Хади Тмп

1.  Введение. Предмет и задачи курса. Механизация и автоматизация.

Если в прошлые годы главным содержанием профессиональной деятельности инженера были технические и технологические вопросы, то в реальных условиях рынка: рост доли риска и конкуренции, важнейшим становится, наряду с техникой и технологией, умение специалиста управлять производством или большими системами.

В связи с ростом конкуренции на рынке сбыта, сокращением производства, увеличением стоимости рабочей силы, повышение требований к безопасности, экологичности, нехватка инвестиций, рост цен на материалы, существенно повысилась роль и значение правильно выбранных и своевременно принятых специалистами управленческих решений и их ответственности за последствия этих решений в условиях риска.

Предмет и задачи курса – сформировать представление о том, что в современных условиях любой технологический процесс и любая технологическая система не могут функционировать без системы управления.

Для нормального функционирования предприятия в условиях современного рынка необходима комплексная автоматизация производства.

Комплексная автоматизация производственных процессов – это средство повышения производительности труда, снижения себестоимости продукции, повышения ее качества, высвобождение большого количества рабочих, сокращение производственных площадей и улучшение условий труда.

Комплексная автоматизация – это высшая форма автоматизации, при которой из технологического и вспомогательного процессов могут быть скомпонованы автоматические линии, цеха и заводы, где в едином потоке осуществляется следующие технологические процессы: изготовление деталей, заготовок, термическая обработка, контроль, сборка, окраска, упаковка или консервация.

При комплексной автоматизации отпадает необходимость в промежуточных складах, сокращаются производственные заделы и длительность цикла производства, упрощается планирование и учет производимой продукции. При комплексной автоматизации происходит более широкое использование автоматизированных и автоматических систем управления сложными тех-и и производственными процессами на базе электронных управляющих вычислительных машин. В настоящее время современные продукты для компьютеров используются не только для группового и индивидуального управления тех. комплексами, но и для конструирования изделий и проектирования тех. процессов.

Развитие процессов автоматизации производства проходит следующие стадии: частичная и комплексная механизация, частичная и комплексная автоматизация. Однако такая последовательность совсем не обязательна для каждого конкретного случая.

Комплексная механизация – внедряют системы механизированных устройств или машин, обеспечивающих выполнение основных или вспомогательных работ (транспортировку, установку и снятие тяжелых деталей со станков).

Частичная автоматизация – заключается в том, что наряду с обычным оборудованием в цехах используют автоматы, полуавтоматы и роботы. Частичную автоматизацию выполняют как правило в первую очередь для вредных, монотонных и однообразных операций, добиваясь либо полного, либо частичного освобождения рабочих от этой операции.

2. Автоматизированные и автоматические технологические процессы в машиностроении. Система качественных и количественных характеристик автоматизации. Ступени, уровни, виды и категории автоматизации.

Автоматизированные процессы выполняются на машинах, у которых движение рабочих органов, а также управление ими выполняются автоматически по заранее заданной программе, с помощью средств вычислительной техники. Роль рабочего сводится к контролю над ходом протекания процесса.
Автоматизированные процессы основаны на простых аналитических приемах, однако химические операции, которые используются в определениях каждого типа, перед пуском автоматической системы должен проверить квалифицированный химик на стандартном оборудовании.
Автоматическим называют процесс, в котором не только энергетические, но и контроля, регулирования, управления, т. е. информационные функции, переданы автоматическим устройствам. Чем больше энергетических операций выполняет машина, тем выше степень механизации процесса.

Рассмотрим автоматизированную систему управления АСУТП.

1. АСУТП обеспечивающие стабилизацию (поддержание) заданного рационального или оптимального ТП.

Например система стабилизации скорости резания при торцевой обработке крупногабаритных деталей, система стабилизации скорости шлифовального круга при уменьшении его диаметра в процессе работы.

2. АСУТП, отрабатывающие с установленной точностью заданное или непрерывное задавание оптимального изменения ТП. Такие системы применяются в роботах-манипуляторах, станках с ЧПУ, лифтовых подъемниках и т.п.

3. АСУТП, автоматически выбирающие наилучший по какому-либо критерию оптимизации технологический режим и обеспечивающие его поддержание или постоянство.

Либо автоматически выбирающие наилучшую траекторию перемещения ИО и обеспечивающие её отработку с установленной точностью. Например, АСУТП оптимизации раскроя листового металла.

КАЧЕСТВЕННЫЕ характертистики состояния автоматизации.

- Ступень автоматизации тп

- Определитель комплексности автоматизации тп

- Категория автоматизации тп

- Обобщенная характеристика состояния автоматизации тп

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ характеристики автоматизации

- Временной уровень автоматизации живого труда d_т

Отношение неперекрытого машинного времени к штучному времени

- Временной уровень автоматизации средств технологического оснащения d_п

Отношение полного машинного времени к штучному времени

- Энергетический уровень автоматизации живого труда W_т

Отношение полезных затрат энергии неживой природы в течение неперекрытого машинного времени к сумме полезных затрат энергии неживой природы и людей в течение штучного времени.

- Энергетический уровень автоматизации средств технологического оснащения W_п

Отношение полезных затрат энергии неживой природы в течение полного машинного времени к сумме полезных затрат энергии неживой природы и людей в течение штучного времени

Ступени автоматизации технологических процессов

1 - единичная технологическая операция;

2 - технологический процесс, рассматриваемый как совокупность операций;

3 - совокупность технологических процессов (СТП), выполняемых на производственном участке, линии или отделении;

4 - СТП, выполняемых в пределах цеха;

5 - СТП, выполняемых в группе технологически однородных цехов;

6 - СТП, выполняемых в пределах предприятия;

7 - СТП, выполняемых в пределах производственных фирм или научно-производственных объединений;

8 - СТП выполняемых в пределах территориально-экономического региона;

9 - СТП, выполняемых в пределах отрасли промышленности;

10 - СТП, выполняемых на уровне промышленности всей страны

В зависимости от вида автоматизации технологических процессов различают единичные и комплексные автоматизированные технологические процессы или их системы.

Единичным автоматизированным является технологический процесс, в котором автоматизирована одна операция.

Если в технологическом процессе автоматизированы две и более входящих в них операций, то он является комплексным автоматизированным.

Категории автоматизации технологических процессов

Номер категории	Наименование категории	Диапазон изменений временного уровня автоматизации СТО
0	Нулевая	0 - при отсутствии автоматизации процесса
1	Низшая	Св. 0,00 до 0,25
2	Малая	» 0,25 » 0,45
3	Средняя	» 0,45 » 0,60
4	Большая	» 0,60 » 0,75
5	Повышенная	» 0,75 » 0,90
6	Высокая	» 0,90 » 0,99
7	Завершенная	1,00

Для расчета границ категорий выбран показатель d_п, так как он охватывает весь диапазон изменений уровня автоматизации от 0 до 1.

3. Обобщенная структура технологического и производственного процесса в машиностроении.

В целях обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием, какие поверхности надо обработать, в каком порядке и какими способами.

В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, позиции, переходы, ходы, приемы.

Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего (или группы рабочих) и станка по обработке заготовки (одной или нескольких одновременно).

Например, обтачивание вала, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а потом после поворота, т.е. перестановки вала в центрах, без снятия его со станка, – на другом конце, является одной операцией.

Если же все заготовки данной партии обтачиваются сначала на одном конце, а потом на другом, то это составит две операции.

Установом называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной единицы.

Например, обтачивание вала при закреплении в центрах – первый установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для обработки другого конца – второй установ. При каждом повороте детали на какой-либо угол создается новый установ.

Установленная и закрепленная заготовка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих органов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая новую позицию.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Например, при обработке на многошпиндельных полуавтоматах и автоматах деталь при одном ее закреплении занимает различные положения относительно станка путем вращения стола (или барабана), последовательно подводящего деталь к разным инструментам.

Операция разделяется на переходы – технологические и вспомогательные.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой, или режима работы станка.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действия человека и или оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т.д.

Изменение только одного из перечисленных элементов (обрабатываемой поверхности, инструмента или режима резания) определяет новый переход.

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Под рабочим ходом понимают часть технологического перехода, охватывающую все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменности инструмента, поверхности обработки и режима работы станка.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом понимают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке – снятие одного слоя металла по всей поверхности. Если слой материала не снимается, а подвергается пластической деформации (например, при образовании рифлений или при обкатывании поверхности гладким роликом с целью ее уплотнения), также применяют понятие рабочего хода, как и при снятии стружки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологической операции, расчленяются на отдельные приемы.

Под приемом понимают законченное действие рабочего, обычно приемами являются вспомогательные действия, например постановка или снятие детали, пуск станка, переключение скорости или подачи и т.п. Понятие прием используется при техническом нормировании операции.

В план механической обработки включают также промежуточные работы – контрольные, слесарные и др., необходимые для дальнейшей обработки, например спайка, сборка двух деталей, запрессовка сопрягаемых деталей, термическая обработка и т.д. Окончательные операции для других видов работ, выполняемых после механической обработки, вносятся в план соответствующих видов обработки.

4. Анализ размерных, временных и информационных связей в автоматизированном технологическом процессе изготовления деталей.

При автоматизированном производстве деталей появляются различные размерные связи:

1)   Установочные;

2)   Межоперационные;

3)   Операционные.

Операционные – обеспечивают требуемые операционные размеры детали на каждой позиции обработки автоматизированного станочного оборудования.

Межоперационные – позволяют объединить в единое целое весь технологический процесс, связывая размеры заготовки и припуски на обработку. Замыкающим звеном является либо припуск на обработку, либо чертежные размеры.

Припуск – массив металла снимаемый с заготовки при обработке до получения заданного размера при этом этот массив не изменяет конфигурацию детали.

Напуск – слой металла снимаемый с заготовки до получения заданного по чертежу размера изменяя геометрию детали.

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

1.внедрения современных методов автоматизации;

2.внедрения современных средств автоматизации.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:

1.Автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation)

2.Автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation)

3.Автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation)

Автоматизация метода нового планирования ТПП

Автоматизация этого метода наиболее трудоемка, т.к. при его использовании осуществляется проектирование и документирование ТП на основе введенных данных.

По исходным данным (описанию детали и программе выпуска) осуществляется выбор заготовки, построение технологического маршрута, выбор оборудования, осуществляются временные расчеты.

Рассмотрим задачи метода нового планирования:

- Выбор технологических баз

- Проектирование технологического маршрута

- Проектирование технологических операций

- Выбор основного оборудования

- Выбор инструмента

- Оптимизация проектирования сборочных процессов

5. Зависимость уровня автоматизации от характера и типа производства.

Уровень и способы автоматизации зависят от состава рабочих мест, оснащенности их техническими средствами и серийности выпускаемой продукции.

Первый уровень автоматизации характеризуется тем, что автоматизируется цикл обработки изделия. В автоматическом режиме осуществляется управление последовательностью и характером движений рабочего инструмента для получения заданной формы, размеров и качественных характеристик обрабатываемой детали. Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Второй уровень автоматизации предполагает автоматизацию постановки и снятия деталей со станка, то есть загрузку оборудования. Такой уровень автоматизации позволяет рабочему обслуживать несколько технологических единиц оборудования, таким образом перейти к многостаночному обслуживанию. В качестве загрузочных устройств широко используются промышленные роботы. Они отличаются большой универсальностью и быстротой переналадки.

Третий уровень автоматизации. На этом уровне автоматизируется, ранее выполняемый рабочим вручную, контроль за состоянием инструмента и своевременной его заменой (контроль за фактическим состоянием каждого инструмента и его износом); качества обрабатываемых изделий (размеров, чистоты поверхности, а где возможно качества изделия после термических, диффузионных, химических и других процессов); за состоянием станков и оборудования, удалением стружки и других отходов производства, а также контроль и подналадку технологических процессов (адаптивное управление).

Четвертый уровень автоматизации. В этом случае осуществляется автоматическая переналадка оборудования. Оборудование с автоматической переналадкой экономически выгодно при обработке любых партий деталей и целесообразно при выпуске сборочных комплектов деталей, необходимых для обеспечения ритмичной работы сборочных цехов. Оно позволяет существенно сократить объемы незавершенного производства, сократить до минимума производственный цикл изготовления изделий.

Пятый уровень автоматизации это гибкие производственные системы (ГПС). ГПС обеспечивают автоматическое производство деталей различными партиями, с уровнем себестоимости продукции и производительности близкой к достигаемой в современном массовом производстве при изготовлении деталей одного наименования.

Коэффициент уровня автоматизации труда определяется по объему затрат автоматизированного труда в общей трудоемкости предприятия.

6. Основные требования к автоматизированным мехатронным станочным системам, производительность, точность, надежность, управляемость, способность к адаптации, ремонтопригодность и эргономичность.

1.        Повышение производительности за счет использование всех имеющихся возможностей интенсификации и оптимизации режимов обработки. (Внедрение высокоскоростного резания).

2.        Повышение скорости вспомогательных движений и их совмещение во времени с целью уменьшения пауз между машинными циклами.

3.        Разработка новых компоновок с целью уменьшения количества ручных операций (инструментальные магазины, многоместные револьверные головки, встроенные манипуляторы).

4.        Повышение точности за счет использования прогрессивных конструкционных материалов при изготовлении нагруженных узлов машин.

5.        Использование систем адаптивного контроля геометрии детали и износа инструмента.

6.     Прощение принципов управления системой без снижения функциональности.

7.    Эффективность – является комплексным показателем, который определяет, в какой мере реализуется главное назначение МО - обеспечение технологического процесса обработки с минимальными затратами.

8.  Производительность – определяет способность МО обеспечить обработку определенного числа деталей в единицу времени.

9.     Гибкость - способность к быстрому переналаживанию для изготовления других новых деталей при дополнительных затратах - снижение объема незавершенного производства, связанного с размещением на складах предприятия невостребованной продукции.

10. Универсальность - способность обрабатывать детали заданной номенклатуры без модернизации оборудования.

11. Переналаживаемость - определяется потерями времени и средств на переналадку МО при переходе от одной партии заготовок к другой.

12. Повторяемость - способность МО выполнять ранее выполненные работы после завершения текущей работы.

13. Адаптивность - способность к восприятию изменения условий производства.

13. Надежность

Показатели надежности:

Отказ - случайное событие, заключающееся в выходе из строя какого-то элемента или в нарушении работоспособности МО. Отказы могут быть связаны с разбросом параметров заготовок, потерей первоначальной точности из-за износа важнейших деталей компоновки (направляющих, ШВП)

Долговечность - свойство сохранять работоспособность с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до предельного состояния (выход за пределы норм точности).

Ремонтопригодность - приспособленность к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей, отказов путем технического обслуживания или ремонта.

Модульный принцип проектирования станков способствует увеличению надежности и скорости восстановления машины в случае возникновения неисправностей.

Повышению эргономичности способствует проработка внешнего вида агрегатов, разумное расположение органов наладки различных модулей. (ременные передачи, натяг).

7. Этапы развития автоматизированных технологических процессов. Основы системного подхода при автоматизации производства.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

 Развитие процессов автоматизации производства проходит следующие стадии: частичная и комплексная механизация, частичная и комплексная автоматизация. Однако такая последовательность совсем не обязательна для каждого конкретного случая.

Частичная механизация – при которой рабочий освобождается от одного или нескольких приемов, связанных с выполнением конкретной операции. Например создание, при механической обработке, пневматического (гидравлического) приспособления позволяет освободить рабочего от ручного закрепления (открепления) детали.

Комплексная механизация – внедряют системы механизированных устройств или машин, обеспечивающих выполнение основных или вспомогательных работ (транспортировку, установку и снятие тяжелых деталей со станков).

Частичная автоматизация – заключается в том, что наряду с обычным оборудованием в цехах используют автоматы, полуавтоматы и роботы. Частичную автоматизацию выполняют как правило в первую очередь для вредных, монотонных и однообразных операций, добиваясь либо полного освобождения рабочих, либо частичного от этой операции.

8. Типизация и унификация технологических процессов. Типовой и групповой ТП - как основа автоматизации технологических процессов и производств.

При всем многообразии деталей в машиностроении, среди них можно обнаружить много деталей аналогичной конфигурации, близких между собой по точности, материалу, качеству поверхностей и сравнительно мало отличающихся по своим размерам. Вместе с тем эти детали как правило изготавливаются на разных предприятиях, цехах на различном оборудовании, из разных заготовок, разными технологическими методами.

Типизация должна обеспечивать устранение многообразия тех. процессов, сведением их к ограниченному числу типов и являющихся базой для разработки стандартов на типовые тех. процессы. Типизация тех. процессов для сходных по конфигурации и технологическим особенностям детали предусматривают их изготовление по одинаковым тех. процессам, основанным на применении наиболее совершенных способов обработки.

Типовой тех. процесс разрабатывается для изготовления в конкретных производственных условиях только одного типового представителя группы деталей, обладающих общими конструкторско-технологическими признаками, характерными для всех деталей группы. К типовому представителю группы деталей относят детали, обработка которых требует наибольшего количества основных и вспомогательных операций, характерных для деталей, входящих в эту группу.

Под типом понимают совокупность заготовок одного класса, имеющих одну конфигурацию или одинаковый маршрут типовых операций.

Групповой тех. процесс разрабатывают с целью экономически целесообразного применения методов и средств крупносерийного и массового производства в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства.

Под групповой организацией производства понимается такая форма, которая характерна совместному изготовлению детали или изделия различной конфигурации, на специализированных рабочих местах. В качестве основы этой методики принята та же классификация что и для типовых тех. процессов, которые заканчиваются созданием группы деталей, которая является главной технологической единицей групповой обработки. Тем не менее классификация (подбор деталей в группы) существенно отличается при типизации тех. процесса.

При групповой обработке, под классом понимаются совокупность деталей, характеризующихся общим типом оборудования, необходимого для обработки деталей группы.

Основные признаки для объединения заготовок в группы являются:

1. Общность элементов, составляющих конфигурацию заготовки (должен быть как минимум цилиндр, конус, выточка).

2. Общность поверхностей, подлежащих обработке.

3. Точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей.

4. Однородность исходной заготовки и обрабатываемого материала детали, позволяющая осуществить обработку одинаковыми способами и одинаковым режущим инструментом.

5.Близость размеров исходной заготовки, позволяющая их обработать на одинаковом оборудовании, в однотипных (переналаживаемых) групповых приспособлениях.

6.Серийность выпуска и трудоемкость их обработки по существующей технологии.

Для комплексной детали составляется унифицированный тех. процесс, который содержит операции и переходы, характерные для всей группы деталей. Затем выполняется так называемая параметрическая настройка оборудования (выбор соответствующего оборудования, режимов резания, расчет размерных цепей и т.д.).

9. Проектирование ТП на станках с ЧПУ. Последовательность разработки операций (переходов).

Рассмотрим проектирование технологической операции, выполняемой на станке с ЧПУ.

В качестве основных этапов проектирования операций являются:

1.Разработка операционного эскиза и чертежа заготовки, если операция выполняется сразу на станке с ЧПУ. В большинстве случаев 1-я черновая операция для подготовки базовых поверхностей выполняется на станке с ручным управлением.

2.Выбор схемы базирования детали и конструкции зажимного приспособления.

3.Разработка последовательности обработки поверхностей.

4.Определение числа переходов в операции.

5.Выбор модели станка и типоразмеров режущего инструмента.

6.Расчет припусков на обработку и размерный анализ.

7.Расчет режимов резания и норм времени.

8.Разработка расчетно-технологической карты (РТК).

9.Разработка карты наладки станка с ЧПУ.

10.Разработка управляющей программы работы станка.

Операционный чертеж или эскиз должен определять форму, размеры, шероховатость обрабатываемой поверхности детали после ее обработки на данной операции. Чертеж заготовки определяет ее размеры и форму перед данной операцией. Поверхности, подлежащие обработке, обозначаются жирной линией. Далее определяют последовательность обработки (переходов, ходов) и режимы резания. Всю полученную информацию заносят в операционную расчетно-технологическую карту (РТК), а затем определенным образом записывают в карту программирования геометрических и технологических параметров, а также команды по управлению рабочим циклом станка. Эти данные в условном коде с помощью специальных устройств записываются на программоноситель (перфолента, магнитная лента либо передача информации через специальный блок непосредственно в станок с ЧПУ (CNC)). Перед использованием управляющей программы ее проверяют и при необходимости корректируют.

Как правило, основные поверхности обрабатывают за несколько переходов. Переходы выполняют за одну операцию на одном станке, если деталь не подвергается промежуточной термообработке. В другом случае – за несколько операций на разных станках.

Типовая последовательность выполнения операции при обработке деталей на токарных станках  с ЧПУ.

1. предварительная обработка основных поверхностей (подрезка торца; центрование центровочным сверлом перед сверлением отверстия диаметром до 20 мм; если используется два сверла, то вначале сверлят отверстие большего диаметра, затем меньшего, так как обеспечивается лучшее направление сверла и минимальный увод сверла от оси вращения).

2. обработка дополнительных поверхностей (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т.п.), если черновая и чистовая обработка внутренних поверхностей выполняется одним и тем же резцом, то все дополнительные поверхности обрабатывают после чистовой обработки.

3. окончательная обработка основных поверхностей (вначале внутренних, затем наружных).

4. обработка дополнительных участков поверхностей, не требующих черновой обработки (вначале в отверстиях или на торце, затем на наружной поверхности).

Количество необходимых режимов инструментов зависит от вида (конфигурации) заготовки, типа системы ЧПУ и технологических возможностей станка (к станку ЧПУ 16К20Ф3 прилагается комплект резцов – проходной, канавочный, копировальный, резьбовой и резец для угловых канавок).

10. Принцип построения расчетно-технологических карт (РТК). Графическое построение траектории движения инструмента, оформление карты наладки станка и РТК.

Расчетно-технологическая карта (РТК) представляет собой законченный проект обработки детали на станке с ЧПУ. Это специальный чертеж, на котором вместе с контуром детали наносится траектория движения  центра инструмента, где обозначены режимы обработки на всю деталь или на отдельную поверхность, увязочные размеры (взаимосвязь системы координат станка, детали и инструмента) и другие элементы технологической оснастки которые необходимо учесть при программировании.

По данным РТК программист, не обращаясь к чертежу детали или любой другой информации, может разрабатывать УП работы станка с ЧПУ. Перед программированием необходимо определить координаты каждой опорной точки, позиция рабочего органа (РО) станка от начала системы координат детали, которые необходимы (назначаются) одновременно с выбором технологической базы. Координатная система детали в этом случае называется относительной координатной системой.

Первой точкой позиционирования является исходная точка. Эта точка, от которой программируется траектория движения режущего инструмента. Все последующие точки траектории называются опорными, в которых изменяется:

1)                                                             Направление перемещения инструмента, либо направление движения вдоль оси, либо изменение оси координат, либо изменение направления движения нескольких инструментов;

2)                                                              Изменяется скорость перемещения, либо скорость подачи, либо когда РО переходит с быстрого хода на рабочий и наоборот;

3)                                                             Меняются инструменты или регулируются их размеры;

4)Координируется положение инструмента относительно обрабатываемой детали.

Оформление РТК производится в следующей последовательности

1)                                                                    Обрабатываемая деталь вычерчивается желательно в масштабе в прямоугольной системе координат и ориентируется относительно осей ОХ и OZ, которые в этом случае являются одновременно и осями координат станка. Выбирается исходная точка обработки в соответствии со схемой увязки координат станка детали и инструмента. Для некоторых станков с ЧПУ положение исходной точки однозначно определено и указанно в паспорте станка, поэтому при программировании всегда необходимо ориентироваться на сведения в паспорте станка с ЧПУ. Контуры детали которые подлежат обработке на данной операции обязательно выделяется жирными линиями и указываются все размеры необходимые для программирования.

2)                                                                    Намечаются расположения прижимов и зон крепления в соответствии с рекомендациями по выбору оснастки. Для некоторых станков с ЧПУ (токарных) указывается ширина кулачка т диаметр их расточки.

3)                                                                    Специальными линиями на РТК наносятся траектории движения инструмента с указанным направлением

При разработке РТК необходимо соблюдать следующие правила:

1) Подвод и отвод инструмента от обрабатываемой поверхности детали осуществляется по специальной траектории вспомогательного перемещения, которое обеспечивает врезание инструмента с своевременным за1,5-5 мм. до края заготовки переходом с ХХ на рабочий ход. Началом и соответствующим концом траектории движения всегда является исходная точка.

Подход и отход инструмента осуществляется по специальной траектории вспомогательного перемещения, которая обеспечивает врезание инструмента со своевременным (за 1,5÷5 мм до края заготовки) переходом с холостого хода на рабочий.

2) Недопустима остановка инструмента или резкое изменение подачи в процессе резания, пока имеет место контакт инструмента и детали. Перед остановкой резким изменением подачи необходимо обеспечить отвод инструмента от заготовки.

3) С целью устранения влияния на точность обработки люфтов за счет износа необходимо предусматривать дополнительные петлеобразные переходы.

11. Система координат станка, детали и инструмента. Их взаимосвязь. Нулевая, исходная и фиксированные точки станка.

Работа станка с ЧПУ и программирование обработки тесно связаны с системами координат. Оси координат принимаются расположенными параллельно направляющим станка и позволяют при программировании указывать направления и величины перемещений рабочих органов.

Направление и наименование координатных осей, по которым перемещаются механизмы станка нормированы международным стандартом ISO.

Система координат ISO.

В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ принята правая система, при которой оси X, Y , Z указывают положительные направления перемещений инструмента относительно неподвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X', Y', Z', направленные противоположно осям X, Y, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга.

В станках с перемещением рабочих органов в трех взаимно-перпендикулярных направлениях оси часто обозначают X, Y, Z, независимо от того, перемещается заготовка или инструмент.

Круговые перемещения инструмента (например, поворот оси шпинделя фрезерного станка) обозначаются буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y), С (вокруг оси Z), а круговые перемещения заготовки (например, управляемый по программе поворот стола на расточном станке)—соответственно буквами А', В', С'. В понятие «круговые перемещения» не входит вращение шпинделя, несущего инструмент, или шпинделя токарного станка.

При разработке управляющих программ можно исходить из того, что инструмент движется относительно неподвижной заготовки. Если необходимо переместить рабочий орган с инструментом, то это движение выполняется системой ЧПУ с заданным управляющей программе знаком. Если требуется переместить вдоль оси рабочий орган с заготовкой, то знак направления движения изменится на противоположный.

Для работы станка по управляющей программе используют некоторые характерные точки по ГОСТ, которые называют нулевой, исходной и фиксированной точками станка.

Нулевая точка станка М – точка, принятая за начало системы координат станка и устанавливаемая производителем станка. Эта точка определена относительно конструктивных элементов стола станка, относительно неё выполняются все размерные функции станка. В то же время, "M" является началом системы координат.

Исходная точка N определяется относительно нулевой точки производителем станка и используется для начала работы станка по управляющей программе.

Станочная система координат – это система координат, расположение которой относительно фиксированной точки определяется с помощью станочных констант.

Нуль детали W – исходная позиция для размерных функций программы. Свободно устанавливается программистом, и при необходимости может быть перемещена в пределах программы обработки.

12. Система кодирования. Структура и характеристика УП, ее составные элементы.

Для обработки детали на станке с ЧПУ необходимо составить программу

Программирование большинства систем ЧПУ базируется на стандартах DIN66025 и ISO6983 в которых определены команды и структура программы

УП СЧПУ (управляющая программа системы числового программного управления) является последовательностью программных кадров, сохраненных в системе управления. При выполнении обработки детали эти кадры считываются и проверяются компьютером в запрограммированном порядке. Соответствующие управляющие сигналы поступают на станок.

УП СЧПУ состоит из кадров, слов, адресов, комбинаций чисел (для адресов осей частично со знаком).

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Кадр программы

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Слово

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Адрес

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Значение

Типы УП ЧПУ:

·                                                      УП обработки детали (УП обработки детали представляет последовательность команд для обработки детали).

·                                                      Подпрограмма (Подпрограмма представляет собой последовательность команд УП,  которая  может быть вызвана несколько раз с различными параметрами обеспечения). Циклы являются разновидностью подпрограмм.

·                                                      Циклы (Циклы –  это подпрограммы для многократной отработки с использованием этапов обработки детали). Предварительно запрограммированные стандартные циклы не могут быть изменены. Пользовательские  циклы могут быть созданы и изменены по желанию пользователя.

Существуют определенные правила составления кадров программы. На первом месте стоит номер кадра. За номером кадра обычно следуют слова в следующей последовательности адресов: G, F, S, T, D, M. При этом в одном кадре может находиться несколько M функций.

G - функция траектории

F - скорость подачи

S - скорость вращения шпинделя, скорость резания

T – выбор инструмента

D – коррекция на инструмент

M - вспомогательная функция

13. Анализ структуры кадра УП токарного станка с ЧПУ. Кодирование размеров, скорости резания, подачи. Вспомогательные и подготовительные команды и их кодирование.

УП СЧПУ состоит из кадров, слов, адресов, комбинаций чисел (для адресов осей частично со знаком).

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Кадр программы

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Слово

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Адрес

N30 G90 G1 X90.4 Z-30 F0.25 T1 M03              Значение

Существуют определенные правила составления кадров программы. На первом месте стоит номер кадра. За номером кадра обычно следуют слова в следующей последовательности адресов: G, F, S, T, D, M. При этом в одном кадре может находиться несколько M функций.

Используемые адреса

О  -номер программы от 1 до 9499 для программ обработки и подпрограмм

N - номер кадра от 1 до 9999

G - Функция траектории

X, Z - позиционные данные в абсолютных значениях (X также время выдержки)

F - скорость подачи, шаг резьбы

S - скорость вращения шпинделя, скорость резания

T, D - вызов инструмента (коррекция на инструмент)

M - вспомогательная функция

При помощи M-функций реализуются различные функции станка, заложенные производителем. M-функции стандартизованы лишь частично. Наиболее значимые M-функции:

M3 Вращение шпинделя по часовой стрелки

M4 Вращение шпинделя против часовой стрелки

M5 Останов шпинделя

M6 Смена инструмента

M8 Включение подачи СОЖ

M9 Выключение подачи СОЖ

M30 Конец программы

Некоторые полезные G  команды

G0               Быстрое перемещение

G1               Рабочее  перемещение

G2                Круговая интерполяция по часовой стрелке

G3               Круговая интерполяция против часовой стрелки

G17                    Выбор рабочей плоскости XY

G18                    Выбор рабочей плоскости  XZ

G19                    Выбор рабочей плоскости YZ

G40                    Коррекция на радиус инструмента OFF

G41                    Коррекция на радиус инструмента ON   Влево

G42                    Коррекция на радиус инструмента ON   Вправо

G53                    Отмена устанавливаемого сдвига нуля

G54-G57            Устанавливаемый сдвиг нуля

G90                    Абсолютные размеры

G91                    Размеры с  приращениями

G94                    Подача в мм/мин,  дюйм/мин

G95                    Подача в мм/об,  дюйм/об

G96                    Постоянная скорость резания ON

G97                    Постоянная скорость резания OFF

В руководстве ЧПУ для определенного станка формат кадра и команды конкретизируются и  даются указания по программированию с учетом конструкции станка, комплекта управляемых координат и применяемой системой ЧПУ.

Линейные размеры задаются в миллиметрах или их десятичных долях. Угловые размеры задаются в градусах или радианах.

14. Абсолютная и относительная системы отсчета при программировании размеров в УП.

Перемещение инструмента в управляющей программе задается в абсолютной или относительной системе отсчета. В абсолютной системе отсчета перемещения производятся относительно выбранной нулевой точки станка (нуль станка, нуль детали). В относительной системе – перемещения задаются относительно предыдущей точки.

Задание размеров при программировании в абсолютных значениях

При составлении программы и задании размеров в абсолютных значениях наиболее удобным является простановка размеров на чертеже детали по координатному методу т.е. в чертеже предусмотрено наличие начала отсчета размеров от какой-либо базовой поверхности. Эта точка выполняет функцию нулевой точки детали

Для задания размеров в приращении более удобным является простановка размеров по цепному методу.

При цепном методе каждый задаваемый размер начинается из ранее запрограммированного. При программировании в приращениях размеры, проставляемые по цепному методу, необходимо представить как приращение от предыдущей точки в выбранной системе координат детали. С этой целью удобно использовать «малую» скользящую систему координат О_i, X_i,Y_i, которую последовательно смещают от одной точки  к другой. Координаты каждой последующей точки в этой системе и будут представлять приращение размеров используемых при программировании.

При составлении УП необходимо задавать не номинальные размеры а средние размера детали на соответствующей ее поверхности с учетом допуска. Это объясняется тем что случайные отклонения возможны в процессе обработки в равной вероятности как в «+» так и в «-». Многие системы ЧПУ позволяют обрабатывать как в координатах так и в приращении.

Программирование в координатах имеет преимущество: ошибка в одном размере не влияет на остальные

Программирование в приращении также имеет преимущество в том случае когда отдельные участки контура детали многократно повторяются и соответствующие им части УП можно использовать не разрабатывая вновь эту часть.

УП значительно упрощается при правильном выборе начала отсчета размеров. В этом случае значения программируемых координат опорных точек полностью совпадает с проставленными на чертеже размерами. Если начало отсчета выбрано не верно то необходимо производить пересчет размеров что приводит к ошибкам и удлинению УП. Для симметричных деталей СК детали желательно располагать по оси симметрии.

15. Буквенно-цифровой код служебных и дополнительных символов в коде  ISO – 7bit .

Программа обработки детали на станках с ЧПУ кодируется в коде ISO-7bit и состоит из определенного количества кадров информации.

Кадр состоит из некоторого числа строк перфоленты, в каждой из которых записывают кодовое обозначение символов программы. Эти символы обозначаются с помощью международного 7-ми элементного алфавитно-цифрового кода. Этот код устанавливает множество символов, которые подразделяются на цифровые, буквенные и графические. Адреса кодов обозначают различные команды по управлению станком с ЧПУ.

N – номер кадра

 – перемещение исполнительного органа соответственно вдоль .

Перемещения могут быть положительными и отрицательными.

 – скорость подачи;

 – частота вращения шпинделя;

 – номер позиции инструмента в инструментальном магазине;

 – номер корректора;

– вспомогательные функции;

 – подготовительные функции;

 – повороты вокруг осей соответственно .

Кроме адресов в ISO-7bit предусмотрен ряд служебных символов:

 – знаки направления перемещений;

ПС (LF) – конец кадра;

% – начало программы;

/ – информация в таких скобках может быть отработана станком только при ручном включении на пульте;

* – символ, обозначающий совместное выполнение текущей и следующей команды информации.

Команда, или слово, состоит из адресной и числовой части, например

Перед числовой частью ставится знак «+» или «-».

В общем случае УП состоит из последовательного ряда кадров, каждый из которых включает определенное число программных слов, записанных в фиксированном порядке. Таким образом, все кадры программы имеют единый формат:

 – номер кадра, который определяется 3-х значным числом, т.е.  ( в новых СЧПУ )

 – подготовительные команды, кодируемые 2-х значным числом, например . Они определяют режим работы ЧПУ станка.

 – перемещение рабочего органа станка вдоль оси  со знаком «+» или «-». Это перемещение определяется шестизначным числом, обозначающем координату перемещения в мм.

При этом первые 3 цифры до запятой определяют значение координаты в целых долях, а цифры после запятой – десятичные доли.

 – перемещение рабочего органа станка вдоль оси  со знаком «+» или «-». Это перемещение определяется шестизначным числом, обозначающем координату перемещения в мм

 – перемещение рабочего органа станка вдоль оси . При этом значение координаты после запятой определяется 2-мя цифрами, например

 – поворот вокруг оси с указанием 5-ти значного числа его координаты. Первые 3 цифры ­– градусы, последующие 2 – его десятичные и сотые доли, например

 – скорость подачи, величина которой кодируется 2-х значным числом, например,  – 28 (мм/мин)

 – частота вращения шпинделя, кодируется 2-мя цифрами.

 – код инструмента, номер которого определяется 2-х значным числом, например, .

 – вспомогательная функция, кодируемая 2-х значным числом .

 – (одно из двух) – символ окончания кадра, обозначающий перевод строки.

Начало программы обозначается %. При составлении программы некоторые слова могут быть опущены в отдельных кадрах, однако последовательность записи слов строго сохраняются.

16. Программирование основных команд в системах ЧПУ НЦ-31 "Электроника" и 2Р-22.

1. Перемещение инструмента: в этой системе ЧПУ, задается в абсолютной или относительной системах отсчета. В абсолютной системе отсчета перемещения производятся относительно выбранной нулевой точки станка (нуль станка, нуль детали или исходная точка (ИТ)). В относительной системе – перемещения задаются относительно предыдущей, уже запрограммированной, опорной точки.

- этот символ определяет относительный способ задания размеров. Его отсутствие – абсолютный способ задания размеров. Перемещения вдоль оси X или Z задаются командами с буквенными адресами X и Z и цифровой информацией в шести разрядах. Одной дискрете (импульсу) по оси Z соответствует перемещение рабочего органа на 0,01 мм, а по оси X – 0,005 мм, что приводит к изменению диаметра обрабатываемой детали на 10 мкм.

Пример: Переместить режущий инструмент в точку с координатой X=20 мм и затем в точку с координатой Z=50 мм (абсолютная система).

N10     X4000 (4000 так как по оси Х дискрета равна 0,005 мм)

N11     Z5000

2 Скорость главного движения

Частота вращения шпинделя задается двумя командами:

~ первая задается с помощью функций М42, М43 и М44, которая определяет диапазон частот вращения шпинделя.

~ вторая команда задается буквой S и цифровой частью (двузначным числом): S01, S02,…,S09 и определяет конкретную величину частоты вращения шпинделя с размерностью об/мин. Диапазоны частот вращения принимается по таблице исходя из функции М и буквой S.

Направление вращения шпинделя задается вспомогательной функцией М(М3 по часовой, М4 против).

3 Рабочая подача

Величина и размерность подачи задаются с помощью подготовительных функций G:

G94 – для мм/мин

G95 – для мм/об

Величина подачи определяется символом F, при этом указывается ее величина, умноженная на 100 (только для минутной подачи).

Пример: Задать рабочую подачу 0,11 мм/об

N10     G95

 N11     F11

4 Ускоренное перемещение инструмента.

При задании ускоренного перемещения инструмента по координатам X и Z указывается символ «~».

Пример: Задать в управляющей программе перемещение инструмента по оси Х на быстром ходу на 35 мм в относительной системе.

   N20    ~X7000

5 Обработка фасок под углом 45º осуществляется командой с буквенным адресом X или Z и признаком +45º и -45º в соответствии с таблицей указанной ниже.

Возможные способы задания фасок.

Движение резания	Возможные способы задания
	Задано Х	Задано Z
	X … +45º	Z … -45º
	X … -45º	Z … +45º
	X … +45º	Z … +45º
	X … -45º	Z … -45º

6) Обработка криволинейных поверхностей.

Криволинейные поверхности или дуга окружности задаются с помощью круговой интерполяции и описываются подготовительными функциями G02 и G03.

Подготовительные функции G02 – по часовой стрелке, и G03 против часовой стрелки. Программирование галтелей и скруглений, которые являются частным случаем обработки криволинейных поверхностей в виде дуг окружностей с центральным углом 90°, производится с помощью подготовительных функций G12 – скругление по часовой стрелке, G13 – скругление против часовой стрелки.

Вместе с G12 и G13 указываются величина приращения или конечная точка дуги . При размере в абсолютной системе координат отсчет соответственно по осям X и Z.

17. Линейная и круговая интерполяция в абсолютной и относительной системах отсчета координат опорных точек профиля детали.

Линейная интерполяция (G01) – это перемещение с запрограммированной подачей режущего инструмента по прямой к опорной точке.

G00:

G01:

Фаска

Фаска выполняется после кадра, в котором она запрограммирована. Фаска всегда выполняется в рабочей плоскости (G17). Фаска выполняется симметрично по углу контура. Значение CHF – это длина фаски.

Пример:

N30 G1 X.. Z.. CHF=5

N35 G1 X.. Z..

Закругление

Закругление выполняется после кадра, в котором она запрограммирована. Закругление всегда выполняется в рабочей плоскости (G17). Изгиб выполнятся по круговой дуге, и вставляется на углу контура с тангенциальными соединениями. Значение RND – это радиус дуги.

Пример:

N30 G1 X.. Z.. RND=5

N35 G1 X.. Z..

Круговая интерполяция – это движение режущего инструмента по дуге соответственно в «+» направлении (G02) или в отрицательном (G03) с запрограммированной подачей.

Программирование с начальной точкой, конечной точкой, радиусом круга

G2/G3 X.. Z.. CR=±..

X, Y, Z конечная точка E в прямоугольных координатах

Начальная точка - это позиция инструмента в момент вызова G2/G3.

Конечная точка программируется с X, Z. Радиус круга указывается при помощи CR. Знак показывает, что дуга меньше или больше 180°.

CR=+ угол меньше или равный 180°

CR=- угол больше 180°.

Полные круги не могут быть запрограммированы при помощи CR.

Программирование с начальной точкой, центральной точкой круга или конечной точкой, углом

G2/G3 X.. Z.. AR=.. или

G2/G3 I.. K.. AR=..

X, Z конечная точка E в прямоугольных координатах или I, K центральная точка круга M в прямоугольных координатах, относительно начальной точки S

AR= угол раскрытия

Центральная точка круга программируется дискретно с I, J, K относительно начальной точки или с I=AC(..), K=AC(..)абсолютно от нулевой точки детали.

Угол раскрытия должен быть менее 360°. Полные круги не могут быть запрограммированы при помощи AR.

18. Процессы и объекты управления при технологической подготовке производства.

Рассмотрим проектирование технологической операции, выполняемой на станке с ЧПУ. В качестве основных этапов проектирования операций являются:

1.Разработка операционного эскиза и чертежа заготовки, если операция выполняется сразу на станке с ЧПУ. В большинстве случаев 1-я черновая операция для подготовки базовых поверхностей выполняется на станке с ручным управлением.

2.Выбор схемы базирования детали и конструкции зажимного приспособления.

3.Разработка последовательности обработки поверхностей.

4.Определение числа переходов в операции.

5.выбор модели станка и типоразмеров режущего инструмента.

6.Расчет припусков на обработку и размерный анализ.

7.Расчет режимов резания и норм времени.

8.Разработка расчетно-технологической карты (РТК).

9.Разработка карты наладки станка с ЧПУ.

10.Разработка управляющей программы работы станка.

Операционный чертеж или эскиз должен определять форму, размеры, шероховатость обрабатываемой поверхности детали после ее обработки на данной операции. Чертеж заготовки определяет ее размеры и форму перед данной операцией. Поверхности, подлежащие обработке, обозначаются жирной линией. Далее определяют последовательность обработки (переходов, ходов) и режимы резания. Всю полученную информацию заносят в операционную расчетно-технологическую карту (РТК), а затем определенным образом записывают в карту программирования геометрических и технологических параметров, а также команды по управлению рабочим циклом станка. Эти данные в условном коде с помощью специальных устройств записываются на программоноситель (перфолента, магнитная лента либо передача информации через специальный блок непосредственно в станок с ЧПУ (CNC)). Перед использованием управляющей программы ее проверяют и при необходимости корректируют.

Схема базирования заготовки должна обеспечивать ее хорошую устойчивость и жесткость. Наиболее часто используют 2 схемы для деталей типа валов – в центрах, для деталей типа фланцев, дисков, втулок – в патроне. Принятая схема базирования будет влиять на конструкцию приспособления для этой операции. Приспособления для станков с ЧПУ должны быть более точными и жесткими чем для станков с ручным управлением. Они должны быть максимально низкими от плоскости стола. Часто подготовка базовых поверхностей производится на станке с ручным управлением на 1-й операции. Остальные операции производятся на этих подготовленных базовых поверхностях. На станке с ЧПУ предусматриваются автоматические переналаживаемые 3-кулачковые патроны с закаленными и сырыми кулачками. Каленные кулачки используют для крепления заготовки по необработанным поверхностям используют для крепления заготовок за необработанные поверхности. «Сырые» кулачки обеспечивают высокую точность установки детали и минимальное торцевое биение, для чего их перед обработкой «растачивают по месту», то есть на станке.

Для некоторых заготовок используют специальные кулачки с качающимися вставками, контактирующими с закрепляемой заготовкой на большой длине.

Для заготовок, устанавливаемых в центрах, применяют двух- и трёхкулачковые патроны с плавающими центрами. Поверхности детали, подлежащие обработке на токарных станках ЧПУ делят на основные и дополнительные. К основным относят те поверхности, которые можно обработать проходным или расточным контурным резцом. Поверхности, которые обрабатывают и другими типами резцов, относят к дополнительным (торцевые и угловые канавки, резьба и т.д.).

Как правило, основные поверхности обрабатывают за несколько переходов. Переходы выполняют за

одну операцию на одном станке, если деталь не подвергается промежуточной термообработке. В

 другом случае – за несколько операций на разных станках.

19. Технологический процесс как техническая система и объект управления. Внешняя среда. Составные части технологического процесса. Состояние объекта управления и определяющие его параметры.

Технологический процесс, сокр. техпроцесс — последовательность технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида работ. Технологические процессы состоят из технологических (рабочих) операций, которые, в свою очередь, складываются из технологических переходов.

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства, т. е. по изменению размеров, формы, свойств материалов, контроля и перемещения заготовки.

Технологический процесс разрабатывается на основании чертежа изделия и отдельных его деталей и определяет последовательность операций: изготовление заготовок деталей — литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала; обработка заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами; сборка узлов и агрегатов, т. е. соединение отдельных деталей в сборочные единицы и агрегаты; окончательная сборка всего изделия; регулирование и испытание изделия; окраска и отделка изделия.

Согласно ГОСТ 3.1109—82 технологический процесс может быть проектным, рабочим, единичным, типовым, стандартным, временным, перспективным, маршрутным, операционным, маршрутно-операционным.

Весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части — технологические операции.

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте.

В зависимости от размера партии изделий, их конструкции, уровня техники и организации производства данного предприятия операция может быть укрупненной и расчлененной.

Объем операции имеет очень важное значение. Как правило, чем крупнее и сложнее операции, тем ниже производительность труда и тем более высокая квалификация рабочего требуется.

И, наоборот, чем больше крупная операция расчленена на мелкие, тем выше производительность труда и меньше стоимость обработки изделия. Расчленение крупной операции позволяет рабочему лучше приспособиться к выполнению простых однообразных приемов работы и применить специальные приспособления.

Операция, в свою очередь, делится на элементы, число которых изменяется в зависимости от объема и методов ее выполнения. Основными элементами операции являются установ, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход, позиция.

Установом называют часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой и соединяемых при сборке.

Когда изменится режим резания или режущий инструмент, начинается следующий переход.

Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т. д.

Под рабочим ходом понимают законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Позицией называется каждое фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Операциям и переходам в технологической документации придают порядковые номера, причем операции обозначаются римскими цифрами, а переходы — арабскими. Порядковые номера переходов дают в каждой операции самостоятельно начиная с первого номера.

Установы обозначаются буквами, причем в каждой операции буквенное обозначение начинается с первой буквы алфавита. Ходы знаками не обозначают, но указывается их число.

Операции называются кратко по виду обработки. Например:

·                                                         сверлильная,

·                                                         токарная,

·                                                         фрезерная

·                                                         и т. д.;

Переходы излагаются подробно с указанием наименования, порядкового номера или размера обрабатываемой поверхности.

20. Классификация автоматизированных технологических процессов. Непрерывные и дискретные процессы.

По характеру протекания технологические  процессы  делятся  на  непрерывные,  периодические  и  дискретные.

Непрерывным называется такой процесс, в котором конечный продукт вырабатывается  до  тех  пор,  пока  подводится  сырье,  энергия,  катализаторы, управляющие воздействия. К таким процессам можно отнести, например, процессы переработки нефти.
Периодическим является технологический процесс, в котором за сравнительно небольшой промежуток времени (часы или дни) вырабатывается определенное, ограниченное количество конечного продукта. При этом в течение отведенного промежутка времени периодический процесс является непрерывным. Примером периодического процесса может быть технологический процесс плавки металла в  доменной печи.
Дискретным называется технологический процесс, в котором конечный продукт вырабатывается за определенные промежутки времени, и этот процесс  можно остановить, а также продолжить с любой технологической операции без снижения заданного уровня качества. Можно назвать такие примеры, как: процесс сборки изделий на конвейере, испытание готовых изделий  и  т.п.

Большинство технологических процессов  требуют четкого управления ими. В общем случае, необходимость управления технологическими процессами диктуется следующими факторами:

·                               необходимость поддержания состава и количества входных компонентов  на заданном уровне для обеспечения необходимого качества готового продукта;

·                               непрерывное изменение (подстройка) параметров технологического процесса, что связано с  постоянным износом орудий труда и переменным составом сырья;

·                               пуск и остановка некоторых технологических процессов требует выполнения специфических точно синхронизированных операций и др.

21. Объекты управления дискретного действия, их назначение и структура. Способы задания алгоритмов функционирования дискретных объектов управления. Циклограммы, технологические графы. Разработка математической модели размерных и временных связей технологического процесса и ее практическое использование на производстве. Решение вопросов точности обработки и качества деталей при минимальной себестоимости и максимальной производительности ТП

Система управления — систематизированный набор средств влияния на подконтрольный объект для достижения определённых целей данным объектом. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.

Техническая система управления — устройство или набор устройств для манипулирования поведением других устройств или систем.

Системы управления разделяют на два больших класса:

- Автоматизированные системы управления (АСУ) — с участием человека в контуре управления;

- Системы автоматического управления (САУ) — без участия человека в контуре управления.

Объекты:

·                                                         управляемые

·                                                         неуправляемые

Система автоматического управления (САУ) включает в себя объект управления и устройство управления.

Устройство управления — совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление существующими технологическими параметрами.

Объект управления — агрегат, в котором происходит подлежащий управлению процесс.

Регулирование — частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одной или нескольких регулируемых величин.

Регулятор — преобразует ошибку регулирования ε(t) в управляющее воздействие, поступающее на объект управления.

Задающее воздействие g(t) — определяет требуемый закон регулирования выходной величины.

Ошибка регулирования ε(t) = g(t) — y(t), разность между требуемым значением регулируемой величины и текущим её значением. Если ε(t) отлична от нуля, то этот сигнал поступает на вход регулятора, который формирует такое регулирующее воздействие, чтобы в итоге с течением времени ε(t) = 0.

Возмущающее воздействие f(t) — нарушает требуемую функциональную связь.

Граф переходов

Графы переходов в наглядной для человека форме отражают переходы между состояниями, а также «привязку» выходных воздействий и других автоматов к состояниям и/или переходам. Для упрощения изображения графов переходов допустимо использование составных состояний, которые применяются в тех случаях, когда несколько вершин имеют одинаково помеченные исходящие дуги.

Задание поведения программ с помощью графов переходов позволяет проверять корректность их построения, например, полноту, непротиворечивость и отсутствие генерирующих контуров.

В программе, построенной по графам переходов, также, как и в этих графах, используются символьные обозначения, а не смысловые идентификаторы, как в других стилях программирования. Это связано с тем, что текст программы в рамках указанной технологии строится по графу переходов формально и изоморфно, а изменения вносятся не непосредственно в текст программы, а только после корректировки схемы связей и графа переходов. Изложенное позволяет обеспечить синхронность изменений программ и их проектной документации.

22. Автоматизированные системы управления  механообработкой. Обобщенная схема управления процессом резания.

АСУ (автоматическая система управления) – система обеспечивающая автоматический сбор и переработку информации необходимой для автоматизированного управления в различных сферах человеческой деятельности.

АСУТП – автоматическая система управления для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления.

Технологический объект управления – совокупность технологического оборудования и реализованного на нем технологического процесса производства деталей.

АСУ металлообработкой должна обеспечить автоматизированное управлением процессом резания и целью такого управления может быть: повышение производительности обработки, точности обработки, снижение себестоимости, повышение частоты обработанных поверхностей, повышение надежности работы, максимальное использование возможностей станка, режущих инструментов, электропривода, предохранение режущего инструмента от поломок и.т.д.

Обобщенная структурная схема управления процессом резания

АСУТП стабилизации режимов резания (на схеме) содержит: регулятор (Р); электропривод шпинделя (ЭПШ); электропривод подач (ЭПП); воздействующий на процесс резания (ПР). Датчики информации (ДИ1, ДИ2) об обобщающих параметрах X₁(t) и Х₂(t). На вход регулятора поступает разность сигналов:

где U_З1 и U_З2 – напряжения задания соответствующих блоков: база задания шпинделя (БЗШ) и база задания подачи (БЗП).

U_ОС1 и U_ОС2 – напряжения сигналов обратной связи (возмущающие воздействия: глубина резания, твердость и.т.д.).

С использованием микропроцессоров стало возможным построить систему стабилизации режимов обработки с помощью цифрового управления. Схема стабилизации:

 f – возмущающее воздействие;

Информация о ходе технологического процесса поступают на микропроцессор (МП) от датчиков информации (ДИ) через устройство связи с датчиком (УСД). Внешняя априорная (заранее известная) информация (ВАИ) вводится в запоминающее устройство МП-ра. Управление электроприводом шпинделя ЭПШ и привода подач ЭПП осуществляется от микропроцессора через устройство связи с объектом  УСО.

23. Схема системы стабилизации угловой скорости электропривода главного движения. Структурная схема системы стабилизации режимов обработки за счет изменения подачи.

Рассмотрим схему системы стабилизации, в которой меняется только одна угловая скорость электропривода главного движения.

Структурная схема системы стабилизации по скорости

Действие возмущающих факторов f (износ инструмента, колебание припуска и. т.д.) в этом режиме компенсируется изменением скорости резания таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной стойкости режущего инструмента Т. На процесс резания воздействует электропривод главного движения ЭПШ и электропривод подачи ЭПП. Датчик стойкости инструмента ДСИ подключается к входу микропроцессора. Кроме того, в запоминающее устройство микропроцессора поступает априорная информация о заданной стойкости инструмента ЗИ и информация о максимально допустимой угловой скорости привода шпинделя и привода подачи. Микропроцессор управляет приводом главного движения, например: по зависимости 

По аналогичной структурной схеме строят регуляторы, в том числе и аналоговые, использующие в качестве датчиков стойкости температуры естественной термопары инструмент – деталь и предназначенные для  фрезерования и чаще торцевой обработки относительно крупногабаритных деталей.

Регуляторы обеспечивают стабильную шероховатость по длине и повышение производительность но 30 – 40 % за счет повышения (максимально возможного) режима обработки и их стабилизации.

Структурная схема системы стабилизации за счет изменения подачи

    

В соответствии с показателем эффективности J осуществляется изменение подачи, а не скорости резания как в предыдущей схеме. Для этого на входе МП поступают сигналы с датчика подачи ДВП, датчика стойкости инструмента ДСИ, коррекции подачи КП и коррекции стойкости инструмента КИ в случае необходимости, информация об ограничении подачи ОП. В этом случае управляющее напряжение МП соответствующее заданному показателю эффективности J подается на привод подачи ЭПП.

На практике часто необходимо использовать не систему стабилизации, а систему оптимизации процесса механической обработки детали. На практике наибольшее распространение получила система оптимизации по максимальной производительности, при условии экстремального значения показателя эффективности обработки J.

Рассмотрим структурную схему такой системы.

    

На вход МП с датчиков ДСР и ДСИ поступают напряжения пропорциональные скорости резания и стойкости режущего инструмента. В программу расчета показателя эффективности J вводятся поправочные коэффициенты (при необходимости) по скорости КС и по стойкости инструмента КИ. МП рассчитывает показатель эффективности J, определяет знак его приращения и с учетом заданных ограничений по максимально допустимой температуре резания (ввод априорной информации задания стойкости ЗС) и предельной угловой скорости шпинделя (ввод априорной информации ЗШ) в соответствии с алгоритмом функционирования управляет электроприводом шпинделя ЭПШ. В процессе функционирования поступающая в МП информация об ограничении подачи ОП задает максимально допустимое её значение.

24. Система стабилизации режимов механической обработки деталей по мощности резания. Сравнительная оценка систем стабилизации.

Сравнительная оценка систем стабилизации

Системы стабилизации режимов механообработки детали, как показывает практика, обладают целым рядом общих свойств и могут быть эквивалентны по эффективности их использования в каждом конкретном случае. Для этого сравним некоторые структурные схемы систем стабилизации – система стабилизации скорости резания при торцевой обработке детали, система стабилизации режимов обработки по мощности резания и система стабилизации режимов резания по оптимальной температуре резания.

Рассмотрим систему стабилизации скорости резания при торцевой обработке деталей.

Следящая система данной схемы стабилизации состоит из индуктивного датчика BL, кинематически связанного с суппортом станка. Этот датчик служит для формирования сигнала обратной связи пропорционального скорости резания в данный текущий момент времени. На щуп датчика BL воздействует профилированная линейка, с помощью которой осуществляется данный закон изменения скорости резания. Эта линейка неподвижно крепится к суппорту станка. С помощью задатчика SV устанавливается требуемая величина скорости резания. Сигнал обратной связи снимаемый с датчика BL сравнивается с напряжением зоны нечувствительности U_ср и при превышении последнего поступает на узел сравнения с заданным задающим сигналом U_з. Результирующее значение напряжения через усилитель А подается на регулятор исполнительного механизма ИМ, который изменяет угловую скорость электродвигателя привода главного движения М, т.е. угловую скорость w_u.

Рассмотренная система стабилизации скорости резания будет «стабилизировать» скорость резания изменяя по заданному закону угловую скорость шпинделя даже тогда, когда обработка не производится, а осуществляется лишь холостое поперечное перемещение суппорта.

Рассмотрим для сравнения схему системы стабилизации по мощности резания.

Датчик мощности BW измеряет мощность двигателя М привода шпинделя станка. Его сигнал, проходя через блок зоны нечувствительности (U_ср) сравнивается с сигналом U_з задающего устройства SV на блоке сравнения. Полученное напряжение U_у с усилителя А поступает на регулятор исполнительного механизма  ИМ, чтобы поддерживать заданное значение мощности.

25. Система оптимизации режимов механической обработки деталей по максимальной производительности обработки.

На практике часто необходимо использовать не систему стабилизации, а систему оптимизации процесса механической обработки детали. На практике наибольшее распространение получила система оптимизации по максимальной производительности, при условии экстремального значения показателя эффективности обработки J.

Рассмотрим структурную схему такой системы.

    

На вход МП с датчиков ДСР и ДСИ поступают напряжения пропорциональные скорости резания и стойкости режущего инструмента. В программу расчета показателя эффективности J вводятся поправочные коэффициенты (при необходимости) по скорости КС и по стойкости инструмента КИ. МП рассчитывает показатель эффективности J, определяет знак его приращения и с учетом заданных ограничений по максимально допустимой температуре резания (ввод априорной информации задания стойкости ЗС) и предельной угловой скорости шпинделя (ввод априорной информации ЗШ) в соответствии с алгоритмом функционирования управляет электроприводом шпинделя ЭПШ. В процессе функционирования поступающая в МП информация об ограничении подачи ОП задает максимально допустимое её значение.

26. Адаптивная система управления мехатронным оборудованием с ЧПУ по температуре резания.

Рассмотрим третью схему для сравнения, схему системы стабилизации по температуре резания.

В качестве датчика обратной связи в данной схеме используется естественная термопара резец-деталь, причем резец, задний центр и заготовка изолируются от металлоконструкций станка для того, чтобы снизить паразитные термоЭДС, снижающие точность измерения температуры этим методом. Во всем остальном структурная схема не отличается от двух предыдущих.

Анализируя приведенные три схемы стабилизации видна аналогичность этих схем особенно при торцевой обработке. Сравнение этих систем проведем для торцевой обработки, поскольку известно, что при этом виде обработки с постоянной подачей (мм/об) касательная составляющая силы резания P_z не измена. При стабилизации по мощности резания - мощность, следовательно приведенное равенство справедливо лишь при неизменной скорости резания и что повышение производительности за счет стабилизации режимов обработки по мощности резания будет аналогична рассчитанному значению для системы по скорости резания. Общность системы стабилизации между системой по температуре и скорости резания может быть найдена путем анализа связи между скоростью и подачей при неизменной температуре резания Q. Можно напомнить, что

При постоянной температуре, т.е. Q - const, если поддерживать эту температуру неизменной, то при торцевой обработке с постоянной подачей (мм/об) скорость резания также будет неизменной. Таким образом общность рассмотренных систем стабилизации позволяет применить в большинстве случаев на практике однотипный регулируемый электропривод. Необходимо лишь согласовать заданный тип датчика обратной связи.

Рассмотренные системы стабилизации обеспечивают примерно одинаковое повышение производительности обработки деталей. Система стабилизации позволяет выбрать экстремальное (оптимальное) значение показателя эффективности J и таким образом обеспечивает работу станка в зоне экстремума J. Подача (мм/об) устанавливается максимально допустимой при помощи электропривода подачи ЭПП и в процессе работы не изменяется.

Применение систем стабилизации и оптимизации получило широкое распространение при обработке закаленных, труднообрабатываемых материалов, а также для обеспечения заданного качества обработанной поверхности.

27.Особенности управления технологическими процессами с использованием САD\CAM систем.

В дословном переводе термин CAD/CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) означает компьютерное проектирование и изготовление. Что же конкретно стоит здесь за понятиями "проектирование” и “изготовление”?

Под компьютерным проектированием в общем случае понимается разработка конструкторского проекта изделия на основе трехмерного геометрического моделирования деталей и сборочных единиц, с последующим автоматизированным формированием комплекта чертежно-конструкторской документации. Система, выполняющая компьютерное проектирование, называется CAD-системой.

Если CAD-система при проектировании решает только задачу автоматизации получения комплекта чертежно-конструкторской документации, то ее относят к классу 2D (то есть "плоских") систем. CAD-система, в которой проектирование выполняется на основе трехмерных моделей, относится к классу 3D (то есть “объемных") систем. Ниже, говоря о CAD-системах, мы будем иметь в виду ЗD-системы.

Под компьютерным изготовлением понимается автоматизированное формирование, на основе имеющейся геометрической модели изделия, управляющих программ для изготовления деталей изделия на оборудовании с ЧПУ. Система, решающая данную задачу, называется САМ-системой. Некоторые САМ-системы имеют ограниченные средства для моделирования, но обычно модели деталей, на основании которых строится процесс обработки, “принимаются" из CAD-системы через согласованные интерфейсы.

CAD/CAM-системой называется система, которая обеспечивает интегрированное решение задач разработки конструкторского проекта изделия и формирования управляющих программ для обработки деталей изделия на оборудовании с ЧПУ. Объединение этих, достаточно различных классов задач в рамках одной системы обусловлено тем, что их решение базируется на использовании единой трехмерной геометрической модели изделия. Общность модели позволяет избежать всех проблем, связанных с передачей данных из одной системы в другую, обеспечивает интегрированное решение проектных задач.

Построение пространственной геометрической модели проектируемого изделия является центральной задачей компьютерного проектирования. Именно эта модель используется в CAD/CAM-системе для дальнейшего решения задач формирования чертежно-конструкторской документации, проектирования средств технологического оснащения, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (рис. 3). Кроме того, эта модель передается в САЕ-системы и используется там для проведения инженерных исследований. По компьютерной

модели, с помощью методов и средств быстрого прототипирования, может быть получен физический образец изделий.

Мышление конструктора, применяющего 3D-моделирование, отличается от мышления конструктора, работающего только с чертежами. Эти отличия состоят в следующем.

1.Мысленные “образы чертежей” заменяются “образами моделей”, что раскрепощает пространственное мышление и способствует более быстрому принятию решений.

2.Свобода в создании сложных геометрических форм и понимание того, что эти формы могут быть легко реализованы “в металле” с помощью интегрированных технологий, стимулируют творчество, повышают интерес к работе.

3.Используя при проектировании созданную ранее модель похожего изделия (изделия-аналога), конструктор может иногда в десятки раз сократить общее время работы над проектом. Этот фактор способствует упорядочению информации о выполненных разработках, приводит к большей систематизации мышления.

28. Пути дальнейшего развития автоматизации технологических процессов в машиностроении.

В нашей стране АСТПП начали создаваться еще в 60-х годах двадцатого века. В разработке теоретических основ построения АСТПП и достижении практических результатов большая роль принадлежит нашим ученым: С. П. Митрофанову, В. И. Аверченкову, Г. К. Горанскому, Н. М. Капустину, Д. Д. Куликову, В. В. Павлову, Б. С. Падуну, В. Д. Цветкову и многим другим. Однако, та вычислительная база, на которой строились АСТПП до начала 90-х годов, резко отличалась от привычных для нас сегодня персональных компьютеров и рабочих станций. Это были большие (по габаритам) электронно-вычислительные машины, занимавшие целые залы, с очень малым по сегодняшним меркам быстродействием и небольшими объемами оперативной и внешней памяти, практически не дающие возможности работы в интерактивном графическом режиме и т. д.

С появлением широкодоступных персональных компьютеров и рабочих станций стали возможными: обеспечение каждого пользователя индивидуальным автоматизированным рабочим местом; организация вычислительных сетей; работа в интерактивном графическом режиме; электронный обмен данными; организация единых централизованных и распределенных баз данных; решение задач, требующих больших вычислительных ресурсов. Все эти возможности существенно повлияли на методы создания АСТПП, но, несмотря на это, многие основополагающие принципы построения АСТПП не потеряли своего значения. К ним относятся следующие принципы:

Принцип системного единства. Элементы АСТПП должны разрабатываться как части единого целого, где функционирование элементов подчинено общей цели. Кроме того, должна обеспечиваться интеграция АСТПП с автоматизированной системой управления производством (АСУП).

Принцип декомпозиции. Разделение АСТПП на составляющие (подсистемы) должно быть выполнено по наиболее слабым организационным и информационным связям. Правильная декомпозиция уменьшает сложность системы и облегчает условия ее эксплуатации.

Принцип модульности. Все компоненты АСТПП должны представлять собой логически независимые модули, которые могут использоваться как в автономном, так и в комплексном режиме.

Принцип совместимости. Все компоненты АСТПП должны обеспечивать возможность их совместного функционирования. Это требует их организационной, информационной и программной совместимости.

Принцип открытости. На этапе создания АСТПП невозможно предусмотреть все нюансы и перспективы дальнейшего развития производства. Поэтому АСТПП должна быть открыта для модернизации и включения в нее новых решений.

Принцип стандартизации. В АСТПП должно быть использовано максимальное число унифицированных, типовых и стандартных решений. Это уменьшает затраты на создание АСТПП, повышает надежность ее функционирования.

Принцип эргономичности. Так как АСТПП является человеко-машинной системой, следует предусматривать удобство работы ее пользователей (правильное разделение функций, удобство и простоту интерфейсов, учет психологических факторов и др.).

Функции АСТПП. При работе АСТПП используются последние научно-технические достижения в области методов и средств технологической подготовки производства, а также в области организации производства. Следует различать целевые и собственные функции АСТПП (рис. 2). Целевые функции соответствуют тем задачам, для решения которых создается АСТПП, а собственные функции - это те задачи, которые должны решаться в АСТПП для обеспечения целевых функций.

Выше уже отмечалась важность автоматизации решения задач управления подготовкой производства в АСТПП. Управление ТПП строится на основе хранения и использования информации об изделии на определенных стадиях его жизненного цикла.

29. Заключение. Основные задачи современного автоматизированного производства. Пути и способы дальнейшего повышения качества и производительности изготовления изделий машиностроения.

Основное назначение АСУТП в автоматизации ТП-в.

АСУТП можно разделить на следующие группы:

1. АСУТП обеспечивающие стабилизацию (поддержание) заданного рационального или оптимального ТП.

2. АСУТП, отрабатывающие с установленной точностью заданное или непрерывное задавание оптимального изменения ТП.

3. АСУТП, автоматически выбирающие наилучший по какому-либо критерию оптимизации технологический режим и обеспечивающие его поддержание или постоянство.

Характерной особенностью современных АСУТП является их высокая производительность переработки информации при практически неограниченном объеме памяти.

Структурная схема управления технологическим объектом с помощью АСУТП и оператором

Для выполнения заданных операций управления человек должен получить ряд сведений, которые называют внешней, или априорной, информацией. Эта информация хранится в памяти оператора и порядок выполнения операция управления в нормальных и аварийных ситуациях. Эта информация включает в себя основные характеристики ТП, а также порядок выполнения этих операций.

На схеме для этой цели присутствует память, рецепторы, мышление человека, эффекторы, присущие человеку-оператору, а также их аналоги (ниже пунктирной линии) в АСУТП. Сохраняя в качестве самостоятельных блоки внешней и текущей информации, процессор и устройство связи с объектом АСУТП выполняет две основные функции: —информации и —управление.

Информационная функция – сбор, преобразование, хранение информации о состоянии технологического объекта управления, а также передача её для последующей обработки.

Управляющая функция АСУТП имеет своей целью выработку решений и осуществление управляющих воздействий на технологический объект управления.

Контроль качества выпускаемой продукции обеспечивается за счет использования систем автоматического и автоматизированного контроля хода ТП обработки детали.

Применяют также адаптивные системы коррекции самой УП. В этом случае выполняется обработка пробных заготовок в автоматическом режиме, затем измеряется деталь и по результатам замеров осуществляется коррекция УП в автомат. режиме. Режущий инструмент является одним из основных элементов в определении работоспособности станков и качества обработанной поверхности.

Метод конечных элементов работает на основе расщепления геометрии объекта на большое число (тысячи или десятки тысяч) элементов (например, параллелепипедов). Эти элементы образуют ячейки сети с узлами в точках соединений. Поведение каждого малого элемента стандартной формы быстро рассчитывается на основе математических уравнений. Суммирование поведения отдельных элементов дает ожидаемое поведение объекта в целом.

В зависимости от того, отвечает ли исследуемая модель требованию линейности, используется линейный или нелинейный конечноэлементный анализ. В отличие от линейного FEA, где решение достигается в одном шаге, нелинейный FEA представляет собой итерационную процедуру, которая может потребовать сотен и даже тысяч шагов. Существует три основных типа нелинейностей:

1.Материальные - пластичность, ползучесть, вязкость, упругость материала;

2.Геометрические - большие деформации или растяжения, резкие изгибы;

3.Граничные - контакты с другими объектами, трение, дополнительные силы.

В практических ситуациях чаще всего имеют место нелинейные модели, требующие применения нелинейного конечноэлементного анализа.

Первые системы для автоматизации задач инженерного анализа появились более 30 лет назад. Одна из таких широко известных в мире систем - это система MSC.Nastran (разработка компании MSC.Software). Сегодня MSC.Nastran обеспечивает решение самого широкого спектра инженерно-конструкторских задач, включая расчет напряженно-деформированного состояния, частот и форм собственных колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и переходных процессов и т. д.

Так, система MSC.SuperForge является быстрым и простым в использовании средством для анализа производственных процессов горячей штамповки и ковки

Другая система, MSC.SuperForm обеспечивает моделирование широкого спектра производственных процессов объемного формования, включая горячую и холодную штамповку, экструзионное прессование, осевую и кольцевую прокатку, вырубку заготовок из листа, прокатку слитков, гибку толстых листов и резание.