Для выполнения рабочего процесса система ЧПУ технологической машиной должна управлять совместной работой исполнительных агрегатов различных типов в определенном порядке.
Простейший порядок определяет последовательный характер работы исполнительных агрегатов, когда работа одного агрегата может начаться лишь по завершении работы другого.
Наиболее распространенный порядок определяет совместную одновременную работу нескольких агрегатов, в результате чего появляется возможность формирования различных траекторий движения рабочего органа относительно обрабатываемого объекта.
Наконец, возможно независимое управление работой какого-либо агрегата или комплекса агрегатов от других.
Таблица 9.2 Классификация приводов исполнительных органов
| ВИД ПЕРЕМЕЩЕНИЯИСПОЛНИТЕЛЬ-НЫХОРГАНОВ | ВИД УПРАВЛЕНИЯ | |||||
| Скоростью | Поло-жени-ем | Движением | Комбиниро-ван-ное | |||
| ступен-чатое | непре-рывное | линей-ное | контур-ное | |||
| Прямолинейный | VSs | VCs | Ps | Ls | Cs | Us |
| Вращательный | VSr | VCr | Pr | Lr | Cr | Pr |
Если для каждого из перечисленных порядков управления ввести условные обозначения наподобие знаков алгебраических операций, то, объединяя с их помощью символ, определяющие типаж приводов исполнительных органов данной технологической машины с ЧПУ, можно построить структурную формулу этой машины. Закон совместной работы представляется в виде алгебраического сложения с допущением правила приведения подобных членов, последовательный закон - в виде умножения отдельных символов или многочленов, заключенных в круглые скобки, а выражения, определяющие структуру независимых комплексов исполнительных агрегатов, отделять друг от друга символом "точка с запятой".
Станки с ЧПУ делятся на следующие основные классы:
- сверлильные и расточные;
- токарные;
- фрезерные;
- токарно-фрезерные;
- сверлильно-фрезерные;
- шлифовальные;
- электроэрозионные.
Типичные структурные формулы для станков перечисленных классов:
VSr(2Ps)Ls - координатно-сверлильный или расточной станок с крестовым столом, ступенчатое управление скоростью вращения привода главного движения, позиционирование по двум координатам, управление рабочим ходом;
VSr(2Cs) - токарный станок, ступенчатое управление скоростью вращения привода главного движения, контурное управление по двум координатам (рис.1);
VSr(3Cs) – фрезерный станок, ступенчатое управление скоростью вращения привода главного движения, контурное управление по трем координатам (рис.3);
VCr(2Cs);(3Cs) – токарно-фрезерный станок, непрерывное управление скоростью вращения привода главного движения, контурное управление по двум координатам при точении и по трем – при фрезеровании (рис.2);
VCr(3Us)Pr – сверлильно-фрезерный станок, непрерывное управление скоростью вращения привода главного движения, комбинированное управление по трем координатам и позиционное поворотным столом;
VSr(2Cs) – шлифовальный станок, ступенчатое управление скоростью вращения привода главного движения, контурное управление по двум координатам;
2Ps – электроэрозионный станок позиционное управление по двум координатам.
Система числового программного управления (СЧПУ) представляет собой совокупность устройства числового программного управления (УЧПУ), устройства управления электроавтоматикой станка (программируемый контроллер), устройства управления приводами подач и датчиков обратной связи.
Общая функция УЧПУ заключается в декодировании управляющей программы и выдаче управляющих сигналов на устройства управления приводами подач. Общая функция декомпозируется на пять подфункций.
Таблица 9.3 Функции устройств числового программного управления
| СОДЕРЖАНИЕ | ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ДЕЙСТВИЯ |
| Ввод и редактированиеисходной программы | -ввод программы с носителя-контроль правильностипрограммы-визуализация программыс помощью дисплея-запись в ОЗУ отредактированной программы |
| Преобразование программы | -преобразование программыв двоичный адресный код-вычисления вспомогательныхвеличин (винтовая интерпо-ляция, коррекция эквидис-танты, ускорения и т.д.) |
| Интерполяция траектории | -интерполяция участковтраектории в реальноммасштабе времени-поддержка постояннойконтурной скорости-поддержка скоростирезания-стабилизация ускорений |
| Преобразование информациив команды движенияисполнительных органов | -прием информации с датчиков обратной связи-формирование сигнала ошибки-компенсация динамической ошибки |
| Перемещение исполнительныхорганов | -отработка информацииисполнительнымидвигателями |
При наличии датчиков обратной связи управляющие сигналы формируются с учетом сигналов от этих датчиков, определяющих фактическое положение исполнительных агрегатов.
В приводе разомкнутых систем отсутствует датчик обратной связи, контроль величины перемещения осуществляется шаговыми двигателями.
УЧПУ управляет траекторией инструмента. Функция программируемого контроллера (ПК) заключается в подаче команд на приводы главного движения, переключения коробки передач, приводы подачи охлаждения и т.п.
По способу реализации основных функций системы ЧПУ делятся на следующие группы.
Таблица 9.4 Виды систем ЧПУ
| ОБОЗНАЧЕНИЕ | ОПРЕДЕЛЕНИЕ |
| NC | Системы ЧПУ(Numerical control), построенные на базе специальных блоков аппаратуры |
| CNC | Системы ЧПУ, содержащие в своем составе ЭВМ или процессор для выполнения основных функций (Computer numerical control) |
| CNC-NC | Системы ЧПУ, смешанного класса |
| HNC | Разновидность NC (Hand NC) с ручным вводом программы с пульта устройства ЧПУ |
| SNC (MNC) | Разновидность NC (Speicher NC, Memory NC), имеющая память для хранения всей управляющей программы |
| MPST | Децентрализованные мультипроцессорные системы ЧПУ |
| DNC | Системы управления группой станков от общей ЭВМ (Direct NC), осуществляющей хранение и распределение программ по запросам от устройств ЧПУ станков |
В зависимости от технологического назначения систем и их состава выделяют следующие типы систем ЧПУ: позиционные и контурные, замкнутые и разомкнутые.
Позиционные предназначены для управления сверлильной и расточной обработкой.
Контурные применяют для токарных, фрезерных, элекроэрозионных станков.
Обозначения СЧПУ складываются из буквы, определяющей вид управления приводами подач, двух цифр, первая из которых определяет общее количество управляемых координат, а вторая - из них одновременно. Далее через дефис следует цифра, определяющая тип привода подач. Используются следующие обозначения:
П -позиционные(управление положением), Н -контурные(управление движением), У-универсальные (совмещают два режима работы);
1-шаговый привод, 2-следящий привод.
Например,Н32-1м означает контурная, З-х координатная, одновременно управляются две координаты, с шаговым приводом (т.е. разомкнутая).
Наиболее распространены: Н22,Н33 и Н55
Как правило в современных системах поддерживается линейно-круговая интерполяция, хотя есть и другие ее виды :только линейная, сферическая, эллиптическая, параболическая и т.п.
Функции установки и съема заготовок и деталей выполняются промышленными роботами и специализированными устройствами. Промышленный робот (ПР) - это машина-автомат, предназначенная для воспроизведения некоторых двигательных функций человека при выполнении вспомогательных и основных производственных операций и наделенная для этого некоторыми способностями человека (силой, памятью), а также способностью к обучению для работы в комплексе с другим оборудованием.
ПР являются частью таких систем, как РТК, которые могут функционировать автономно и осуществлять многократные циклы по изготовлению партий деталей или оперативно перенастраиваться под обработку индивидуальных деталей.
Кроме ПР используются автооператоры - автоматические машины, состоящие из исполнительного устройства в виде манипулятора (совокупность манипулятора и устройства передвижения) и неперепрограммируемого устройства управления. Автооператоры предназначены для выполнения одной заданной операции.
Робот состоит из:
- манипулятора
- системы программного управления
- информационной системы.
Манипулятор - устройство, предназначенное для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении тела в пространстве или действующее автоматически. Манипулятор оснащается рабочим органом, предназначенным для непосредственного выполнения технологических операций и (или) вспомогательных переходов.
Система программного управления - совокупность средств, предназначенных для формирования и выдачи управляющих воздействий в соответствии с заданной программой. Ввод новых программ может осуществляться с управляющих ЭВМ более высокого уровня или с помощью человека-оператора. Перепрограммирование изменяет последовательность и (или) значения перемещений рабочих органов ПР
Информационная система - совокупность средств для получения и обработки информации о собственном состоянии промышленного робота и состоянии внешней среды.