Понятие числового программного управления. Общая характеристика задач программного управления.
Числовое программное управление (ЧПУ) – это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком – либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.
Основным режимом работы устройства ЧПУ - автоматический режим. В процессе автоматической обработки управляющей программы решается широкий круг задач разного уровня сложности: опрос кнопок пульта оператора; распределение и выдача данных для индикации на пульте оператора; вычисление текущего положения по координатам и выдача информации на пульт оператора; расчет циклов обработки; расчет смещения эквидистанты; введение коррекции; компенсация погрешностей; опрос датчиков электроавтоматики; опрос сигналов готовности устройств ввода - вывода; интерполяция; расчет скорости; расчет режимов разгона-торможения; опрос датчиков обратной связи; выдача управляющих воздействий на технологическое оборудование; анализ текущего времени; контроль времени отработки управляющей программы; анализ выполнения программы, содержащейся в данном кадре; подготовка исходной информации для обработки следующего кадра.
Классификации систем ЧПУ.
Системы ЧПУ классифицируют:
1. по уровню технологических возможностей (NC; SNC; CNC; DNC; HNC)
2. по технологическому назначению
3. по числу потоков информации
4. по принципу задания УП:
a) декодированный
b) кодированный
c) ЭВМ
5. по типу привода:
a) ступенчатый
b) регулируемый
c) дискретный
d) следящий
6. по числу одновременно управляемых координат.
1. NC – это системы с покадровым чтением перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки.
SNC – это системы с однократным чтением перфоленты, перед обработкой всей партии заготовок.
CNC – это системы со встроенной ЭВМ компьютером или микропроцессором.
DNC – это системы прямого числового управления группой станков от одной ЭВМ.
HNC – это оперативные системы с ручным набором программы на пульте управления.
2. Технологическое назначение:
a) Позиционные системы, обеспечивают высокоточное перемещение в заданную программой позицию за min время. По каждой координатной оси программируется только необходимое перемещение, а траектория этого перемещения может быть произвольной. Большая часть перемещения из одной позиции в другую выполняется с max скоростью, а подвод к нужной позиции с min («ползучей» скоростью). Для повышения точности позиционирования, выход в требуемую позицию всегда выполняется в одном направлении (например: слева на право), это сверление и координатно-расточные станки.
b) Системы с прямоугольным формообразованием позволяют управлять перемещением исполнительного органа, непосредственно в процессе обработки, в ходе формообразования исполнительный орган перемещается по осям поочередно, поэтому траектория его перемещения имеет ступенчатый вид. При грубом позиционировании исполнительного органа, его подвод к заданной позиции может выполняться с разных сторон, при точном – только с одной стороны. Число управляемых координат в таких системах может достигать 5 и одновременно управляемых 4-х – это токарные, фрезерные, расточные станки.
c) Системы с прямолинейным формообразованием и позиционированием, реализует движение инструмента при резании одновременно по двум координатам, в таких системах используется двух координатный интерполятор, который одновременно подает управляющий импульс на два привода подач. Такие системы, в сравнении с прямоугольным, обладают расширенными технологическими возможностями и так же используются в токарных, фрезерных, расточных станках.
d) Системы с криволинейным формообразованием, позволяет управлять обработкой сложных плоских и объемных деталей с участками сложных криволинейных контуров.
Системы b, c, d – это контурные системы. Многоцелевые станки сверлильно-фрезерно-расточного типа, для расширения их технологических возможностей оснащают комбинированными позиционно контурными системами ЧПУ.
3. Число потоков информации:
a) В разомкнутых системах имеется один поток информации отсчитывающего устройства к исполнительному органу. В таких системах обычно используют шаговые двигатели, поскольку их крутящий момент не достаточен для обеспечения движения привода подачи, такие двигатели используют в качестве задающего устройства, сигналы которого требуют усиления. Часто в качестве усилителя используется гидроусилитель момента в виде аксиально-поршневого двигателя, вал которого соединен с ходовым винтом привода подач. В разомкнутых системах нет датчиков обратной связи 
в них отсутствует информация о действительном положении исполнительного органа.
b) В замкнутых, два потока информации:
· Отсчитывающий к …………………
· От датчика обратной связи по перемещению
В этих системах рассогласование между заданным и действительным перемещениями исполнительного органа, устраняется благодаря обратной связи.
c) Адаптивные (три потока информации):
· Отсчитывающее устройство исполнительному органу
· От датчика обратной связи по перемещению
· От датчиков, установленных на образце и контролирующих процесс по параметрам: износ инструмента, изменение сил резания, изменение упругих перемещений.
Эти системы позволяют корректировать программу обработки, с учетом реальных условий резания.
По числу программируемых движений, станки с ЧПУ бывают:
1. двух координатными: сверлильные и токарные;
2. трех координатными: сверлильные, фрезерные, расточные;
3. четырех координатными: двух суппортные токарные станки, фрезерные станки с дополнительным движением заготовки;
4. пяти координатными: фрезерные;
5. многокоординатными: специализированные станки.
Позиционные системы ЧПУ.
Позиционные системы ЧПУ представляют собой наиболее простой вид управляющей системы. По каждой координатной оси программируется только величина перемещения исполнительного органа до заданной позиции, а траектория перемещения может быть произвольной. Перемещение из позиции в позицию совершается на максимальной скорости. Перемещение в процессе обработки после достижения заданной позиции допускается исключительно по прямой линии и с рабочей подачей. Позиционные системы ЧПУ используются, когда обработка происходит только в определенных позициях на плоскости, например, в сверлильных и координатно-расточных станках. В позиционных системах ЧПУ каждый кадр программы обычно соответствует обработке одного отверстия или одному проходу инструмента. Позиционные системы обеспечивают высокоточное перемещение ИО станка в заданную программой позицию за минимальное время. По каждой координатной оси программируется только величина перемещения, а траектория перемещения может быть произвольной.
Контурные системы ЧПУ.
Контурные системы ЧПУ обеспечивают автоматическое перемещение рабочего органа по произвольной траектории с контурной скоростью, заданной программой управления станком. Контурная скорость — результирующая скорость подачи рабочего органа станка, направление которой совпадает с направлением касательной в каждой точке заданного контура обработки. Траектория обработки обеспечивается совместным и взаимосвязанным движением нескольких исполнительных устройств. Область применения контурных систем — токарные и фрезерные станки с ЧПУ. Контурные СЧПУ с управлением от перфоленты подразделяют по типу интерполяции (линейной, круговой и специальной), типу привода (следящий и шаговый), числу одновременно управляемых координат (двум, трем и т. д.).
М00: Останов программы.
При отработке кадра с М00 происходит безусловный останов автоматической работы, причем вся информация при этом сохраняется. При пуске отработки программа будет продолжена с того места, где она была прервана функцией М00.
M02: Конец программы.
Данная функция означает конец программы и приводит к останову автоматической работы УЧПУ. Состояние системы при этом остается таким, каким оно было в последнем кадре отработанной программы.
M05: Останов шпинделя.
При отработке кадра с M05 происходит выключение и останов привода шпинделя.
М25: Конец фрагмента программы для повторения с помощью функции G25.
М30: Конец программы.
Действие функции М30 аналогично действию функции М02, за исключением того, что для повторного пуска программы не надо выполнять поиск начала программы.
M98: Конец программы.
Действие функции М98 аналогично действию функции М02, за исключением того, что при выполнении функции не происходит выдача сообщения оператору "M02". Это бывает необходимо в подпрограммах, где при обнаружении ошибки задания параметров нужно остановить программу без возможности ее продолжения с выдачей сообщения оператору.
M99: Конец подпрограммы.
Данная функция означает конец подпрограммы и передачу управления программе. При отработке M99 сигналы на станок не выдаются. При самостоятельной отработке подпрограммы как программы, М99 эквивалентна М02, но без выдачи соответствующих сигналов на станок.
Примечания:
1. Не допускается программирование более 20 M-функций в одном кадре.
2. Не допускается совместное программирование функций из группы М00, М01, М02, М30, М99, М98 в одном кадре.
3. За исключением М25, М99 все функции М обрабатываются вне УЧПУ (на стороне станка), поэтому следует в каждом конкретном случае изучить ее действие по описанию станка.
Элементная база УЧПУ.
Главным критерием отнесения УЧПУ к тому или иному поколению может служить элементная база, на которой он создается. Устройства первого поколения создавались из отдельных полупроводниковых элементов, которые вместе с резисторами и конденсаторами собирались на отдельных платах и компоновались в блоки. Каждый блок выполнял определенные функции, поэтому структура УЧПУ была жесткой, неизменяемой, а технологические возможности ограниченными. Конструктивно УЧПУ первого поколения выполнялось в виде одной или двух стоек, занимавших большую площадь. В качестве программоносителя для таких устройств использовалась широкая (35 мм) магнитная лента или перфолента с пятью информационными дорожками.
Принципиальные электрические схемы блоков, входящих в УЧПУ, разработаны на основе интегральных микросхем {ПС) и дискретных элементов. В цифровых логических и запоминающих схемах УЧПУ используются микросхемы серии К155 и запоминающая матрица К141РМ1. В аналоговых и специальных цифровых схемах используется интегральный дифференциальный усилитель постоянного тока К1УТ221В, операционные усилители К1УТ401, К1УТ402, гибридный аналоговый переключатель 701МЛ37А и дискретные элементы различных типов (транзисторы, диоды и др.).
Назначение вычислителя БЗС
Вычислитель БЗС предназначен для:
- формирования сигналов, частота следования которых соответствует заданной скорости подачи;
- поддержание постоянства контурной скорости;
- обеспечение режимов разгона и торможения с автоматическим определением момента начала торможения.
Значения скорости в БЗС
В БЗС значение скорости подачи поступает четырьмя двоично-десятичными разрядами. В соответствии с кодом ISO, третий разряд служит для записи двух старших разрядов скорости. Четвёртый разряд служит для формирования режима предусматривающее торможение до фиксируемой скорости (240 мм/мин) в конце кадра.
Диапазон рабочих подач, обеспечиваемых устройствам от 0,1 до 4800 мм/мин. Скорость подач от 0,1 до 1,0 мм/мин задаются с шагом 0,1 мм/мин.
БЗС обеспечивает:
- возможность ступенчатого изменения скорости в пределах от 20% до 120% через 10% с помощью переключателя КОРРЕКЦИЯ % СКОРОСТИ, расположенного на ПО;
- постоянство контурной скорости с точностью до ± 6%;
- автоматический разгон (время разгона от нуля до максимального выполненного варианта);
- автоматическое торможение;
- вычисление тормозного пути, в соответствии с заданной скоростью;
- в режиме « Ручного управления», установку фиксированных величин скорости подачи с пульта управления, станка;
- изменение максимальной величины подачи, задаваемой на пульте станка;
- изменение величины подачи 240 мм/мин или 30 мм/мин, устанавливаемой от датчиков TX, TY, TZ в режиме выхода рабочих органов станка в нулевое положение. Изменение величины подачи достигается путем установки объемных перемычек в плате «Регистра ввода скорости», согласно таблице 1;
- изменение времени разгона до максимальной величины рабочей подачи путем установки объемных перемычек в «Плате сумматоров и ППКС», согласно таблице 1.
Таблица 1 - Коммутационные цепи
В состав БЗС входят следующие блоки:
- блок буфера регистра ввода скорости, предназначен для хранения информации о значении скорости подачи;
- блок рабочий регистра ввода скорости, предназначен для хранения информации о скорости отрабатываемого кадра;
- рабочий регистр подачи скорости, предназначен для записи скорости подачи в мм/мин;
- регистр накопитель, предназначен для формирования необходимой частоты выходного сигнала;
- схема определения тормозного пути, служит для определения момента начала торможения, путем сравнения тормозного пути с числами, записанными в РР и РН;
- схема дешифратора процента скорости, предназначена для введения ручной коррекции и скорости подач в зависимости от положения переключателя на ПО;
-схема сумматора служит для сложения и вычитания чисел;
- узел поддержания постоянства контурной скорости, предназначен для поддержания постоянства контурной скорости с точностью ± 6 %;
- схема дешифратора порядка кода, устанавливается с какими стробами две тетрады мантиссы А3, А4 должны передавать на схему сравнения;
- схема управляемого делителя, предназначена для поддержания постоянства контурной скорости;
- схема сравнения предназначена для потетрадного сравнения скорости из БРРВС со скоростью сформированной в рабочем регистре интегратора РРПС;
- схема сумматора четырех триггеров, предназначена для промежуточного хранения информации;
- схема триггера переполнения служит для промежуточного хранения информации.
Системы ЧПУ класса DNC.
DNC (Direct Numerical Control)– системы более высокого уровня, обеспечивающие: управление сразу группой станков от общей ЭВМ; хранение в памяти весьма значительного количества программ; взаимодействие со вспомогательными системами ГПС (транспортирования, складирования); выбор времени начала обработки той или иной детали; учет времени работы и простоев оборудования и т. д.
Понятие числового программного управления. Общая характеристика задач программного управления.
Числовое программное управление (ЧПУ) – это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком – либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.
Основным режимом работы устройства ЧПУ - автоматический режим. В процессе автоматической обработки управляющей программы решается широкий круг задач разного уровня сложности: опрос кнопок пульта оператора; распределение и выдача данных для индикации на пульте оператора; вычисление текущего положения по координатам и выдача информации на пульт оператора; расчет циклов обработки; расчет смещения эквидистанты; введение коррекции; компенсация погрешностей; опрос датчиков электроавтоматики; опрос сигналов готовности устройств ввода - вывода; интерполяция; расчет скорости; расчет режимов разгона-торможения; опрос датчиков обратной связи; выдача управляющих воздействий на технологическое оборудование; анализ текущего времени; контроль времени отработки управляющей программы; анализ выполнения программы, содержащейся в данном кадре; подготовка исходной информации для обработки следующего кадра.
Дата: 2019-07-25, просмотров: 299.
