Системы ЧПУ (рис. 3, 6) обеспечивающие последовательное иключение 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 (рис. 3, в), 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. Подача s инструмента в каждый момент обработки складывается из поперечной S и продольной подач. Следовательно, перемещения инструмента по различным координатным осям функционально связаны друг с другом.

Рис. 3. Виды обработки при использовании позиционных (а), прямоугольных (б) и контурных (в) СЧПУ: 1, 2, 3 — номера обрабатываемых отверстий; и — координаты отверстий по осям X и Y; — приращения координат; и S — продольная и поперечная подачи

Числовое программное управление от ЭВМ

Система МЧПУ использует в монопольном режиме ЭВМ с записанной в нее программой для выполнения некоторых или всех основных функций числового программного управления. На протяжении ряда лет в устройствах МЧПУ применялись также мини-ЭВМ.

По внешнему виду станок с МЧПУ очень похож на обычный станок с ЧПУ.

Рис. 4. Общая конфигурация системы машинного числового программного управления (МЧПУ).

Управляющая программа обработки детали вначале вводится аналогичным образом. По сравнению с обычными СЧПУ системы МЧПУ обладают большей гибкостью и повышенными вычислительными возможностями. Новые варианты функционирования системы можно ввести в устройство МЧПУ, просто заменив программу его работы. Благодаря возможности перепрограммирования (это касается как управляющих программ обработки деталей, так и вариантов управления системой) МЧПУ часто называют гибко-программируемым ЧПУ. Общая конфигурация системы МЧПУ показана на рис. 4.

Функции МЧПУ

Система МЧПУ предназначена для выполнения целого ряда функций. Основными функциями МЧПУ являются следующие:

1. Управление станком.

2. Компенсация отклонений в процессе обработки деталей.

3. Обеспечение повышенных возможностей в режимах программирования и работы.

Диагностика

Управление станком. Главной функцией системы МЧПУ является управление работой станка. Это предполагает преобразование команд управляющей программы обработки детали в соответствующие движения инструмента, реализуемое посредством сервосистемы, которая связана с ЭВМ интерфейсом. Возможность удобно вводить множество различных функций управления в такой программируемый контроллер является главным преимуществом МЧПУ.

В гибридной системе машинного числового программного управления, показанной схематично на рис. 5, в состав управляющего устройства входят перепрограммируемая часть (ЭВМ) и «жестко запаянные» логические схемы, реализованные аппаратно. Аппаратные компоненты выполняют те функции, которые у них получаются лучше (например, формирование скорости подачи и круговую интерполяцию). На ЭВМ возлагаются остальные функции управления плюс другие обязанности, которые обычно не связывают с традиционными «жестко запаянными» контроллерами. В гибридной системе МЧПУ можно обойтись более дешевой ЭВМ.

Рис 5 Гибридная система МЧПУ

Разработано две альтернативные конфигурации устройств МЧПУ:

1. Гибридные системы МЧПУ.

2. Прямые системы МЧПУ.

Рис. 6. Система непосредственного числового программного управления (НЧПУ).

При прямой конфигурации системы МЧПУ ЭВМ используется для выполнения всех функций числового программного управления. Аппаратно реализуются только элементы интерфейса, связывающего ЭВМ со станком и с пультом оператора. Интерполяция, обратная связь по положению инструмента и все другие функции осуществляются программными средствами ЭВМ. В соответствии с этим в прямой системе МЧПУ требуется более мощная ЭВМ, чем в гибридной. Преимущество прямой конфигурации МЧПУ заключается в дополнительной гибкости. Здесь имеется возможность вносить изменения в программы интерполяции, тогда как логику, «запаянную» в аппаратные схемы гибридных систем, нельзя перестроить. Схема построения прямой системы МЧПУ показана на рис. 6.

Компенсация отклонений в процессе обработки деталей. Функция тесно связана с управлением станком. Это предусматривает динамическую коррекцию движений станка, компенсирующую изменения или ошибки, которые происходят во время обработки детали.

Обеспечение повышенных возможностей в режимах программирования и работы. Гибкость программно перестраиваемых управляющих устройств позволила обеспечить много удобных возможностей при программировании системы и при обработке деталей.

Диагностика. Станки с ЧПУ-это сложные и дорогие системы. В идеале подсистема диагностики должна выполнять несколько функций. Во-первых, она должна уметь выявлять причину простоя, чтобы обслуживающий персонал мог быстрее произвести ремонт. Во-вторых, диагностическая подсистема должна чутко реагировать на признаки, предвещающие приближающийся отказ того или иного элемента. Это позволит обслуживающему персоналу своевременно заменить дефектный элемент при запланированной профилактике, что предотвратит непредвиденную остановку производства. Третья возможная функция связана с тем, что системы МЧПУ могут содержать определенное количество избыточных элементов из числа тех, которые считаются ненадежными. При отказе одного из таких элементов подсистема диагностики автоматически отключит его и задействует однотипный элемент из резерва.

Список литературы

1. Автоматизированная подготовка программ для станков с чпу, (Справочник)/ Р.Э. Сафраган, Г.Б. Евгенев, А.Л. Дерябин и др.; Под общей ред. Р.Э. Сафрагана. - К.: Техника, 1986. – 191 с.

2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках с чпу. Справочник, - Л.: Машиностроение, 1990. – 592 с.