Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ, страница 6

Эта схема достаточно проста и удобна с точки зрения установки ИП. Габариты применяемого ИП не зависят от величины измеряемого перемещения. Но при этом предъявляются высокие требования к точностным параметрам передачи ходовой винт–гайка, которая в этом случае не охватывается обратной связью.Применение в приводах подач станков с ЧПУ точно изготовленныхпередач ходовой винт–гайка с трением качения и создание в нихпредварительного натяга для устранения зазоров и увеличения жесткости позволяют широко применять данные системы во многихстанках с ЧПУ.Проблемой в этом случае остается влияние на точность перемещения накопленной погрешности по шагу ходового винта, всегдаобразующейся при его изготовлении и не охватываемой обратнойсвязью.

Однако при необходимости величина этой погрешности может быть измерена при изготовлении ходового винта и в последующем скорректирована с помощью системы ЧПУ.32В замкнутых системах ЧПУ, построенных по второму варианту(см. рис. 2.9, в), применяют также круговой ИП, но измеряющийчерез реечную передачу непосредственно перемещение рабочего органа станка. Однако здесь в измерение вносится погрешность реечной передачи. Кроме того, длина рейки будет зависеть от величиныхода рабочего органа станка.

Такой тип обратной связи применяетсяочень редко.В замкнутых системах ЧПУ, построенных по третьему варианту,применяется линейный ИП (см. рис. 2.9, г).Такая система обратной связи обеспечивает непосредственноеизмерение перемещения рабочего органа станка и позволяет охватить обратной связью все передаточные механизмы привода подачи,чем достигается высокая точность перемещений. Однако линейныеИП сложнее и дороже, чем круговые.

Их габариты зависят от длиныхода рабочего органа станка. Установка линейного ИП на станке иего эксплуатация — трудоемкие процессы. На точность измерениятакими ИП могут оказывать влияние погрешности станка (температурные деформации узлов станка, погрешности их геометрическихпараметров, износ направляющих). Данные ИП требуют хорошейзащиты от попадания масла, СОЖ и стружки.Системы ЧПУ, и в частности устройства ЧПУ, в своем развитиипрошли несколько этапов, определяемых уровнем развития электронной техники, представляющей разработчикам этих систем управления определенную элементную базу: релейно-контакторную итранзисторную базы, микросхемы малой и средней степени интеграции, мини-ЭВМ и микропроцессоры.

В результате по структурепостроения различают устройства ЧПУ двух видов:1) аппаратные (типа NC — Numerical Control);2) программируемые или микропроцессорные (типа CNC —Computer Numerical Control).Аппаратным устройством ЧПУ, или устройством с жесткой структурой, называют устройство, алгоритмы работы которого реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовленияустройства. Эти устройства ЧПУ (например, Н22, НЗЗ, Размер-2Ми др.) широко применялись ранее для управления различными типами отечественных станков. В настоящее время эти устройства ЧПУне выпускаются.Программируемым устройством ЧПУ называют устройство, алгоритмы работы которого реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после изготовления этогоустройства (рис.

2.10).Принципиальным отличием программируемых УЧПУ от аппаратных является их структура, соответствующая структуре управляющей ЭВМ и включающая аппаратные средства и программное33Рис. 2.10. Укрупненная структурная схема программируемого устройстватипа ЧПУ (класса CNC)обеспечение (ПО), под которым понимают совокупность программи документации на них для реализации целей и задач, выполняемыхсистемой ЧПУ при управлении станком. В состав программируемойсистемы ЧПУ входит один или несколько вычислителей, основойкоторых являются микропроцессоры. Поэтому эти системы ЧПУназывают также микропроцессорными, а когда несколько вычислителей, то мультипроцессорными.Микропроцессорная УЧПУ (см.

рис. 2.10) включает в себя микропроцессор МП, запоминающее устройство ЗУ, расширитель арифметических функций РА и контроллеры внешних устройств КВУn.Обмен информацией между ее блоками осуществляется по специальному каналу обмена — системной магистрали СМ.Микропроцессор, память, расширитель арифметических функций, объединенные системной магистралью, составляют вычислительмикропроцессорной системы, с которым через контроллеры внешнего устройства КВУ сопрягаются внешние устройства ВУn, необходимые для управления станком и связи с оператором.Микропроцессор в микропроцессорной системе выполняет следующие функции:• формирование синхронизирующих и управляющих сигналовдля всех компонентов системы;• выборку данных из памяти системы;• декодирование команд, арифметические, логические и другиеоперации, закодированные в команды;• управление передачей данных между регистрами микропроцессора, а также запоминающего и внешних устройств;• обработку сигналов от внешних устройств.34Расширитель арифметических функций необходим для повышенияпроизводительности микропроцессорной системы при выполненииопераций, входящих в базовый набор арифметических функций.Наиболее часто выполняемая арифметическая функция — умножение слов длиной в 16 и 32 разряда.Контроллер внешнего устройства включает в себя схемы сопряжения внешнего устройства с системной магистралью (интерфейс) исхемы преобразования входных и выходных данных внешнегоустройства.Названные устройства связаны между собой магистралями дляпередачи адресов МА, данных МД и управляющей информации МУ.2.5.

СИСТЕМЫ КООРДИНАТ СТАНКОВ С ЧПУ, КОДИРОВАНИЕИ ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ УПОбработка заготовок на станке с ЧПУ производится автоматически в соответствии с заранее составленной УП, в которой заданывеличины отдельных перемещений рабочих органов, несущих заготовку и режущий инструмент.

Для получения требуемых размеров назаготовке ее положение в рабочей зоне станка должно быть строгозакоординировано. При этом необходимо учитывать необходимыевиды движений рабочих органов станка (прямолинейные и круговые(поворотные)), положительные и отрицательные направления этихдвижений.Как было показано в разделе 1, рабочие органы станков имеютсамые разнообразные движения. Поэтому было очень важно договориться и строго установить для станков с ЧПУ, выпускаемых фирмами разных стран, обозначения всех возможных координат движений, а также правило определения положительных и отрицательныхнаправлений движений по этим координатам рабочих органовстанка, несущих заготовку и режущий инструмент.Был разработан международный стандарт ИСО 841–74, которыйустанавливает обозначения осей координат и направлений движенийрабочих органов станков с ЧПУ.

В нашей стране был выпущен ГОСТ23597–79, который полностью соответствует данному международному стандарту. По этому стандарту в станках с ЧПУ может быть трилинейных координаты (X, Y, Z) и три круговых (A, B, C) (рис. 2.11).При этом используются системы координат двух видов: прямоугольная и полярная.В правой, прямоугольной системе координат положение точки наплоскости задается двумя координатами, а в пространстве — тремякоординатами. Оси данных координатных систем параллельны прямолинейным направляющим станка. При этом значения координат35а)б)Рис.

2.11. Система координат:а — обозначение координатных движений; б — положительное направление круговой(поворотной) координаты Аточек в плоскости и пространстве могут быть как положительными,так и отрицательными.Для прямоугольной системы координат характерны следующиепризнаки: координатные оси располагаются взаимно перпендикулярно, они имеют общую точку пересечения (начало отсчета координат) и одинаковый геометрический масштаб.Указанный выше стандарт устанавливает обозначения осей координат и направлений движений в станках с ЧПУ так, чтобы программирование операций обработки не зависело от того, перемещаетсярежущий инструмент или заготовка.За основу принимается перемещение инструмента относительносистемы координат неподвижной заготовки. Положительное направление движения рабочего органа станка соответствует направлениюотвода инструмента от заготовки (рис.

2.12). При этом на схемаха)б)Рис. 2.12. Системы координат с обозначением положительных направленийпрямолинейных перемещений рабочих органов с инструментом:а — на токарном станке с ЧПУ; б — на фрезерном станке с ЧПУ36станков направления движения рабочих органов, несущих инструмент, обозначаются буквами без штриха, а несущих заготовку — буквами со штрихом; при этом положительное направление движения,обозначаемое буквой со штрихом, противоположно соответствующему движению, обозначаемому той же буквой без штриха.Ось Z (см. рис. 2.12) определяется по отношению к шпинделюглавного движения, т.е. шпинделю, вращающему инструмент в станках сверлильно-фрезерно-расточной группы, или шпинделю, вращающему заготовку в станках токарной группы.