Заболотный Л.П., Юшин В.Г.

Днепропетровский национальный университет

Физико-технический институт

Методика определения структуры конструкции агрегатного оборудования при управлении металлообработкой

Процесс управления агрегатными станками на этапе подготовки и обработки исходной информации требует анализа конструкции оборудования. Это необходимо для постановки задач управления, создания алгоритма работы и программ его реализации при металлообработке. При анализе выполняют дифференциацию станка на структурные составляющие, определяют их число и целевое назначение, а также дают характеристику функциональных связей управления устанавливаемых между выделенными составляющими для заданного способа обработки.

Конструкция агрегатного металлорежущего станка (МРС) представляет собой технологический комплекс исполнительных устройств (ИУ) агрегатов, функционально объединяемых управлением в комбинации с целью осуществления программируемого формообразования путем обработки резанием. Практический опыт разработки функциональных структурных схем состава металлообрабатывающих систем позволил определить ряд эксплуатационных критериев для дифференцирования конструкции на отдельные ИУ. В общем случае состав МРС можно продифференцировать на следующий ряд основных видов устройств:

1. Реализующие одну простую функцию одного действия (Д_і) с элементарной структурой f_n (Д_n).

2. Предназначенные для выполнения сложных функций имеющих изменяемую структуру нескольких действий f_n (Д_n).

3. Осуществляющие механические движения .

4. Реализующие немеханические принципы работы и др.

5. ИУ с постоянным циклом управляемые по технологической информации.

6. ИУ с переменным циклом, управляемым по размерной информации.

7. Сменные сопрягаемые навесные устройства для изменения технологических возможностей МРС.

8. Комбинированные по п/п 1-7.

Такое разделение ИУ позволяет предложить графическое изображение структуры конструкций МРС в виде схемы (Рис. 1).

Рис. 1. Схема анализа структуры металлорежущего станка

Определение числа (n) исполнительных устройств (ИУ) в составе станка выполняют пользуясь критериями целевого назначения, видом и характеристикой выполняемой функции f_i(Д_і), а также физическими принципами работы ИУ их устройством и составом.

На схеме структуры МРС каждое управляемое ИУ изображается в виде отдельного блока с порядковой индексацией (n). Возможна буквенная индексация классов ИУ по функциональному признаку (ФИУ, ВИУ, МИУ). Исполнительный орган (ИО_i) является конечным звеном ИУ_i реализующим функцию f_i (Д_i). Индекс ИО соответствует индексу ИУ. В сложных конструкциях выполняют индексацию внутри каждого вида устройств.

ФСИОn – функциональная связь между ИУ_n и его рабочим органом (ИОn) обычно постоянная, определяемая принципом работы устройства. На схеме связь изображается в виде стрелки, указывающей направление передачи выполняемого действия (функции станка). Все ИУ объединяют сплошным контуром (МРС). Это означает конструктивное объединение их в составе станка. В случае применения сопрягаемых навесных и сменных ИУ их изображение пересекает внешнюю границу контура МРС.

Управляющие устройства (УУ) изображаются в виде прямоугольников включающих функциональную связь управления ФС с соответствующим объектом управления. Создание этих связей, их вид. характеристика и местоположение задаются алгоритмом работы и программой ее выполнения. Наложение контура УУ на контур ИУ означает, что управляющая связь ФС осуществляется через элементы конструкции ИУ. Это звенья цепей управления, входящие в состав ИУ. Отметим, что ФСУ (функциональные связи управления) могут устанавливаться и между различными видами ИУ. Они служат для выполнения задач согласования параметров и времени выполнения различных функций МРС. В этом случае УУ согласуемых функций на структурной схеме конструкции объединяют полем такой связи. Управляющие устройства объединены пунктирным контуром системы управления (СУ). Их совокупность определяет ее состав. Таким образом, иллюстрируется функциональное объединение ИУn в единый технологический комплекс для металлообработки. Предложенная схема позволяет выполнить анализ структуры конструкции практически всех типов станков для различных видов обработки и дать ее лаконичное графическое изображение. Разработка использована в учебном процессе при выполнении дипломных проектов студентами специальности «Металлорежущие станки и системы».