Виды систем управления. Взаимодействие систем управления и станка.

В настоящее время в станках, станочных системах, промышленных роботах используются числовые системы программного управления, сокращенно ЧПУ — CNC {Computer Numerical Control). Все они включают вычислительное устройство (процессор), блоки памяти и ввода-вывода информации.

Характерные особенности систем ЧПУ можно определить на основе обозначения их разновидностей:
Hand Numerical Control (HNC) — системы, позволяющие вводить информацию вручную с клавиатуры на панели управления и хранить ее в памяти станка; наиболее часто используется в токарных станках с ЧПУ;

Speiher Numerical Control (SNC) — системы с хранением программы во внутренней памяти;

Direct Numerical Control (DNC) — системы более высокого уровня, обеспечивающие:

– управление сразу несколькими станками;

– 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; учет количества обработанных деталей и т.д.

Управление станком называют ручным, если выполнение операции осуществляется непосредственно человеком на основе исходной информации в форме чертежа, технологической документации и текущей информации по результатам наблюдений за работой станка, инструмента, измерительных и регистрирующих устройств и другого оборудования. При ручном управлении циклом работы станка рабочий должен обладать знаниями, умением и опытом, наличие которых позволяет выполнять технологическую операцию с заданной производительностью, обеспечивая при этом требуемое качество изделия. При этом управлении возможности повышения производительности ограничены способностями человека, качество же изделий может оказаться нестабильным, а иногда и низким.

Управление станком называют автоматическим, если выполнение операциями обеспечивается комплексом устройств и средств связи, обеспечивающим требуемое согласованное взаимодействие испол­нительных механизмов станка, заготовки, инструмента и т. п.

Управление движением станка, его механизмов и транспортных средств, режимов работы машины, изменением физических и хими­ческих параметров технологического процесса по заранее заданной программе называется программным управлением (ПУ).

Программное управление работой элементов станка разделяют на цикловое и числовое программное управление.

Цикловое программное управление (ЦПУ) основано на исполь­зовании простейших программ, содержащих только информацию о цикле и режимах обработки, обеспечиваемых регулируемыми электроприводами главного движения и подачи. Простейшим устрой­ством ЦПУ является кулачковый командоаппарат (программатор), который выдает команды на путевые переключатели, обеспечива­ющие начало движения или прекращение движения соответствующих рабочих органов станка по заданной программе от путевых переклю­чателей.

Преимущество и проблемы использования станков с системой ЧПУ.

Преимущества:

1. Высокая производительность в сочетании с гибкостью. (Способность перенастраиваться)

2. Комплексная обработка многих поверхностей (включая крепежные отверстия) выполняемая за одну установку

3. Наличие устройства автоматической смены инструмента (магазин с предварительно настроенным инструментом) ручная смена инструмента 3-4 мин автоматическая 40 сек

4. Пульт поверхности программы позволяет компенсировать износ инструмента в процессе эксплуатации. Причем компенсация может производится как в ручном режиме так и в автоматическом

5. Возможность быстрой переналадке на обработку разных деталей (в среднем от 10 до 40 мин)

6. Возможность получения поверхностей со сложной пространственной формой

7. Отсутствие влияния человеческого фактора, следовательно повышение стабильности показателей качества продукции

Недостатки:

1. Высокая стоимость оборудования

2. Обработка всех поверхностей производится последовательно

3. Требуется специальный подбор деталей что бы обеспечить эффективное использование станков с ЧПУ

4. При проектировании изделий возникает необходимость учета их обработки на станках с ЧПУ

5. Необходимость доделочных станков для обработки поверхностей деталей, обработка которых на станках с ЧПУ невозможна или нецелесообразна.

Виды систем ЧПУ.

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

Системы ЧПУ разомкнутого вида используют один поток информации.

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.

Системы ЧПУ, обеспечивающие точную установку исполнительного механизма в заданное положение, называют позиционными.

Системы ЧПУ обеспечивающие последовательное исключение 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, 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.