Програма управління верстатом — це послідовність команд, що забезпечує задане функціонування робочих органів верстата. При ручному управлінні верстатом необхідну послідовність команд задає робочий, який заздалегідь вивчив креслення і технічну документацію, складає програму робіт, обробляє деталь, вимірює її, проводить порівняння з кресленням і за наявності розходження усуває неточності.
При автоматичному управлінні верстатом необхідна послідовність команд задається програмоносієм, а він може бути виготовлений у вигляді матеріального аналога оброблюваної деталі (кулачків, копиров, упорів і т. д.). Наприклад, в автоматах і напівавтоматах кулачки розподільного валу задають послідовність і величину переміщень робочих органів. Профіль кулачків відповідає запрограмованій обробці. У токарних і фрезерних копіювальних верстатах форма оброблюваної деталі залежить від форми шаблону або копира. При зміні об’єкту виробництва необхідно підготувати нові кулачки, копіри і т.д. Продуктивність верстатів висока, але час переналагодження достатньо великий.
Найбільшою гнучкістю і швидкістю переналагодження володіють верстати з програмним управлінням (ПУ). Це верстати, керовані системами, які задають програму робіт в алфавітно-цифровому коді. Програма може бути записана на програмоносіях у вигляді перфострічки, перфокарти, гнучких магнітних дисків, магнітної стрічки. Програму можна вводити і вручну за допомогою клавішних панелей. Такі програмоносії дозволяють автоматизувати процес підготовки програм і понизити трудомісткість виготовлення програмоносіїв. Програмоносій може містити як геометричну, так і технологічну інформацію. Технологічна інформація забезпечує певний цикл роботи верстата: послідовність введення в роботу різних інструментів, зміна режимів різання, включення або відключення подачі змащувальний-охолоджуючої рідини, затиск або розтиск виконавських органів верстата і т.д. Геометрична інформація характеризує форму, розміри елементів оброблюваної заготівки і інструменту і їх взаємне положення в просторі.
По виду управління верстати з ПУ розподіляють на верстати з системами циклового програмного управління (ЦПУ) і верстати з системами числового програмного управління (ЧПУ). Системи ЦПУ простіші, оскільки в них програмується тільки цикл роботи станка а величини робочих переміщень, тобто геометрична інформація, задаються спрощено, наприклад, за допомогою упорів. У верстатах з ЧПУ управління здійснюється від програмоносія, на який в числовому вигляді занесенні геометрична, і технологічна інформація.
У окрему групу виділені верстати з цифровою індикацією і перед набором координат. У цих верстатах є електронний пристрій, якому задаються координати потрібних точок (преднабiр координат), і хрестовий стіл, забезпечений датчиками положення, виводиться в необхідну позицію. При цьому на екрані висвічується кожне миттєве положення столу (цифрова індикація). У таких верстатах (найчастіше розточувальних) може застосовуватися або переднабір координат або цифрова індикація; початкова програма роботи задається верстатником.
Шифрування програми роботи машини у формі пробивок на перфокартах, перфострічках або на інших носіях програми застосовують давно. Цей принцип застосовувався в ткацькому верстаті Жаккара, створеному в 1801 р., в «механічному пианино»— піанолі, в набірній машині — монотипі і т.д. Всі ці машини працювали за принципом: є отвір — дія здійснюється, немає отвору — дія не здійснюється. Причому дії були гранично прості і не залежали від складності програми.
У верстатобудуванні програмне управління стало застосовуватися значно пізніше із-за складності процесів металообробки. Рішення цієї задачі стало можливим, коли машинобудування, електроніка, обчислювальна техніка досягли певного рівня розвитку.
Перше покоління верстатів з ПУ в нашій країні було створено на базі серійних універсальних верстатів, промисловий випуск яких почався в 1959 р. Від базових моделей верстати з ЧПУ відрізнялися тільки автоматизацією приводу подач: встановлювалися крокові двигуни електрогідравлічні або гідравлічні приводи, беззазорні редуктори, гвинт-гайки кочення. Пристрій ЧПУ, виконаний на електронних лампах, давав можливість отримувати необхідні розміри оброблюваної заготівки при регульованій подачі.
Для верстатів з ЧПУ другого покоління характерне застосування систем управління, виконаних на напівпровідникових приладах. Такі системи могли змінювати в автоматичному циклі не тільки т подачі, але і частоту обертання шпинделя, давати розширені технологічні можливості.
Третій етап розвитку верстатів з ЧПУ характеризується якісним зміненням системи ЧПУ. Для управління верстатами використовують комп’ютерну техніку, яка дозволяє виготовляти верстати з високим рівнем автоматизації, ускладненої конструкції з широкими технологічними можливостями—багатоцільові верстати.
Питання для самоперевірки
1. Що називається програмою управління верстатом?
2. Яким пристроєм задається послідовність команд при автоматичному управлінні верстатом?
3. Які верстати володіють найбільшою гнучкістю і швидкістю переналагодження?
4. Як розподіляють верстати з ПУ по виду управління?
5. За допомогою якого пристрою здійснюється управління верстами з ЧПУ?
6. Чому у верстатобудуванні програмне управління стало застосовуватися значно пізніше в інших видах виробництва?
7. На базі яких верстатів було створено перше покоління верстатів з ПУ?
8. Що характерне для верстатів з ЧПУ другого покоління?
Література:
1. Чернов Н.Н. Металлорежущие станки.—М.: Машиностроение, 1988.
2. Локтева С.Е. Станки с программным управленим и промышленные роботы.—М.:Машиностроение, 1986.