Под системой ЧПУ понимают совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления числового программного управления станком. Собственно УЧПУ составляет часть этой системы и конструктивно выполняется, как правило, в виде отдельного шкафа или блоков (для микропроцессорных систем).
Все многообразие видов структур систем ЧПУ можно подразделить на две большие группы.
К первой относятся устройства с постоянной структурой (NС), имеющие схемную реализацию алгоритмов работы (интерполяция, типовых циклов и т.д.). Эти устройства выпускают с начала освоения ЧПУ для различных групп станков: токарных ("Контур-2ПТ", Н22), фрезерных ("Контур-ЗП", НЗЗ); координатно-расточных ("Размер 2М", ПЗЗ), шлифовальных (Ш-ІІІ м, П-ІІІ), электроэрозионных ("Контур-2П-67").
Ко второй группе (СNС) относятся устройства с программной реализацией большинства алгоритмов работы. Эти алгоритмы записываются в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) при изготовлении УЧПУ. Управление осуществляется от микропроцессора или встроенной микроЭВМ. В устройствах имеется возможность формировать типовые циклы обработки применительно к различным технологическим задачам. Эта часть ПрО обычно хранится в ППЗУ и может быть видоизменена при заказе УЧПУ либо на заводе-изготовителе станка. Системы СNС позволяют программировать логику работы электроавтоматики силового оборудования станка. Таким образом УЧПУ типа СNС выполняет функции программируемого командоаппарата (ПК) (см. табл. 1.1). Программирование электроавтоматики выполняется обычно на заводе-изготовителе станка и реже при заказе УЧПУ.
Наладчик УЧПУ для первой группы устройств должен знать аппаратно-схемную часть системы. Аппаратные части в УЧПУ второй группы для различных станков мало отличаются друг от друга. Кроме того, наладка обычно сводится к определению отказавших плат и замене их на резервные. Однако наладчик должен понимать состав ПрО н уметь пользоваться диагностическими тестами.
|
|
Нашли также применение простые позиционные УЧПУ с заданием программы непосредственно у станка на штекерных панелях либо декадных переключателях. Это направление впоследствии привело к созданию устройств с ручным вводом программы в электронную память с клавиатуры пульта (класса НNС). В последних микропроцессорных системах такая возможность имеется во всех устройствах.
Кроме автономных устройств управления станками все большее значение приобретают системы с управлением участком станков от центральной ЭВМ.
По виду движений исполнительных механизмов станка, определяемых геометрической информацией в программе, УЧПУ подразделяют на позиционные, контурные и комбинированные, обеспечивающие выполнение функций позиционных и контурных устройств.
Характеристики привода подач определяются не только локальными связями между отдельными элементами привода, но в значительной степени алгоритмом работы УЧПУ, и, в свою очередь, влияют на построение этого алгоритма.
Позиционные устройства ЧПУ обеспечивают автоматическое перемещение рабочего органа станка на координату, заданную программой, без обработки в процессе перемещения рабочего органа. Эти устройства применяют в сверлильно-расточных и других станках. Перемещение инструмента от одной точки (координаты) обработки к другой выполняется на ускоренных ходах. Специфичным для этого класса УЧПУ является требование обеспечения точности только при остановке в заданной координате. Вид траектории при перемещении из одной координаты в другую не задается. Однако время перемещения должно быть минимальным. Учитывая значительный процент холостых ходов в станках с позиционными системами ЧПУ, к приводу подач предъявляются требования высокого быстродействия и обеспечения значительных скоростей перемещения при малой дискретности. В многоцелевых станках ГПМ доля холостых ходов еще больше возрастает из-за перемещений, выполняемых при смене инструмента.
|
|
Операция позиционирования выполняется также при других видах управления станками. Поэтому в большинстве случаев привод подач станков с ЧПУ (кроме других требований) должен удовлетворять также требованиям, предъявляемым к этому приводу в позиционных системах.
Контурные прямоугольные (коллинеарные) системы ЧПУ применяют в станках, у которых обработка производится лишь при движении по одной координате и обрабатываемая поверхность параллельна (коллинеарна) направляющим данной координаты. В большинстве станков применяют прямоугольные координаты, поэтому такие системы получили название прямоугольных. В этих системах, так же как и в позиционных, программируются конечные координаты перемещения. Однако, кроме то-го, в программе задается скорость движения в соответствии с требуемым режимом резания, и перемещение выполняется поочередно по каждой из координатных осей. В этих системах отставание или опережение (рассогласование) по скорости относительно запрограммированного значения непосредственно не вызывает погрешности обработки, так как при этом инструмент продолжает движение по заданной траектории. Возникает лишь нарушение расчетного режима резания и связанное с этим изменение шероховатости обрабатываемой поверхности и упругих деформаций системы станок — деталь.
|
|
Прямоугольные системы управления применяют в станках фрезерной, токарной и шлифовальной групп.
Контурные криволинейные системы ЧПУ применяют в станках многих групп. Они обеспечивают формообразование при обработке в результате одновременного согласованного движения по нескольким управляемым координатам. В общем случае число координат может быть больше трех. Программу движения привода подач по отдельным координатам при контурной и объемной обработке рассчитывают, исходя из заданной формы обрабатываемой детали и результирующей скорости движения, определяемой режимом резания. Рассогласование привода подач может привести к ошибке обработки контура.
Контурные системы являются наиболее сложными как с точки зрения алгоритма работы УЧПУ, так источки зрения требований, предъявляемых к приводу подач. Разновидностью контурных систем ЧПУ являются синхронные (или синфазные) системы, применяемые в основном в зубообрабатывающих станках. УЧПУ задает постоянное соотношение скоростей по двум или большему числу координатных осей станка, а формообразование обеспечивается благодаря конфигурации инструмента. Соотношение скоростей движения по осям задается программой и сохраняется на все время обработки данной детали. В большинстве случаев требуется не только обеспечить определенное соотношение средних скоростей движения по координатам, но также сохранить определенное рассогласование (синфазность) в приводах координат. Одна из координат станка (обычно главный привод) служит задающей и на ней устанавливают измерительный преобразователь (датчик). Синфазная система входит как составной элемент в УЧПУ токарно-винторезных станков для обеспечения режима нарезания резьбы.
Комбинированные системы ЧПУ, отвечающие в полном объеме требованиям позиционных и контурных устройств, применяют в основном для управления многоцелевыми станками ГПМ. Создание комбинированных систем позволило сократить номенклатуру УЧПУ.
Цикловые системы программного управления содержат в цифровом виде только информацию о цикле н режимах обработки, а величина перемещения рабочих органов задается настройкой упоров, воздействующих на путевые переключатели. Цикловые системы программного управления отличаются от числовых сравнительной простотой. Соответственно технологические возможности их менее широки. Станки с цикловым программным управлением целесообразно применять в серийном и крупносерийном производстве при длительности обработки партии деталей.
Многие системы с микропроцессорным управлением выполняют само-диагностирование. В случае обнаружения ошибки ее условное обозначение (код) высвечивается на экране УЧПУ. Это облегчает задачу наладчика. Однако наряду с новыми микропроцессорными УЧПУ в промышленности эксплуатируется значительное количество систем первой группы со схемной реализацией алгоритмов.
Направление и наименование координатных осей, по которым перемещаются механизмы станка, управляемые по программе, нормированы Международным стандартом ИСО. Ось перемещения шпинделя, который передает силу резания, обозначается через Zнезависимо от того, вращает шпиндель инструмент или заготовку. Ось X ориентируется горизонтально. На станках с вращающимися заготовками (токарных и др.) ось X параллельна поперечным салазкам суппорта. За положительное направление движения по осям принимается направление движения, при котором увеличивается расстояние между заготовкой и держателем инструмента. Положительное движение по оси Yдолжно быть выбрано в зависимости от направления движения по осям X и Z. для получения правой декартовой системы координат. Регламентируется также индексация других координат.
ЧПУ для станков
ЧПУ системы FMS3000
Система ЧПУ FANUC 0i ЧПУ системы NC-210
 Система ЧПУ FIDIA
|  Система ЧПУ FAGOR
|