Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Станки с программным управлением по конструкции систем управления делятся на станки с цикловым управлением и станки с числовым программным управлением.

Читайте также:
  1. A) Закрытую систему
  2. A) Объединяет в себе счетное устройство и устройство управления.
  3. A) Схватив окно за заголовок левой кнопкой мыши или через системное меню
  4. Amp;C) популяционные и экосистемы.
  5. B. Симпато-адреналової системи
  6. CAD/CAM-системы в ТПП
  7. CALS-технологий и единая интегрированной системы управления вуза
  8. DSM — система классификации Американской психиатрической ассоциации
  9. E) экономические законы и развитие экономических систем
  10. ERP — информационная система масштаба предприятия

Система программного управления металлорежущим станком должна решать определённые задачи по управлению, как отдельными механизмами, так и ходом выполнения технологического процесса обработки. В идеальном варианте такая система должна решать ряд специфических задач, а именно:

-задавать величину и скорость перемещения рабочего органа в соответствии с заданными параметрами техпроцесса и контролировать выполнение этих заданий в процессе отработки программы; -автоматически изменять режимы обработки; -иметь возможность обеспечения перемещения рабочего органа по сложной пространственной траектории; -подбирать рациональные режимы резания; -выполнять вспомогательные технологические команды; -автоматически определять и корректировать ошибки программирования;

-вести диалог с оператором в режиме установки и отладки программы и ряд других функций.

Первые поколения металлорежущих станков с программным управлением имели цикловые системы управления. Программа обработки выполнялась отдельными циклами, каждый из которых соответствовал одному переходу. Такая система монтировалась на базе универсального станка и позволяла запрограммировать последовательность и направление перемещения подвижных органов станка. Программирование режимов обработки ограничивалось конструкцией станка, в частности, наличием или отсутствием коробки скоростей и подач с возможностью дистанционного управления переключениями. В этом случае в необходимом месте программировалось включение соответствующего исполнительного механизма переключения скоростей или подач.

В таких устройствах в качестве программоносителя использовались коммутационная панель управления или штекерный барабан. Программа задавалась путём определённого набора коммутирующих элементов. Это могли быть различного рода переключатели или штекера, которые замыкали нужную группу контактов и включали требуемый механизм. Величина линейных перемещений подвижных органов непосредственно в программе не задавалась, а определялась настройкой переналаживаемых упоров. При наезде упора на заранее настроенный соответствующий концевой выключатель отключался механизм перемещения рабочего органа, и поступал сигнал на барабан с установленными штекерами, который поворачивался на один шаг. Штекера замыкали другую группу контактов и включали в работу следующий механизм, например, перемещение суппорта в другом направлении. Точность перемещения рабочего органа и, соответственно, точность обработки определялась в этом случае параметрами настройки концевых упоров.

Такие системы управления почти не увеличивали габаритов станка, а стоимость станка с цикловым программным управлением лишь немного превышала стоимость базового универсального станка. Очень широко такие системы использовались на универсальных фрезерных станках. Они обеспечивали включение и выключение перемещения стола по всем координатам в заданном направлении и выполнение некоторых технологических команд, таких как включение и выключение шпинделя, включение ускоренного перемещения стола во время холостых перемещений, включение и выключение насоса подачи охлаждающей жидкости и некоторых других.

Несмотря на относительную дешевизну оборудования, область экономичного использования таких станков лежит в пределах среднесерийного и крупносерийного производства. Это связано с тем, что хотя и отпала необходимость в изготовлении точных копиров и кулачков, настройка станка занимает значительное время и обработка становится выгодной при достаточно больших размерах партии деталей.

Развитие микроэлектроники привело к появлению систем управления следующего поколения. Станок с числовым программным управлением выполняется в виде двух самостоятельных агрегатов: непосредственно металлорежущего станка и собственно системы программного управления. Система управления представляет собой стойку с электронными устройствами и панелью управления и монтируется рядом со станком.

По характеру управления движениями рабочих органов станка системы ЧПУ делятся на две группы: позиционные и контурные. Задачей позиционной системы в большинстве случаев является установка с заданной точностью и скоростью заготовки или инструмента в рабочую позицию. Все перемещения выполнялись по прямолинейной траектории.

Контурная система предназначена для управления совместными движениями нескольких рабочих органов при наличии функциональной непрерывной связи между ними. Перемещения могут осуществляться как по прямолинейной, так и по сложной криволинейной траектории.

На этом этапе разрабатываются другие принципы управления исполнительными механизмами и конструкции самих исполнительных механизмов. Так, например, на каждую из координат для самостоятельного перемещения устанавливаются шагово-импульсные двигатели. При поступлении сигнала ротор такого двигателя поворачивается на определённый угол и через передаточный механизм перемещает исполнительный орган на какую то величину. Задавая определённое количество импульсов, программируют величину перемещения рабочего органа станка. Частота следования импульсов на этом участке программы определяет скорость перемещения рабочего органа.

Точность выполнения заданного размера уже не зависит от точности настройки станка, так как в этой системе отсутствуют концевые выключатели, ограничивающие величину перемещений, а определяется кинематической точностью передаточного механизма от шагово-импульсного двигателя до рабочего органа станка.

Управляющая программа наносилась на перфоленту пробивкой отверстий на бумажной ленте. Расположение отверстия соответствовало определённому объёму информации, зашифрованному в том или ином коде. Через специальное вычислительное устройство, называемое интерполятором, информация переписывалась на магнитную ленту в виде магнитных импульсов. Каждый импульс соответствует повороту шагового двигателя на определённый угол – шаг.

В промышленных конструкциях систем программного управления этого поколения станков программа записывалась на 35мм. магнитной ленте. На ленте располагалось 9 дорожек: по 2 дорожки на каждую координату (для положительного и отрицательного направлений перемещений) и 3 дорожки для технологических команд. При протягивании магнитной ленты в специальном магнитном считывающем устройстве, имеющем девятидорожечную считывающую головку, сигналы с них через усилительное устройство поступают на станок, на котором производится обработка.

Такие системы управления позволяли сравнительно быстро переходить к обработке другой детали, так как для этого достаточно было сменить магнитную ленту и установить соответствующий инструмент. Однако подготовка программ была довольно трудоёмкой, так как требовала проведения большой подготовительной работы и применения специального оборудования для записи информации на магнитную ленту. Кроме того, лента с течением времени теряла свои эксплуатационные характеристики, что приводило к увеличению погрешности обработки.

По мере развития микроэлектроники в системах ЧПУ используются сложные технические средства: вычислительные устройства, электронные согласующие устройства, устройства считывания информации с программоносителя и т.д.
Следующее поколение систем программного управления строилось на использовании возможностей вычислительной техники. Станки оснащались датчиками обратной связи.

Такие системы выдавали управляющее воздействие на исполнительные органы в соответствии с алгоритмом обработки и информацией о состоянии управляемого объекта. В программе записывалась информация не только о направлении и скорости перемещения, но и задавались величины перемещений в их реальных значениях. На встроенные в систему элементы вычислительной техники поступали сведения о направлении, величине и скорости перемещения, данные от датчиков обратной связи о положении рабочего органа станка, технологических параметров, записанных в программе и состоянии других элементов системы. Эти данные подвергались математической обработке и после анализа преобразовывались в сигналы управления станком.

Не смотря на то, что такие системы относятся классу позиционных, делались попытки использовать их для обработки криволинейных поверхностей. Однако это требовало выполнения большого количества вычислительных операций и значительного увеличения управляющей программы, так как криволинейный профиль представлялся в виде ломаной линии с малым шагом. При записи программы каждый шаг записывался отдельным кадром, а величина шага определялась тем минимальным перемещением, которое могла отработать механика станка.

Совершенствование технологии производства интегральных микросхем и использование их при разработке систем ЧПУ привело к появлению следующего поколения программного управления более высокого уровня. Интерполятор, который раньше являлся дополнительным устройством для преобразования кодовой информации на перфоленте в соответствующие сигналы для перезаписи на магнитную ленту, встраивается непосредственно в ЧПУ.

На перфоленте обрабатываемый контур не может быть описан плавной кривой, а только дискретно, т.е. координатами отдельных точек, называемых опорными. Интерполятор преобразовывает кодовую запись о направлении и величине перемещения в командные импульсы для двигателей подач по всем осям координат. Траектория движения инструмента между опорными точками определяется видом интерполяции.

Существует три типа интерполяторов: линейные, линейно-круговые и линейно-параболические. Линейные интерполяторы обеспечивают перемещение между двумя соседними опорными точками по прямой, линейно-круговые – по прямым и дугам окружностей, а линейно-параболические – по прямым и параболам. Практически, перемещение инструмента по прямой, не совпадающей с осями координат, или по дуге осуществляется приближённо. Интерполятор включает подачу то по одной, то по другой оси координат, постоянно оценивая отклонения от заданной кривой и стремясь свести эти отклонения к минимуму. В результате реальное перемещение инструмента получается в виде плавной кривой.

Контурные системы получили широкое распространение в металлообрабатывающей промышленности. Ими оснащались станки токарной, фрезерной групп и некоторые специальные, т.е. такие, в которых необходимо было задавать перемещение инструмента по заданной траектории и заданной скоростью. Применение таких систем для управления сверлильными и расточными станками неэффективно, так как в этом случае основные структурные элементы не используются, а система работает в позиционном режиме.

Совершенствование математического аппарата вычислительных машин, встраиваемых в системы программного управления, позволило упростить подготовку управляющих программ. Длина кадра программы стала переменной, появились стандартные циклы обработки, расширился список вспомогательных команд. Выполнение отдельных переходов и некоторых операций программировалось одной командой, которые получили название «стандартные циклы обработки», например, цикл глубокого сверления, обработка галтели и т.д.
Для работы на таких станках уже не требовалась высокая квалификация рабочих, потому что качество обработки обеспечивалось программой и техническими характеристиками станка. Однако трудоёмкость подготовки управляющей программы оставалась довольно высокой. Разработка программы выполнялась высококвалифицированными программистами, после чего она переносилась на программоноситель на специальном оборудовании. При обнаружении ошибок в программе в процессе её отладки необходимо было изготавливать новый программоноситель и снова проверять программу.

Следующее поколение систем программного управления позволило отказаться от использования внешних программоносителей, таких как перфолента и магнитная лента. Программа обработки записывалась в долговременную память системы непосредственно с клавиатуры пульта оператора. Это предоставило широкие возможности для редактирования программ непосредственно у станка. Отлаженная программа переносилась на внешний программоноситель для хранения в библиотеке программ.

Технологические возможности таких систем ещё более расширились. Они стали управлять не только станком, но и внешними устройствами, обслуживающими этот станок, например, роботом для загрузки станка или транспортным устройством для подачи заготовок.

Совершенствовалась система индикации и диагностики. На пульте оператора можно прочитать параметры выполняемого перехода: обрабатываемый размер, величина подачи, обороты шпинделя и т.д. В случае возникновения сбоев в системе управления на пульте оператора отображается вид неисправности и код того элемента, где она возникла. Многие модели пультов оператора снабжаются дисплеем, на который выводится вся информация, вплоть до конфигурации детали, траектории движения инструмента и выполняемой в данный момент технологической команды.

Вносились изменения в конструкцию станков. В приводах главного движения и приводах подач устанавливаются регулируемые двигатели постоянного или переменного тока, что позволило отказаться от громоздких и тяжёлых коробок скоростей и использования гидравлики в качестве усилителей крутящего момента. При этом появилась возможность плавного регулирования скоростей и подач, что расширило технологические возможности оборудования.

Следующее поколение систем программного управления оснащалось настолько мощным математическим аппаратом, что позволило решать ряд технологических задач непосредственно оператору станка. Работа по вводу управляющей программы ведётся в диалоговом режиме. Оператор с пульта управления выводит на дисплей чертёж обрабатываемой детали с указанием заданных размеров с допусками и материал заготовки. На дисплее появляются вопросы, на которые должен отвечать оператор, вводя соответствующую информацию. Например, какой режущий инструмент, какова твёрдость обрабатываемого материала, какой элемент заготовки подвергается обработке на данном переходе и т.д. На основе полученной информации система предлагает рациональную траекторию перемещения инструмента и режимы обработки.

Совокупность прогрессивных технических решений в области механики и электроники привело к созданию уникальных металлообрабатывающих станков с очень широкими технологическими возможностями, которые получили название обрабатывающие центры. На таких станках обрабатываются изделия сложной пространственной формы и дорогостоящие корпусные детали с высокой точностью почти полностью с одной установки. Для выполнения большого количества видов работ такие станки оснащаются инструментальным магазином и устройством для автоматической его замены.

Наряду со сложными многофункциональными системами программного управления существуют разновидности систем, которые условно можно отнести к программным. Они обеспечивают частичную автоматизацию выполнения отдельных элементов цикла и работают без программоносителей. Это системы цифровой индикации положения и системы индикации с преднабором координат. Они устанавливаются на обычные универсальные станки, подвижные рабочие органы которых оснащаются датчиками положения. На специальном цифровом табло непрерывно отображаются текущие координаты положения рабочего органа. Система индикации с преднабором координат имеет дополнительный пульт, на котором набираются значения координат, на которые должен выйти рабочий орган после включения подачи. Такие системы сокращают время на контроль заготовок в процессе обработки и повышают производительность. При выходе на заданную координату привод работающего узла выключается. Дальнейшая работа на станке требует вмешательства оператора. Например, при обработке поверхности на плоскошлифовальном станке на пульте набирается величина снимаемого припуска и дальнейшая обработка выполняется в полуавтоматическом режиме.

 




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 35 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав