Системы управления автоматизированным технологическим оборудованием (стр. 2 из 3)

Устройство 2 воздействует на исполнительные элементы 3 технологических команд (двигатели, электромагниты, электромагнитные муфты и др.), при этом исполнительные элементы включаются или выключаются. Достоинство станков с ЧПУ — быстрое переналаживание без смены или перестановки механических элементов. Нужно только изменить вводимую в станок информацию и он начнет работать по другой программе, т. е. обрабатывать другую заготовку (деталь). Высокая универсальность станков с ЧПУ удобна в тех случаях, когда нужен быстрый переход на изготовление другой детали, обработка которой на обычных станках требует использования специальной оснастки.

Рис. 2. Обобщенная структурная схема СЧПУ: 1 – устройство ввода программы; 2 – устройство реализации дополнительных функций; 3 – исполнительные элементы; 4 – привод подач; 5- датчик; 6 – устройство обратной связи; 7 – устройство обработки программы; 8 – устройство управления приводом

Точность размеров и формы обрабатываемой детали, а также требуемый параметр шероховатости поверхности обеспечиваются жесткостью и точностью станка, дискретностью и стабильностью позиционирования и ввода коррекции, а также качеством СЧПУ.

Конструктивно системы ЧПУ бывают разомкнутыми, замкнутыми и самонастраивающимися; по виду управления движением — позиционными, прямоугольными, непрерывными (контурными).

Системы ЧПУ разомкнутого вида используют один поток информации. Программу считывает устройство, в результате чего на выходе последнего появляются командные сигналы, которые после преобразования направляют к механизму осуществляющему перемещение исполнительных органов станка (например, суппортов). Контроль соответствия действительного перемещения заданному отсутствует.

В замкнутых СЧПУ для обратной связи используются два потока информации. Один поток поступает от считывающего устройства, а второй — от устройства, измеряющего действительные перемещения суппортов, кареток или других исполнительных органов станка.

У самонастраивающихся систем (CNC) информация, поступающая от считывающего устройства корректируется с учетом поступающих из блока памяти сведений о результатах обработки предыдущей заготовки. За счет этого повышается точность обработки, так как изменения условий работы запоминаются и обобщаются в устройствах самонастройки памяти станка, а затем преобразуются в управляющий сигнал. От простых СЧПУ CNC отличается автоматической приспособляемостью процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки (по определенным критериям) для лучшего использования возможностей станка и инструмента. Станки с простой СЧПУ отрабатывают программу без учета действия случайных факторов, например припуска, твердости обрабатываемого материала и состояния режущих кромок инструмента. CNC, в зависимости от поставленной задачи и методов ее решения разделяют на системы регулирования какого-либо параметра (например, скорости резания и т. д.) и системы, обеспечивающие поддержание наибольшего значения одного или нескольких параметров.

Системы ЧПУ, обеспечивающие точную установку исполнительного механизма в заданное положение, называют позиционными. Исполнительный орган в этом случае в определенной последовательности обходит заданные координаты по осям Х и У (рис. 3, а). При этом сначала выполняется установка (позиционирование) исполнительного органа в точке с заданными координатами, а затем — наработка. Разновидностью позиционных СЧПУ являются прямоугольные СЧПУ, в которых программируются не точки, а отдельные у и резки, но при этом продольная и поперечная подачи разделены во времени.

Системы ЧПУ (рис. 3, 6) обеспечивающие последовательное иключение продольной и поперечной подач станка при обработке поверхности ступенчатой формы, называют прямоугольными. Эти СЧПУ используют в токарных, карусельных, револьверных, фрезерных и других станках. Обработку ступенчатых валов и других деталей с прямоугольными контурами выполняют только по траектории, параллельным направлению перемещений рабочих органов.

Системы ЧПУ (рис. 3, в), обеспечивающие непрерывное управление рабочими органами в соответствии с заданными законами изменения их пути и скорости перемещения для получения необходимого контура обработки, называют контурными. При этом инструмент движется относительно заготовки по криволинейной траектории, которая получается в результате сложения движений по двум (плоская криволинейная траектория) или трем (пространственная криволинейная траектория) прямолинейным координатам. Такие СЧПУ применяют в токарных и фрезерных станках при изготовлении деталей с фасонными поверхностями. Подача s инструмента в каждый момент обработки складывается из поперечной S

и продольной подач. Следовательно, перемещения инструмента по различным координатным осям функционально связаны друг с другом.

Рис. 3. Виды обработки при использовании позиционных (а), прямоугольных (б) и контурных (в) СЧПУ: 1, 2, 3 — номера обрабатываемых отверстий;

и — координаты отверстий по осям X и Y; — приращения координат; и S — продольная и поперечная подачи

Числовое программное управление от ЭВМ

Система МЧПУ использует в монопольном режиме ЭВМ с записанной в нее программой для выполнения некоторых или всех основных функций числового программного управления. На протяжении ряда лет в устройствах МЧПУ применялись также мини-ЭВМ.

По внешнему виду станок с МЧПУ очень похож на обычный станок с ЧПУ.

Рис. 4. Общая конфигурация системы машинного числового программного управления (МЧПУ).

Управляющая программа обработки детали вначале вводится аналогичным образом. По сравнению с обычными СЧПУ системы МЧПУ обладают большей гибкостью и повышенными вычислительными возможностями. Новые варианты функционирования системы можно ввести в устройство МЧПУ, просто заменив программу его работы. Благодаря возможности перепрограммирования (это касается как управляющих программ обработки деталей, так и вариантов управления системой) МЧПУ часто называют гибко-программируемым ЧПУ. Общая конфигурация системы МЧПУ показана на рис. 4.

Функции МЧПУ

Система МЧПУ предназначена для выполнения целого ряда функций. Основными функциями МЧПУ являются следующие:

1. Управление станком.

2. Компенсация отклонений в процессе обработки деталей.

3. Обеспечение повышенных возможностей в режимах программирования и работы.

Диагностика

Управление станком. Главной функцией системы МЧПУ является управление работой станка. Это предполагает преобразование команд управляющей программы обработки детали в соответствующие движения инструмента, реализуемое посредством сервосистемы, которая связана с ЭВМ интерфейсом. Возможность удобно вводить множество различных функций управления в такой программируемый контроллер является главным преимуществом МЧПУ.

В гибридной системе машинного числового программного управления, показанной схематично на рис. 5, в состав управляющего устройства входят перепрограммируемая часть (ЭВМ) и «жестко запаянные» логические схемы, реализованные аппаратно. Аппаратные компоненты выполняют те функции, которые у них получаются лучше (например, формирование скорости подачи и круговую интерполяцию). На ЭВМ возлагаются остальные функции управления плюс другие обязанности, которые обычно не связывают с традиционными «жестко запаянными» контроллерами. В гибридной системе МЧПУ можно обойтись более дешевой ЭВМ.

Рис 5 Гибридная система МЧПУ

Разработано две альтернативные конфигурации устройств МЧПУ:

1. Гибридные системы МЧПУ.

2. Прямые системы МЧПУ.

Рис. 6. Система непосредственного числового программного управления (НЧПУ).

При прямой конфигурации системы МЧПУ ЭВМ используется для выполнения всех функций числового программного управления. Аппаратно реализуются только элементы интерфейса, связывающего ЭВМ со станком и с пультом оператора. Интерполяция, обратная связь по положению инструмента и все другие функции осуществляются программными средствами ЭВМ. В соответствии с этим в прямой системе МЧПУ требуется более мощная ЭВМ, чем в гибридной. Преимущество прямой конфигурации МЧПУ заключается в дополнительной гибкости. Здесь имеется возможность вносить изменения в программы интерполяции, тогда как логику, «запаянную» в аппаратные схемы гибридных систем, нельзя перестроить. Схема построения прямой системы МЧПУ показана на рис. 6.