Системы числового программного управления станком

Числовое программное управление станком - управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление станком, называют системой числового программного управления.

Системы числового программного управления (СЧПУ) делят на разомкнутые и замкнутые.

Разомкнутые системы характеризуются наличием только одного потока информации, направленного от устройства, считывающего программы, к исполнительному устройству. При вводе программоносителя в считывающее устройство на выходе его появляются командные сигналы. После необходимых преобразований электронный блок управляет шаговым двигателем и исполнительным устройством, которое перемещает рабочий орган станка в заданное положение. Соответствие действительного перемещения заданному при этом не контролируется. Звенья разомкнутой системы не охвачены обратной связью.

Замкнутые системы имеют два потока информации: один - от считывающего устройства, другой - от датчика действительного перемещения или положения рабочего органа.

При считывании программы на выходе считывающего устройства появляются командные сигналы. После необходимых преобразований блок согласования направляет соответствующий сигнал в сравнивающее устройство замкнутой системы.

Числовое программное управление станками по технологическим признакам подразделяют на позиционное, контурное, адаптивное и групповое.

Рис. 60. Позиционное управление

Позиционное управление (рис. 60) - числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Такое управление применяют в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.

Рис. 61. Контурное управление

Контурное управление (рис. 61) - числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. ЧПУ для контурной обработки позволяет осуществлять непрерывное управление скоростями рабочих движений инструмента относительно заготовки и обеспечивает их заданные положения в каждый момент времени в соответствии с профилем детали, т. е. обеспечивает автоматический обход режущего инструмента по заданному контуру детали. Для обработки плоских деталей используют системы контурной двухкоординатной, а для объемных деталей - трехкоординатной обработки.

Адаптивное управление (рис. 62) - числовое программное управление, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Адаптивное управление обеспечивает наилучшее использование возможностей станка при обработке заготовки с изменяющимися параметрами, при этом значительно упрощается подготовка управляющих программ.

Рис. 62. Адаптивное управление

В адаптивных СЧПУ заложена возможность коррекции и перестройки алгоритма управления на основании полученных вторичных сведений об управляемом объекте. Для этого в универсальных СЧПУ создаются специальные интерфейсные модули для связи объекта управления с УЧПУ по адаптивному управлению. Причем создаются также дополнительные модули в виде программируемых микроконтроллеров для реализации адаптивного управления в объекте.

В УЧПУ, построенных на базе микро-ЭВМ, в ЗУ хранится специально разработанное математическое и программное обеспечение для организации адаптивного управления совместно с ЧПУ.

Рассмотрим структурную схему универсального УЧПУ с блоком адаптации (АЦП адаптации). Универсальное УЧПУ (рис. 63) построено на базе микро-ЭВМ «Электроника-60», в которую входят ЦП, ЗУ, ПЗУ и магистральный канал ЭВМ.

Рис. 63. Структурная схема УЧПУ с блоком адаптации

Кроме модуля адаптации в УЧПУ входят следующие модули:

интерфейс связи с пультом коррекции СПК, интерфейс связи с печатающим устройством ПУ и электрической печатающей машинкой ЭПМ, интерфейс связи с блоком отображения символьной информации БОСИ, интерфейс связи с фотосчитывающим устройством ФСУ, интерфейс связи с перфоратором, интерфейс связи с кассетным накопителем на магнитной ленте КНМЛ, интерфейс связи с блоком умножения и блоком преобразования кодов БУ.БПК, интерфейс связи с ЭВМ более высокого ранга.

Канал ЭВМ через интерфейс связи с технологическим объектом ТО связан с внешним устройством, расположенным на объекте управления. Для связи УЧПУ с ОУ служат следующие блоки, выполненные в виде стандартных модулей:

блоки входных и выходных сигналов, блок связи с шаговым приводом БСШП, модуль связи с датчиками обратной связи АЦП ДОС, интерфейс связи с приводом, питающимся и управляемым тиристорным преобразователем ЦАП.

Адаптивные СЧПУ, применяемые в промышленных роботах, оснащают специальным математическим и программным обеспечением. УЧПУ через специальный унифицированный интерфейс может оснащаться средствами технического зрения при адаптации на обстановку, геометрическую форму, измерение силы захвата, взаимное расположение и т.д. В качестве рецепторов технического зрения могут применяться электронно-лучевые трубки, интегральные фотоприёмные устройства матричного типа ИФУ, матричные тензометрические датчики и т.д. Одной из важнейших задач адаптивного управления является измерение технологических параметров, которые могут вызывать возмущающее воздействие. Чаще всего параметрами, которые являются возмущающими или регулирующими, бывают мощность и сила, припуск на обработку, температура в зоне резания, деформация в системе СПИД, износ режущего инструмента и т. д.