Курс лекций СПУ(тема 1-15) (1252160), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

По наличию обратной связи системы ЧПУ подразделяются на две группы:

а) разомкнутые (без обратной связи) и б) замкнутые (с обратной связью) рис. 11.3.

Разомкнутые системы ЧПУ (рис. 11.4, а) строятся на основе применения

шагового электродвигателя (ШД) в комплекте с гидроусилителями (ГУ) или на основе применения силовых ШД.

Преимуществом данных систем ЧПУ является более простая конструкция.

Недостатки:

-меньшая точность перемещения рабочих органов из-за погрешностей передаточных механизмов приводов подач;

-недостаточные скорости перемещений рабочих органов (особенно на холостых ходах).

Поэтому данные системы ЧПУ практически не применяются в современных станках с ЧПУ.

Замкнутые системы ЧПУ (см. рис.11.3), в свою очередь, подразделяются на три подгруппы: а) с обратной связью по положению рабочих органов станка; б) с обратной связью по положению рабочих органов и коррекцией погрешностей станка; в) с обратной связью непосредственно по процессу обработки с учетом всех элементов технологической системы (адаптивные системы управления).

Первая подгруппа замкнутых систем ЧПУ может выполняться в трех вариантах:

-с круговым измерительным преобразователем (ИП), установленным на ходовом винте (рис.11.4, б);

-с круговым ИП, измеряющим перемещение рабочего органа через зубчатую реечную передачу (рис.11.4, в);

-с линейным ИП, измеряющим непосредственно перемещение рабочего органа станка (рис.11.4, г ).

При первом варианте (см. рис.11.4, б) производится косвенное измерение перемещения рабочего органа через угол поворота ходового винта при известном шаге его резьбы.

Данная схема применяется широко в станках с ЧПУ из-за простого конструктивного исполнения (ИП может быть встроен также в электродвигатель привода). Конструкция и габариты ИП не зависят от величины измеряемого хода рабочего органа.

Недостатком данной схемы является то, что обратная связь не охватывает погрешности передачи винт- гайка (накопленную погрешность по шагу ходового винта, зазоры в передаче винт- гайка), что может снижать точность перемещения рабочих органов станка.

При втором варианте (см. рис.11.4, в) круговой ИП измеряет уже перемещение рабочего органа через зубчатую реечную передачу, охватывая обратной связью погрешности передачи ходовой винт- гайкой. Однако здесь появляются погрешности зубчатой реечной передачи и необходимость изготавливать зубчатую рейку длиной, равной ходу рабочего органа.

При третьем варианте (см. рис.11.4, г) применяется линейный ИП, измеряющий непосредственно перемещение рабочего органа станка. В этом случае обратной связью охватываются все погрешности привода подачи. Однако линейные ИП получаются сложнее и дороже при измерении больших величин ходов, т.к. от этого зависит их габаритный размер. Трудоемка их установка на станке и защита от стружки и СОЖ. Кроме этого на точность работы линейных ИП могут влиять погрешности станка (погрешности его геометрических параметров, износ направляющих и др.). Данный вариант исполнения обратной связи применяется достаточно широко в современных станках с ЧПУ (особенно прецизионных).

Вторая подгруппа замкнутых систем ЧПУ (см. рис.11.3) характеризуется наличием дополнительной (одной или нескольких) обратных связей для коррекции погрешностей станка (температурных деформаций, износа направляющих и др.).

В третьей подгруппе замкнутых систем ЧПУ (см. рис.11.3) имеется несколько обратных связей, измеряющих уже параметры процесса резания с учетом влияния на него всех элементов технологической системы (станка, режущего инструмента, приспособления, заготовки) и действующих на процесс резания возмущений. Эти системы управления получили название адаптивных систем управления. Это достаточно сложные и дорогие системы управления. Их применяют с целью повышения производительности, точности обработки, обеспечения минимальной себестоимости обработки, а также предохранения от поломки режущих инструментов, упрощения процесса составления управляющих программ.

11.5.3. Классификация систем ЧПУ по структуре построения устройств ЧПУ.

Устройства ЧПУ подразделяются на:

-аппаратные устройства ЧПУ (класса NC- Numerical Control);

-программируемые устройства ЧПУ (микропроцессорные устройства класса CNC – Computerized Numerical Control).

Аппаратное устройство ЧПУ – устройство ЧПУ, алгоритмы работы которого реализуются схемным путем и не могу быть изменены после изготовления устройства (рис. 11.5,а).

Программируемые устройства ЧПУ- устройства ЧПУ, алгоритмы работы которого реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после изготовления устройства (рис.11.5,б).

Как отмечалось выше, системы ЧПУ, построенные на основе аппаратных устройств ЧПУ, имеют много недостатков по сравнению с программируемыми устройствами ЧПУ, поэтому в настоящее время они не выпускаются и не применяются. В нашей стране в свое время были наиболее широко известны такие устройства ЧПУ, как Н22, Н33, Размер2М и другие.

Программируемые устройства ЧПУ можно рассматривать как ЭВМ, преобразующую УП, написанную на языке пользователя, в программу на языке машины для управления исполнительными механизмами и связью с оператором.

В этом случае для управления станком имеем:

-технические средства- устройство ЧПУ (аппаратная часть);

-программное обеспечение (ПО).

Первое отечественное программируемое устройство ЧПУ- «Электроника НЦ-31». Были также разработаны устройства ЧПУ: 2Р22- токарные станки; 2Р32- токарные и фрезерные станки; 2С42- многоцелевые станки. Их основа- ЭВМ «Электроника -60»; МС 21011- мультипроцессорное устройство ЧПУ.

Тема 12. Обозначение осей координат и направлений движений.

Обработка заготовок на станке с ЧПУ производится автоматически в соответствие с заранее составленной УП, в которой заданы величины отдельных перемещений рабочих органов несущих заготовку и режущий инструмент. Для получения требуемых размеров на заготовке ее положение в рабочей зоне станка должно быть строго закоординировано . При этом необходимо учитывать виды движений рабочих органов станка (прямолинейные и круговые (поворотные)), положительные и отрицательные направления этих движений.

Был разработан международный стандарт ИСО 841-74, который устанавливает обозначения осей координат и направлений движений рабочих органов станков с ЧПУ. В нашей стране был выпущен ГОСТ 23597-79, который полностью соответствует данному международному стандарту. По этому стандарту на станке с ЧПУ может быть три линейных координаты (X , Y , Z) и три круговых (А, В, С) (рис.12.1). При этом используются системы координат двух видов: прямоугольная и полярная.

В правой прямоугольной системе координат положение точки на плоскости задается двумя координатами, а в пространстве – тремя координатами. Оси данных координатных систем параллельны прямолинейным направляющим станка. При этом значения координат точек в плоскости и в пространстве могут иметь как положительные, так и отрицательные значения.

Для прямоугольной системы координат характерны следующие признаки: координатные оси располагаются взаимно перпендикулярно, они имеют общую точку пересечения (начало отсчета координат) и имеют 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, перемещается режущий инструмент или заготовка.

За основу принимается перемещение инструмента относительно системы координат неподвижной заготовки. Положительное направление движения рабочего органа станка соответствует направлению отвода инструмента от заготовки (рис. 12.2). При этом на схемах станков направления движения рабочих органов, несущих инструмент, обозначается 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. 12.2) определяется по отношению к шпинделю главного движения, то есть шпинделя, вращающего инструмент в станках сверлильно-фрезерно-расточной группы или шпинделя, вращающего заготовку в станках токарной группы. Движение по оси Z в положительном направлений должно соответствовать направлению отвода инструмента от заготовки.

Ось X должна быть расположена предпочтительно горизонтально и параллельно поверхности крепления заготовки. На станках с вращающейся заготовкой, например, токарных, движение по оси X направлено по радиусу заготовки и параллельно поперечным направляющим. Положительное движение по оси X происходит, когда инструмент, установленный на поперечных салазок, отходит от оси вращения заготовки. На станках с вращающимся инструментом, например фрезерных, сверлильных при вертикальной оси Z положительное перемещение по оси X направлено вправо.

Положительное направление движения по оси Y следует выбирать так, чтобы ось Y вместе с осями Z и X образовывала правую прямоугольную систему координат.

Несмотря на то, что с помощью 3-х координатной прямоугольной системы координат описываются положения любых точек в геометрическом пространстве, в современной механообработке часто возникает необходимость в изготовлении столь сложных поверхностей, когда недостаточно перемещений рабочих органов только по трем осям координат.

В этом случае используют пространственную прямоугольную систему координат с дополнительными круговыми осями координат, которые располагаются вокруг основных линейных осей X , Y и Z (см. рис. 12.1,а). Ось вращения вокруг оси Х обозначается как ось А ,ось вращения вокруг оси Y - как ось В, ось вращения вокруг оси Z - как ось С.

За положительное направление круговой координатной оси принимается направление вращения по часовой стрелке, если смотреть в положительном направлении вдоль соответствующей ей линейной оси координат (рис. 12.1,б).

Учитывая сложность определения правильного обозначения координатных перемещений и их положительного направления, в стандарте в приложении даны схемы различных станков с указанными обозначениями.

В ряде станков с ЧПУ (рис. 12.3) дополнительно к основным (первичным) прямолинейным движениям X, Y и Z имеются вторичные движения параллельно им. Их следует обозначать соответственно буквами U, V и W.

Если дополнительно имеются третичные движения, параллельные им, их следует обозначать соответственно буквами P,Q и R.

Если дополнительно к первичным круговым движениям имеются вторичные вращательные движения, параллельные или непараллельные А, В и С, их следует обозначать буквами D и Е.

Прямоугольную систему координат с дополнительными круговыми осями можно также представить как пространственную полярную систему координат (рис. 12.4).

В полярной системе координат положение точки Р на плоскости XY определяется расстоянием (радиусом) R от точки до начала координат и углом α между определенной осью координат и радиусом, проведенным в точку из начала координат . Как правило, в полярной системе координат на плоскости XY угол α указывается от оси X. Угол α может иметь как положительное, так и отрицательное значение .

Система координат заготовки задается технологом-программистом при разработке технологического процесса изготовления детали на станке с ЧПУ и составлении УП. Исходная точка, от которой система ЧПУ отсчитывает перемещения исполнительных органов станка при обработке заготовки по управляющей программе, называется нулевой точкой заготовки . Нулевая точка заготовки не имеет постоянных координат, и каждый раз назначается заново – в зависимости от конфигурации детали, технологии обработки и удобства наладки станка.

Для станка с ЧПУ чертеж детали и его размеры должны задаваться в системе координат для определения координат опорных точек контура при составлении УП. Для более сложных деталей при составлении УП приходится, как правило, выполнять в достаточно большом объеме геометрические расчеты недостающих координат характерных точек на профиле детали.

При составлении УП и расчете величины перемещений рабочих органов станка с ЧПУ применяется два способа отсчета координат: абсолютный и относительный (в приращениях).

При абсолютном отсчете измерение перемещений производится от нулевой точки заготовки, то есть используются абсолютные значения координат последовательно расположенных точек. При относительном отсчете используются приращения координат для последовательного перемещения от точки к точке.

Более распространенным является способ отсчета перемещений в абсолютной системе координат, так как он имеет ряд преимуществ:

– расчеты в абсолютной системе координат менее сложны и не требуют высокой квалификации оператора;

– указание от одного и того же начала координат пути, пройденного режущим инструментом, позволяет проще отслеживать этапы реализации УП;

– ошибка при программировании в абсолютной системе координат приводит к неправильному назначению координат только одной точки, тогда как в относительной системе координат ошибочным будет не только конкретное заданное перемещение, но и все последующие за ним перемещения;

– изменения в перемещениях, вносимые при доработке изделия или УП, не влияют на последующие перемещения;

– погрешности изготовления и измерения не накапливаются (не суммируются).

Однако назначение перемещений в относительной системе координат в ряде случаев может оказаться более удобным для программирования, например, в случае выполнения целого ряда перемещений, каждое из которых задано на чертеже в приращениях относительно предыдущего.

Тема 13. Построение управляющей программы и её запись на программоносителе.

В станках с ЧПУ значительно возросла сложность подготовки УП. Структура УП, ее формат, а также правила кодирования информации УП, записываемой на носители данных (перфоленту, магнитную ленту, магнитный диск) или вводимой с дистанционного источника информации (например, ЭВМ высшего ранга), и требования к технической документации на УЧПУ устанавливает ГОСТ 20999-83. В соответствии с этим ГОСТом УП записывается на носитель данных в виде последовательности кадров (рис. 13.1). Под кадром УП понимают составляющую часть УП, вводимую и отрабатываемую как единое целое и содержащее не менее одной команды.

Каждый кадр состоит из слоев, расположенных в определенном порядке. Под словом понимают составляющую часть кадра, содержащую данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие данные по выполнению управления. Слово в начале кадра, определяющее последовательность кадров в УП, называют номером кадра. Номер кадра задается адресом N и целым десятичным числом.

Характеристики

Список файлов лекций