RU43204U1

RU43204U1 - DEVICE FOR NUMERICAL METAL-CUTTING MACHINE

Info

Publication number: RU43204U1
Application number: RU2004129811/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Паршин
Original assignee: Паршин Виктор Иванович
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2005-01-10

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам числового программного управления (ЧПУ) различными объектами производственного и непроизводственного назначения и, в частности, может быть использована в станкостроении, а именно- в металлорежущих станках, например, расточных или сверлильных общего и специального назначения, токарных и других.The proposed utility model relates to numerical control devices (CNC) for various industrial and non-industrial objects and, in particular, can be used in machine tool construction, namely, in metal-cutting machines, for example, boring or drilling general and special purposes, turning and others.

С целью снижения трудоемкости подготовки и введения управляющих программ в систему ЧПУ в известное устройство ЧПУ, содержащее связанные через средства согласования и информационную шину память программ обработки детали, средство ручного управления перемещением исполнительных органов параллельно осям станка, выполненные в виде четырехпозиционного манипулятора, контроллеры управления движением исполнительных органов, средства индикации и видеоотображения вводимой, выводимой и хранимой текстовой и графической информации и микроэвм введен дополнительный четырехпозиционный ручной манипулятор и дополнительная память координат контура обрабатываемой детали, которые через соответствующие согласующие устройства соединены с информационной шиной устройства ЧПУ.In order to reduce the laboriousness of preparing and introducing control programs into the CNC system into a known CNC device, which contains part processing programs memory, means for manual control of the movement of executive bodies parallel to the machine axes, made in the form of a four-position manipulator, controllers for controlling the movement of executive organs, means of indication and video display of input, output and stored text and graphic information and microcomputers an additional four-position manual manipulator and an additional memory of the coordinates of the contour of the workpiece are introduced, which are connected via the corresponding matching devices to the information bus of the CNC device.

Предлагаемая полезная модель позволяет значительно сократить время на подготовку программы обработки детали или иного объекта, обрабатываемого на станке, оснащенном системой ЧПУ - сверлильных, расточных, фрезерных, а также в деревообрабатывающей промышленности на копировальных, токарных многошпиндельных, распиловочных и других. Кроме того, в соответствии с предлагаемым техническим решением могут быть реконструированы станки, находящиеся в эксплуатации в различных отраслях промышленности.The proposed utility model can significantly reduce the time it takes to prepare a program for processing a part or other object processed on a machine equipped with a CNC system - drilling, boring, milling, as well as in the woodworking industry for copying, turning, multi-spindle, sawing and others. In addition, in accordance with the proposed technical solution, machines that are in operation in various industries can be reconstructed.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам числового программного управления (ЧПУ) различными объектами производственного и непроизводственного назначения и, в частности, может быть использована в станкостроении, а именно - в металлорежущих станках, например, расточных или сверлильных общего и специального назначения, токарных и других.The proposed utility model relates to numerical control devices (CNC) for various industrial and non-industrial purposes and, in particular, can be used in machine tools, namely in metal-cutting machines, for example, boring or drilling general and special purposes, turning and others.

Обеспечение высокого качества технологических процессов при минимальных затратах труда и времени на их подготовку и изготовление является одним из главных условий рационального использования станков с ЧПУ в промышленности.Ensuring the high quality of technological processes with minimal labor and time for their preparation and manufacturing is one of the main conditions for the rational use of CNC machines in industry.

Широкое применение станков с ЧПУ в различных отраслях промышленности, и в частности, в станкостроении, взамен универсального оборудования имеет существенные особенности и создает определенные преимущества, в частности, такие как сокращение сроков подготовки производства на 50-75%, сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции на 50-60%, экономию средств на проектирование и изготовление технологической оснастки на 30-85%, повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и основного времени обработки на станке и др. [1].The widespread use of CNC machines in various industries, and in particular in machine tools, instead of universal equipment, has significant features and creates certain advantages, in particular, such as reducing the time for production preparation by 50-75%, reducing the overall duration of the production cycle by 50-60%, cost savings on the design and manufacture of tooling by 30-85%, increased labor productivity by reducing auxiliary and main processing time and lathe et al. [1].

Служебное назначение станка с ЧПУ определяется некоторым множеством обрабатываемых на нем деталей, а структура комплекса «станок с ЧПУ» можно представить как сочетание взаимосвязанных основных блоков - управляющая программа, устройство ЧПУ, включающее объединенные информационной шиной микропроцессор, устройства ввода-вывода, The official purpose of the CNC machine is determined by a number of parts processed on it, and the structure of the “CNC machine" complex can be represented as a combination of interconnected main blocks - a control program, a CNC device, including a microprocessor combined with an information bus, input-output devices,

управления и индикации, дисплей, контроллеры и собственно станок с приводами перемещения рабочих органов.control and indication, display, controllers and the machine itself with drives moving the working bodies.

Известно устройство ЧПУ, содержащее связанные через средства согласования и информационную шину память программ обработки детали, средство ручного управления перемещением исполнительных органов параллельно осям станка, выполненное в виде четырехпозиционного манипулятора, контроллеры управления движением исполнительных органов, средства индикации и видеоотображения вводимой, выводимой и хранимой текстовой и графической информации и микроэвм [2,3].A CNC device is known that contains the part program memory associated with the means of coordination and the information bus, the tool for manually controlling the movement of the actuators parallel to the machine axes, made in the form of a four-position manipulator, controllers for controlling the movement of the actuators, indicators for displaying and displaying the text entered and displayed and graphic information and microcomputers [2,3].

Перед обработкой детали управляющая программа в виде последовательности команд, записанных в памяти операций в виде последовательности кадров заносится с видеоотображающего устройства в память программ, при этом каждый кадр представляет собой элементарное перемещение режущего инструмента из одной точки обработки детали в другую. Затем микроэвм поочередно кадр за кадром передает введенную программу контроллеру управления движением, в результате чего каждый кадр трансформируется последним в траекторию движения инструмента, который образует заданную поверхность детали.Before processing the part, the control program in the form of a sequence of instructions recorded in the memory of operations in the form of a sequence of frames is entered from the video display device into the program memory, with each frame being an elementary movement of the cutting tool from one part processing point to another. Then the microcomputer, one frame at a time, transfers the entered program to the motion control controller, as a result of which each frame is transformed last into the tool path, which forms a given surface of the part.

Существенным недостатком известного устройства является высокая трудоемкость подготовки управляющей программы и введение ее в ЧПУ. Процесс отработки программы для ЧПУ включает два этапа - виртуальный и реальный. На первом этапе технолог - программист по виртуальной модели в виртуальном пространстве и виртуальном времени осуществляет написание программы с расчетом и вводом координат всех точек позиционирования инструмента для обработки детали и ее загрузку в память программ устройства ЧПУ. На втором этапе оператор станка производит отработку написанной программы обработки детали \по реальной модели в реальном пространстве и в реальном времени.A significant disadvantage of the known device is the high complexity of the preparation of the control program and its introduction into the CNC. The process of developing a program for CNC includes two stages - virtual and real. At the first stage, a programmer using a virtual model in virtual space and virtual time writes a program with the calculation and input of coordinates of all tool positioning points for machining a part and loads it into the program memory of the CNC device. At the second stage, the machine operator completes the written part processing program \ according to the real model in real space and in real time.

Целью предлагаемой полезной модели является снижение трудоемкости подготовки и введения управляющих программ в систему ЧПУ за счет упразднения виртуального этапа программирования.The purpose of the proposed utility model is to reduce the complexity of the preparation and introduction of control programs in the CNC system by eliminating the virtual programming stage.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство ЧПУ, содержащее связанные через средства согласования и информационную шину память программ обработки детали, средство ручного управления перемещением исполнительных органов параллельно осям станка, выполненные в виде четырехпозиционного манипулятора, контроллеры управления движением исполнительных органов, средства индикации и видеоотображения вводимой, выводимой и хранимой текстовой и графической информации и микроЭВМ введен дополнительный четырехпозиционный ручной манипулятор и дополнительная память координат контура обрабатываемой детали, которые через соответствующие согласующие устройства соединены с информационной шиной устройства ЧПУ.This goal is achieved by the fact that in the known CNC device containing the part program memory associated with the matching means and the information bus, means for manually controlling the movement of the actuators parallel to the axes of the machine, made in the form of a four-position manipulator, controllers for controlling the movement of the actuators, indicators and video input, output and stored text and graphic information and microcomputers introduced an additional four-position manually th manipulator and additional memory of the coordinates of the contour of the workpiece, which are connected via the corresponding matching devices to the information bus of the CNC device.

Предлагаемое техническое решение представлено на чертежах, где:The proposed technical solution is presented in the drawings, where:

- на Фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства;- figure 1 presents a block diagram of the proposed device;

- на Фиг.2 представлена графическая интерпретация обработки- figure 2 presents a graphical interpretation of the processing

поверхности в виде конуса с диаметром D и d на токарном станке Предлагаемое устройство ЧПУ, например, токарным станком, содержит микроэвм 1 (см. Фиг.1), память 2 программ для обработки детали, память 3 координат контура обрабатываемой детали, контроллер 4 управления движениями исполнительных органов станка, четырехпозиционный ручной манипулятор 5 для управления перемещением режущего инструмента параллельно осям станка, четырехпозиционный ручной манипулятор 6 для управления перемещением режущего инструмента по траектории, расположенной под углом к осям станка, видеоотображающее устройство 7, согласующие устройства 8, информационную шину 9 и обрабатывающий станок 10. Все блоки устройства ЧПУ связаны с информационной шиной через surface in the form of a cone with a diameter of D and d on a lathe The proposed CNC device, for example, a lathe, contains a microcomputer 1 (see Figure 1), memory 2 programs for processing the part, memory 3 coordinates of the contour of the workpiece, controller 4 motion control executive bodies of the machine, four-position manual manipulator 5 for controlling the movement of the cutting tool parallel to the axes of the machine, four-position manual manipulator 6 for controlling the movement of the cutting tool along the path located under angle to the machine axes, video display device 7, matching devices 8, information bus 9 and processing machine 10. All blocks of the CNC device are connected to the information bus through

согласующие устройства, которые на чертежах показаны одной позицией 8. Контроллер 4 управления движениями также взаимосвязан с приводами станка и формирует траектории движения режущего инструмента в процессе обработки детали.matching devices, which are shown at one position in the drawings 8. The motion control controller 4 is also interconnected with the machine drives and forms the paths of the cutting tool in the course of processing the part.

Оба четырехпозиционных манипулятора 5 и 6 имеют по четыре электрических контакта. При смещении манипулятора в одно из четырех положений происходит замыкание одного из контактов. Направление перемещения манипулятора совпадают с направлением движения обрабатывающего инструмента, а манипуляторы имеют нейтральное положение.Both four-position manipulators 5 and 6 have four electrical contacts. When the manipulator is shifted to one of four positions, one of the contacts closes. The direction of movement of the manipulator coincides with the direction of motion of the processing tool, and the manipulators have a neutral position.

Предлагаемое устройство ЧПУ работает следующим образом. Например, требуется обработать на токарном станке с ЧПУ цилиндрическую деталь, имеющую конусный участок, т.е. участок поверхности, расположенный под углом к оси центров станка. Обрабатываемая деталь оператором закрепляется в патроне станка, в память контура обрабатываемой детали с видеоотображающего устройства по адресам X_i- координат точек по оси Х станка, Z_i- координат точек детали по оси Z станка и I_i К_i - проекций радиусов обрабатываемых окружностей на оси Х и Z станка последовательно заносятся данные (X_i), (Z_i), (I_i), (К_i) с конструктивного чертежа детали.The proposed CNC device operates as follows. For example, it is required to process a cylindrical part having a conical section on a CNC lathe, i.e. surface area located at an angle to the axis of the centers of the machine. The workpiece to be machined by the operator is fixed in the machine chuck, to the contour memory of the workpiece from the video display device at the addresses X _i - coordinates of the points along the machine X-axis, Z _i - coordinates of the work points on the machine Z-axis and I _i K _i - projections of the radii of the machined circles on the axis X and Z of the machine sequentially entered data (X _i ), (Z _i ), (I _i ), (K _i ) from the structural drawing of the part.

Для каждого элементарного перемещения обрабатывающего инструмента отводится один сегмент памяти с адресами Х_i, Z_i, I_i, К_i и данными в виде координат (X_i), (ZQ, (I_i), (К_i) -.т.е. размеров детали, указанных на чертеже. Вся последовательность движений обрабатывающего инструмента составит совокупность сегментов памяти - координат контура обрабатываемой детали. Оператор включает привод станка и его системы и деталь приводится во вращение.For each elementary movement of the processing tool, one memory segment is allocated with the addresses X _i , Z _i , I _i , K _i and data in the form of coordinates (X _i ), (ZQ, (I _i ), (K _i ) - i.e. The dimensions of the part indicated on the drawing. The entire sequence of movements of the processing tool will comprise a set of memory segments - the coordinates of the contour of the workpiece. The operator turns on the drive of the machine and its system and the part is rotated.

Между сегментами в память координат контура обрабатываемой детали после начала обработки с видеоотображающего устройства по адресам S_i -скорость вращения обрабатываемой детали и F_i - величина перемещения Between segments in the memory of the coordinates of the contour of the workpiece after the start of processing from the video display device at the addresses S _i is the rotation speed of the workpiece and F _i is the amount of movement

режущего инструмента заносятся данные (S_i) и (F_i), конкретизирующие непосредственные значения величин скоростей движения детали и инструмента. Последовательность занесения информации по данным адресам произвольная и фиксируется в памяти координат контура обрабатываемой детали только с ее конструктивным изменением.the cutting tool records data (S _i ) and (F _i ) specifying the direct values of the speeds of the part and tool. The sequence of entering information at these addresses is arbitrary and is recorded in the memory of the coordinates of the contour of the workpiece only with its structural change.

После ввода с видеоотображающего устройства всех координат контура обрабатываемой детали в память устройства ЧПУ начинается ее обработка. Скорости вращения детали и перемещения обрабатывающего инструмента уже заданы и исполнительные органы включаются в работу. МикроЭВМ обращается к первому сегменту памяти, определяя функцию траектории движения инструмента по формуле:After entering from the video display device all the coordinates of the contour of the workpiece into the memory of the CNC device, its processing begins. The speeds of rotation of the part and the movement of the processing tool are already set and the executive bodies are included in the work. The microcomputer refers to the first memory segment, determining the function of the tool path using the formula:

G01={[(I)=0]*[(K)=0]}G01 = {[((I) = 0] * [(K) = 0]}

где:Where:

G01 - функция отработки устройством ЧПУ линейной интерполяции;G01 - function of testing the linear interpolation by the CNC device;

* - знак логического «И»;* - the sign of the logical "AND";

Далее оператор станка приступает к непосредственной обработке детали и формированию программы обработки. При помощи первого четырехпозиционного ручного манипулятора оператор производит смещение траектории перемещения обрабатывающего инструмента параллельно заданной в сегменте памяти, задавая глубину резания обработки (см.Фиг.2).Next, the machine operator proceeds to the direct processing of the part and the formation of a processing program. Using the first four-position manual manipulator, the operator displaces the path of the machining tool parallel to the specified in the memory segment, setting the cutting depth of the processing (see Figure 2).

Ограничения перемещения в системе координат детали Х_д-0_д-Z_д запишутся:Restrictions of movement in the coordinate system of the part X _d -0 _d -Z _{d are} written:

При помощи второго манипулятора оператор станка производит перемещение обрабатывающего инструмента параллельно траектории, заданной сегментом памяти. Координаты конечных точек перемещения инструмента опишутся в координатной системе инструмента Х_и-0_и-Z_и выражается:Using the second manipulator, the machine operator moves the processing tool parallel to the path specified by the memory segment. The coordinates of the endpoints of the movement of the tool are described in the coordinate system of the tool X _and -0 _and -Z _and is expressed:

В записанных выражениях Х_и.,i Z и. i- координаты расположения инструмента.In the recorded expressions X _and ., I Z and. i- coordinates of the location of the tool.

В процессе управления оператор станка может остановить перемещение инструмента в произвольной точке смещением любого четырехпозиционного манипулятора в нейтральное положение, в котором микроэвм переписывает его текущие координаты, формируя кадр и подтверждая его функцию G01 в памяти программ обработки детали. Так осуществляется автоматическое формирование управляющей программы. После обработки первой детали и автоматического составления программы обработки программу можно использовать многократно.In the process of control, the machine operator can stop moving the tool at an arbitrary point by shifting any four-position manipulator to the neutral position, in which the microcomputer rewrites its current coordinates, forming a frame and confirming its function G01 in the memory of part programs. Thus, the automatic formation of the control program is carried out. After processing the first part and automatically compiling a processing program, the program can be used repeatedly.

Предлагаемая полезная модель позволяет значительно сократить время на подготовку программы обработки детали, что актуально при серийном и мелкосерийном производстве, причем предложенная полезная модель может быть применена на большинстве станков, оснащенных системами ЧПУ -сверлильных, расточных, фрезерных и других, а также станков, используемых в деревообрабатывающей промышленности - копировальных, токарных многошпиндельных, распиловочных и других. Кроме этого, в соответствии с предлагаемым техническим решением, могут быть реконструированы системы, находящиеся в эксплуатации в различных отраслях промышленности.The proposed utility model can significantly reduce the time it takes to prepare a part program, which is relevant for serial and small-scale production, and the proposed utility model can be used on most machines equipped with CNC systems - drilling, boring, milling and others, as well as the machines used in woodworking industry - copying, multi-spindle turning, sawing and others. In addition, in accordance with the proposed technical solution, systems that are in operation in various industries can be reconstructed.

Библиографические ссылки:Bibliographic references:

1. Молчанов Г.Н. «Повышение эффективности обработки на станках с ЧПУ», М., Машиностроение, 1979 г., стр. 57-59.1. Molchanov G.N. "Improving the efficiency of processing on CNC machines", M., Mechanical Engineering, 1979, pp. 57-59.

2. «Программное управление станками», под ред. д-ра техн. наук проф. В.Л. Сосонкина, М., Машиностроение, 1981 г., стр.55-61.2. "Software control of machines", ed. Dr. tech. sciences prof. V.L. Sosonkina, M., Mechanical Engineering, 1981, pp. 55-61.

3. «Устройства числового программного управления металлорежущими станками и преобразователи перемещений», Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности СССР, НПО «ЭНИМС», М., ВНИИ информации и технико-экономических исследований по машиностроению и робототехнике, 1988 г., стр. 76-79.л3. "Devices for numerical control of metal-cutting machine tools and displacement transducers", USSR Ministry of Machine Tool and Tool Industry, NPO ENIMS, Moscow, All-Russian Research Institute of Information and Technical and Economic Studies in Mechanical Engineering and Robotics, 1988, pp. 76-79 .l

Claims

A numerical control device for a metal cutting machine, containing the part program memory associated with matching means and an information bus, a tool for manually controlling the movement of the actuators parallel to the machine axes, made in the form of a four-position manipulator, controllers for controlling the movement of the executive organs, indicators for displaying and displaying input, output and stored textual and graphical information and microcomputers, characterized in that additional Tel'nykh four-position manual manipulator and additional memory coordinates of the workpiece contour, which via respective matching device connected to the data line CNC device.