Ответ на вопросы к экзамену 1 (Ответ на вопросы к экзамену)

Дисциплина: «СИСТЕМЫ ЧПУ СТАНКОВ»

1. Понятие – система управления – комплекс устройств и средств связи, обеспечивающий в автоматическом режиме точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных агрегатов и устройств в соответствии с программой управления, разработанной на основе принятого технологического процесса обработки.

1. Система ЧПУ как виртуальная вычислительная машина

ЧПУ металлорежущими станками называют управления по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде и представляющую на определенном языке и обеспечивающую заданное функционирование рабочих органов станка. В системах ЧПУ на всем пути подготовки программы управления вплоть до ее передачи рабочим органам станка мы имеем дело только с информацией в цифровой форме, полученной непосредственно из чертежа детали. Траектория движения режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки в станках с СПУ представляется в виде ряда его последовательных положений, каждое из которых определяется числом. Вся информация программы управления, необходимая для управления обработкой детали, представленная в текстовой или табличной форме с помощью символов( цифр, букв, условных знаков) кодируется и пробивается на восьмидорожковой перфоленте или вводиться в память системы управления непосредственно с помощью клавишей на пульте управления.

1. Понятие – следящая система – называется системы управления с помощью, которых на управляемом объекте воспроизводиться изменение управляющей информацией, произвольно заданной во времени.

2. Понятие – дискрета в системе управления

Дискрета минимальная теоретическая величина реакции технологического объекта на единичное изменение управляющего сигнала.

1. Виды систем управления

По виду начальной информации:

• САУ работающие на основе полной заранее рассчитанной ПУ (выполнение заданной программы без её изменения )

К данной группе относится большинство САУ: СУ с РВ, копировальные СУ, ЦПУ, ЧПУ

• САУ работающие на основе неполной начальной информации, которая дополняется и корректируется в процессе обработки с помощью информации, полученной с различных датчиков.

К данной группе относятся: самоприспособляющиеся (адаптивные)(изменение управляющего воздействия), самонастраивающиеся, самоорганизующиеся, самообучающиеся СУ.

Самое наибольшее применение нашли самоприспосабливающиеся СУ как наиболее простые.

По наличию обратной связи:

• Замкнутые

• Разомкнутые

В разомкнутых системах отсутствует контроль действительного положения рабочего органа станка, в которое он устанавливается в результате прохождения и преобразования потока начальной информации, вводимой программоносителем. Поэтому точность перемещения рабочего органа, а следовательно, и точность обработки будут зависеть от точности передаточных механизмов привода подачи. Однако эти системы по сравнению с замкнутыми проще конструктивно, надежнее в работе и дешевле. Разомкнутыми системами управления являются системы управления с РВ, механические копировальные системы, системы ЧПУ, построенные на основе применения

шаговых электродвигателей (ШД).

Замкнутые системы управления можно разделить на три подгруппы:

а) системы управления с обратной связью по положению рабочих органов станка (стола, салазок, шпиндельной бабки); к этой группе относятся следящие копировальные системы, большинство систем ЧПУ замкнутого типа;

б) системы управления с обратной связью по положению рабочих органов станка и с компенсацией погрешностей станка (тепловых деформаций, износа, вибраций и др.); в этих системах имеются дополнительные датчики, измеряющие погрешности станка и передающие сигналы для коррекции начальной информации;

в) самоприспособляющиеся системы управления,

в которых использованы датчики, измеряющие параметры процесса обработки (силу резания, температуру в зоне

резания, вибрации и др.), для дополнения и коррекции начального потока информации, при изменении припуска

на заготовке, твердости материала и других факторов, которые предусмотреть заранее невозможно;

эти системы управления являются самыми сложными, но обеспечивают высокую точность обработки, оптимальную производительность и минимальную себестоимость обработки.

По характеру управляющих сигналов:

• Непрерывные (аналоговые)

• Дискретные

Звено системы, выходная величина которого изменяется плавно при

плавном изменении входной величины, является звеном непрерывного действия. Непрерывные САУ состоят только из звеньев непрерывного действия.

Дискретной САУ является система, содержащая хотя бы одно звено дискретного действия. Таким звеном называется звено, выходная величина которого изменяется дискретно, т. е. скачками, даже при плавном изменении

входной величины. Скачки выходной величины могут происходить либо при

прохождении входной величиной определенных пороговых значений — звено релейного действия, либо через определенный интервал времени — звено импульсного действия.

В непрерывных системах программа управления задается в виде непрерывного сигнала (профилем кулачка или копира, углом сдвига по фазе двух напряжений).

В дискретных системах программа управления задается, например, в виде

единичных импульсов (например, системы ЦПУ и ЧПУ с шаговым электродвигателем и др.).

Для автоматического управления различных типов станков применяют

системы управления с РВ, следящие копировальные системы, системы ЦПУ

и системы ЧПУ.

1. Программа управления металлорежущими станками

Программа управления —это последовательность команд, обеспечивающих заданное функционирование рабочих органов станка. Элемент или комплекс элементов, несущих на себе программу управления, называется программоносителем.

1. Аналоговые системы управления

Звено системы, выходная величина которого изменяется плавно при

плавном изменении входной величины, является звеном непрерывного действия. Непрерывные САУ состоят только из звеньев непрерывного действия.

В непрерывных системах программа управления задается в виде непрерывного сигнала (профилем кулачка или копира, углом сдвига по фазе двух напряжений).

1. Дискретные системы управления металлорежущими станками

Дискретной САУ является система, содержащая хотя бы одно звено дискретного действия. Таким звеном называется звено, выходная величина которого изменяется дискретно, т. е. скачками, даже при плавном изменении

входной величины. Скачки выходной величины могут происходить либо при

прохождении входной величиной определенных пороговых значений — звено релейного действия, либо через определенный интервал времени — звено импульсного действия.

В дискретных системах программа управления задается, например, в виде

единичных импульсов (например, системы ЦПУ и ЧПУ с шаговым электродвигателем и др.).

1. Задачи систем ЧПУ управления металлорежущими станками

В общем виде можно сформулировать пять задач, решаемых системой ЧПУ и вытекающих из необходимого взаимодействия ее со станком и окружающей производственной средой.

Взаимодействие со станком состоит в управлении формообразованием детали (геометрическая задача), в управлении цикловой автоматикой станка (логическая задача), в управлении рабочим процессом в целях его поддержания или оптимизации (технологическая задача), например, при электрохимической обработке, адаптивном управлении с изменением подачи и скорости резания для оптимизации процесса обработки по какому-то критерию. Взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача) выражается в диалоге с оператором и в информационном обмене с управляющей ЭВМ более высокого ранга. Пятая задача обеспечивает проведение технического диагностирования УЧПУ и узлов станка.

1. Геометрическая задача системы ЧПУ

взаимодействие УЧПУ со станком для управления формообразованием детали. Решение данной задачи заключается в отображении геометрической информации чертежа в совокупность таких движений рабочих органов станка, которые материализуют чертеж в изделие.

Сущность геометрической задачи можно определить следующим образом: отобразить геометрическую информацию чертежа в совокупность таких формообразующих движений станка, которые материализуют чертеж в конечном изделии. Каждый станок имеет свой комплект электроприводов, расположенных согласно системе координат. Электроприводы расположены таким образом, чтобы обеспечить обработку деталей соответствующего класса, т.е. перемещения инструмента (или заготовки) вдоль направляющих.

1. Терминальная задача системы ЧПУ

 заключается во взаимодействии УЧПУ с окружающей средой. К терминальной задаче ЧПУ отнесем все проявления взаимо­действия устройства ЧПУ с окружающей средой: прежде всего это диалог с оператором, кроме того, диалог с другими системами управления. Техническими средствами поддержания диалога являются, прежде всего, пассивный терминал (панель оператора) или активный терминал (персональный компьютер), а, кроме того, интерфейс с управляющими устройствами внешней среды

1. Логическая задача систем ЧПУ

Логическая задача состоит в автоматизации на станке работы вспомогательных механизмов: зажимов-разжимов, подводов-отводов, переключений, пусков-остановов, смены инструмента и др. Ее специфика заключается в большом числе обменных сигналов между устройством ЧПУ и объектами управления на станке.

1. Технологическая задача систем ЧПУ

Технологическая задача заключается в управлении рабочим процессом и достижении требуемого качества обработки деталей с меньшими затратами.

Технологическая задача ЧПУ состоит в достижении требуемого качества деталей с наименьшими затратами. Главным показателем качества деталей является их точность. Под точ­ностью детали понимают степень ее приближения к геометрически правильному прототипу, включая учет макрогеометрии, а также волнистость и шероховатость. К другим показателям качества можно отнести, например, состояние поверхностного слоя обраба­тываемой детали.

1. Кулачковые программные механизмы

Прообразом систем управления с РВ можно считать механические копировальные системы управления.

В этих системах при обработке детали 1 плоский копир 5 (кулачок)

через щуп 4 (толкатель) управляет перемещением поперечного суппорта 3

с режущим инструментом и обеспечивает необходимую рабочую подачу

при перемещении продольного суппорта 2 с подачей .

Хотя эти системы конструктивно просты и надежны, при их работе

возникают большие потери на холостые ходы, обусловленные необходимостью возврата копира в исходное положение при повторении цикла обработки, а также имеет место повышенный износ копира из-за действия на него силы резания. В данных системах происходит управление работой только одного инструмента.

Если взять плоские копиры и обернуть их на цилиндры или изготовить

в виде дисковых кулачков, которые будут установлены на один общий вал, называемый распределительным, то при его вращении получается система управления большим количеством различных рабочих органов с надежной и максимальной синхронизацией всех

движений цикла при обработке заданной детали.

Программа управления, составленная в числовом виде и записанная

в карте наладки, воплощается в программоносители, которыми являются

кулачок для одного исполнительного механизма и система кулачков (рабочих и командных), установленных и закрепленных в соответствии с циклограммой на РВ, для автомата в целом. Величины перемещений рабочих органов при этом задаются подъемом на кулачке , а их