При изготовлении любой детали на любом металлорежущем станке с ручным управлением обработку ее осуществляют по программе, которую составляет станочник, где он устанавливает комплекс перемещений рабочего органа станка, следующих одно за другим в определенной последовательности согласно рабочему чертежу детали и личному производственному опыту. Однако ручное управление утомительно, на него затрачивается много времени. Поэтому в металлорежущих станках для освобождения станочника от ручного управления используют программное управление станком, при котором осуществляется последовательность команд, обеспечивающая заданное функционирование рабочих органов станка. Применяют системы управления станками: с упорами, кулачками, копирами, гидравлические следящие, числового программного управления и др.
Система числового программного управления. Эти системы применяют для автоматического управления перемещениями рабочих органов станка, с помощью последовательно вводимых в систему управления чисел, определяющих форму, размеры и шероховатость поверхностей обрабатываемой детали. По чертежу детали для каждого вида обработки и типа станка составляют программу. Числовое программное управление станком предусматривает управление обработкой на станке или перемещением рабочих органов по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде.
Вот например фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры по сравнению с обычными автоматами и полуавтоматами имеют следующие преимущества: сокращение времени на переналадку станка для обработки новой детали, затрачиваемого в основном на смену программоносителя и инструментальной оснастки, что делает экономически выгодным применение Программного управления в единичном и серийном производстве; получение высокой степени точности и стабильности качества обрабатываемой поверхности детали; сравнительно небольшая затрата времени на изготовление программы, появляется возможность централизованной подготовки программы с применением средств вычислительной техники; транспортабельность программы и удобство ее хранения; простота применения программных устройств для выполнения сложных поверхностей; для управления скоростями и подачами без непосредственного участия рабочего.
По технологическому признаку системы программного управления станками делят на две группы: позиционное и контурное (непрерывное),
Позиционное числовое программное управление станком предусматривает числовое программное управление станком, необходимое для обеспечения автоматической установки рабочего органа станка в позицию, заданную программой управления станком, без обработки в процессе перемещения рабочего органа станка.
Позиционные системы применяют в станках сверлильно-расточной группы. Программа в этом случае должна обеспечивать в заданной последовательности перемещение стола с заготовкой или инструмента в заданную точку обработки. Траектория перемещения, как и его скорость, непосредственно не связана с точностью обработки. Перемещение может производиться в каждый момент только по одной координате. В более сложном случае позиционирование осуществляют по двум координатам.
Контурное числовое программное управление станком предусматривает числовое программное управление станком, необходимое для обеспечения автоматического перемещения его рабочего органа по траектории и с контурной скоростью, заданными программой управления станком. Под контурной скоростью понимают результирующую скорость подачи рабочего органа станка, направление которой совпадает с направлением касательной в каждой точке заданного контура обработки.
Контурные (непрерывные) системы программного управления предназначены для обработки деталей сложного контура, описанного прямыми и криволинейными отрезками разной кривизны и ориентации. Примерами могут служить лопатки турбины, кулачки, инструментальные штампы и др. Управление положением рабочего органа ведется непрерывно. Таким образом, контурные системы обеспечивают рабочие движения обрабатываемой детали или инструмента по сложной непрерывной кривой. Эти системы применяют главным образом на фрезерных и токарных станках, а также на станках многоцелевого назначения.
Способ задания координат в станках с числовым программным управлением может быть абсолютным и относительным. При абсолютном способе положение каждой точки задают от произвольно выбранного, но постоянного начала координат в нарастающих значениях. При относительном способе система управления осуществляется по приращению, другими словами, задается не сама координата, а ее приращение при переходе от одной точки в другую. Более распространен абсолютный метод. Каждому направлению перемещения рабочих органов металлорежущих станков с программным управлением присваивают определенные направления по координатным осям X, У и Z. Поэтому для обеспечения единства понимания и выполнения международного стандарта ISO-841 установлена номенклатура и единое направление осей координат металлорежущих станков, обязательное для всех изготовителей станков, в какой бы стране их не изготовляли. Это дает возможность применять единый знак программирования.
Прежде всего, выбирают исходную ось — ось (вертикальную) основного рабочего шпинделя. Если она поворотная, ее положение выбирают перпендикулярно плоскости крепления детали. При наличии нескольких шпинделей один из них выбирают как основной. Ось Z всегда параллельна оси основного шпинделя (или совпадает с ней), и ее положительное направление (+Z) — от устройства для закрепления детали к инструменту. Ось X всегда горизонтальна и перпендикулярна оси Z. Ось Y вместе с осями X и Z образует правостороннюю (декартову) координатную систему. По правилу правой руки большой палец направлен по оси X, указательный — по оси +Y и средний по оси +Z. Если ось Z расположена горизонтально (горизонтальные расточные станки), то положительное направление оси будет горизонтальным, ось У с положительным направлением будет направлена вверх.
