Создание универсального обучающего комплекса (УОК) для подготовки высококвалифицированных специалистов в ВУЗах и предприятиях РФ по обслуживанию автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП) на базе систем CAD/CAM и станков с ЧПУ.

Скрибанов Е.В., Демин В.А., Зубков В.А.

« МГИУ» - Московский Государственный Индустриальный Университет

109280, г.Москва, ул. Автозаводская,16,тел.: 674-63-77

e-mail: zubckow@msiu.ru

Машиностроительные предприятия РФ вошли в рыночные отношения. Определяющим фактором успеха на рынке являются высокие технико-экономические показатели выпускаемой продукции.

Зарубежные фирмы выходят на новый этап развития, оснащают свои предприятия высокопроизводительными ГПС, основу которых составляют станки с ЧПУ.

Для действенного повышения конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения необходимо создание новых автоматизированных производств, от разработки изделия до его эксплуатации, обеспечивая, таким образом, весь жизненный цикл изделия. Изменение инфраструктуры предприятий машиностроения, как по качеству, так и количеству, привело к тому, что за последние 15 лет не произошло обновления основных фондов, оборудование в основном изношено и устарело. По этой причине наиболее целесообразным является ускоренное оснащение современными станками с ЧПУ, а там, где экономически выгодно, модернизация существующего оборудования на основе систем ЧПУ.

Следует учесть, что в настоящее время имеется свыше 1000 типомоделей оборудования с ЧПУ, отличающихся как по конструктивному исполнению, так и по системам управления. Для их обслуживания требуются специалисты не только разного уровня квалификации, это выпускники ВУЗов, техникумов, колледжей, ПТУ, но и по разным направлениям:

- по микропроцессорным системам ЧПУ;

- по следящим приводам;

- по электроавтоматике;

- по разработке управляющих программ;

- по оптимизации технологических процессов с использованием систем CAD/CAM.

Существующая практика подготовки специалистов, в том числе и за рубежом, требует наличия специализированных лабораторий по каждому направлению. Помимо этого, для заключительного этапа подготовки, необходимо иметь и современные станки с ЧПУ.

Только по финансовым причинам такой путь подготовки кадров в ближайшие годы для РФ не может быть реализован.

Для решения данной проблемы разработан универсальный обучающий комплекс (УОК) на принципиально новых конструктивных решениях, структура которого приведена на рис. 1.

Рис.1.

Структурная схема Универсального Обучающего Комплекса

Состав УОК.

Система ЧПУ предназначена для разработки управляющих программ обработки деталей, а также для ввода управляющих программ от систем CAD/CAM.

Привода подач предназначены для обработки перемещений по соответствующим координатам.

Порошковые муфты предназначены для формирования нагрузки на привода подач в соответствии с параметрами разработанной управляющей программы.

Персональный компьютер предназначен для приема технологической информации разработанной управляющей программы и ее преобразования в суммарный вектор силы резания по каждой координате, а затем в пропорциональный электрический сигнал, поступающий на порошковую муфту.

На дисплее персонального компьютера в реальном масштабе времени также формируется траектория контура детали в соответствии с информацией, поступающей от датчиков положения по каждой координате.

Принцип работы УОК.

В соответствии с разработанной управляющей программой, система ЧПУ выдает управляющие напряжения , , на соответствующие привода подач, которые вращаются с угловой скоростью ,,.

Разработанная управляющая программа одновременно поступает на персональный компьютер, в котором выделяются технологические параметры управляющей программы: S- частота вращения привода, t- глубина резания, F- величина подачи, T- инструмент, а также другие параметры.

В персональном компьютере вычисляется суммарный вектор резания по каждой координате Р_X, Р_Y, Р_Z, которые затем преобразуются в электрические сигналы:

I_XР_X, I_YР_Y, I_ZР_Z

которые поступают на обмотки возбуждения порошковых муфт, создавая моменты сопротивления M_X, M_Y, M_Z, пропорционально величине силе резания Р_X, Р_Y и Р_Z.

Таким образом, обеспечивается физическое моделирование процесса резания, в результате чего, привода подач по каждой координате вращаются с такой же частотой вращения, что и на станке с ЧПУ при изготовлении реальной детали по данной управляющей программе.

Одновременно, с датчиков положений по каждой координате, на персональный компьютер поступают импульсы с частотой , , и характеризующие фактическое положение каждой точки траектории.

Таким образом, в реальном масштабе времени на экране дисплея формируется траектория контура детали.

Сравнивая параметры реальной траектории с заданными в управляющей программе, определяется величина отклонения размера детали в любом сечении, что позволяет знать размеры детали для данной управляющей программы, которые будут получены при ее изготовлении на реальном станке с ЧПУ.

Изменяя технологические параметры управляющей программы, как отдельно, так и в любой комбинации на УОК, можно оптимизировать по точности изготовление деталей на реальном станке с ЧПУ.

Реализация УОК на новом принципе, а именно: физическое моделирование процессов резания позволяет решить следующие проблемы:

- комплексное обучение и подготовка высококвалифицированных специалистов по эксплуатации, диагностике и обслуживанию практически всех отечественных и зарубежных систем ЧПУ. Независимо от уровня квалификации подготавливаемых специалистов, конструктивное исполнение УОК является общим для всех уровней подготовки;

- создание принципиально нового направления в технологии машиностроения, а именно: оптимизация технологических процессов по точности на станках с ЧПУ;

- УОК позволяет автоматизировать разработку технологических процессов в системах CAD/CAM.

Литература

Е.В. Скрибанов Патент на изобретение

Универсальный обучающий

комплекс №2280903,2006.