М00 – Программируемый останов.
М01 – Останов с подтверждением.
М02 – Конец программы.
М03 – Вращение шпинделя по часовой стрелке.
М04 – Вращение шпинделя против часовой стрелки.
М05 – Останов шпинделя.
М06 – Смена инструмента.
М08 – Включение охлаждения.
М09 – Выключение охлаждения.
М17 – Конец описания детали для циклов L08, L09, L10.
М10 – Команда на зажим обрабатываемой детали.
М11 – Команда на разжим обрабатываемой детали.
М20 – Передача управления роботу.
М60 – Смена заготовки.
Перечень подготовительных функций, используемых системой ЧПУ 2Р22
G05 – используется в тех кадрах программы, в которых после обработки торможение в конце кадра проводить не следует (при сопряжении контуров). Если в галтели не следует делать торможение, то она задается через R.
G10 – задается перед кадрами, где необходимо поддерживать постоянство скорости резания в зависимости от диаметра обработки.
G11 – отмена функции G10.
G10 и G11 – программируются отдельными кадрами.
Перечень постоянных циклов
L 01 – цикл нарезания резьбы наружной, внутренней, цилиндрической, конической, однопроходной, многопроходной.
L 02 – цикл нарезания прямоугольных канавок.
L 03 – цикл петля при наружной обработке.
L 04 – цикл петля при внутренней обработке.
L 05 – цикл петля при торцевой обработке.
L 06 – цикл сверления отверстия.
L 07 – цикл нарезания резьбы метчиком или плашкой.
L 08 – цикл черновой обработки с припуском и без припуска.
L 09 – цикл обработки поковок.
L 10 – цикл чистовой обработки.
L 11 – цикл повторения участка программы.
Таблица 2
Описание постоянных циклов (выборочно)
| № цикла | Название цикла в режиме диалога | Содержание цикла | Параметр в режиме диалога | Примечание |
| Резьба | Цикл нарезания цилиндрических и конических резьб с автоматическим разделением на проходы | F – шаг W – длина X – диаметр А – наклон P – глубина С – перебег | Шаг резьбы, мм Длина резьбы, мм Внутренний диаметр резьбы, мм Наклон резьбы. Для цилиндрических резьб А = 00 Глубина первого прохода, мм Перебег резьбы, мм | |
| Канавка | Цикл нарезания канавок с автоматическим разделением на проходы | D - выдержка X – диаметр А – ширина канавки Р – ширина резца | Выдержка, сек Внутренний диаметр канавки, мм Ширина канавки, мм Ширина резца, мм | |
| Сверление | Цикл глубокого сверления с автоматическим разделением на проходы | P – глубина резания W – длина | Максимальная глубина резания за один проход, мм Глубина сверления, мм | |
| Резьба | Цикл нарезания резьбы метчиком или плашкой | F – шаг W – длина | Шаг резьбы, мм Длина резьбы, мм | |
| П – обработка | Цикл многопроходной обработки автоматическим разделением на проходы | А – припуск P – глубина резания | Припуск на чистовую обработку (размер по диаметру), мм). Если чистовая обработка не предусмотрена, то A = 0 Максимальная глубина реза за один проход (размер по радиусу), мм | |
| Ч – обработка | Цикл чистовой обработки по контуру с заданного номера кадра | B – номер кадра | Номер кадра начала описания контура детали | |
| Повторение | Цикл повторения заданного участка программы | H – число B – номер кадра | Число повторений Номер кадра начала повторения |
3.2 Программирование обработки различных поверхностей детали
Программирование фаски (кадры 007 и 027).
Фаска под углом 450 задается адресом С со знаком и конечным размером по той координате, по которой идет обработка детали перед фаской. Знак под адресом С должен совпадать со знаком обработки по координате X. Направление по координате Z задается только в отрицательную сторону.
Программирование галтелей (кадры 010 и 011).
Галтель задается адресом Q со знаком и конечным размером по той координате, по которой идет обработка детали перед галтелью. Знак под адресом Q должен совпадать со знаком обработки по координате X. Направление по координате задается только в отрицательную сторону.
Программирование дуги.
Для задания дуги указываются координаты конечной точки дуги и радиус под адресом R. При обработке по часовой стрелке – плюс, при обработке против часовой стрелки – минус.
Программирование постоянных циклов.
Постоянные циклы при вводе с пульта управления задаются в режиме диалога оператора с устройством. Диалог начинается по набору номера цикла и нажатия клавиши (ввод), при этом на восьмой строке БОСИ (дисплея) высвечивается название цикла и параметра в соответствии с таблицей (описание цикла).
Адрес параметра высвечивается рядом с номером цикла. Оператор должен набрать числовое значение параметра и нажать кнопку (перевод строки). При этом высвечивается название и адрес следующего параметра цикла. После ввода последнего параметра название цикла гаснет. В режиме ручного управления информация о цикле гаснет после отработки цикла.
Для циклов L08, L09 (кадр 004) после ввода последнего параметра на восьмой строке БОСИ высвечивается надпись «Описание детали». Далее необходимо провести описание конечного контура детали. Эти циклы (L08, L09) можно применять при обработке деталей с увеличивающимся диаметром (наружная обработка) или уменьшающимся диаметром (внутренняя обработка).
Описание детали может состоять из одного или нескольких кадров, но не более пятнадцати. При этом кадры с фаской или галтелью считаются за два кадра. Признаком окончания описания детали служит функция М17. По этой же функции заканчивается описание детали для цикла L10.
Признаком конца участка программы, который будет повторяться в цикле L11, является функция М18. Описание детали должно осуществляться в сторону шпинделя.
При обработке детали припуска на чистовую обработку по оси Z определяется автоматически путем деления заданного припуска по диаметру на четыре. Если при наборе числовой величины параметра оператор допустил ошибку, то необходимо перейти в режим индикации и вновь войти на начало диалога.
Редактирование введенного кадра с циклом осуществляется путем стирания всего кадра и повторного набора (стирание фразы для кадра с циклом не действует).
Программирование цикла нарезания резьбы (кадр 028).
Перед программированием цикла L01 необходимо запрограммировать исходную точку. Координата «X» этой точки должна быть равна наружному диаметру (при внутренней резьбе). Координата «Z» этой точки должна отстоять от координаты начала резьбы на величину, равную или больше двойного шага резьбы (для обеспечения разгона привода).
При многопроходной обработке резьбы параметр «Р» выбирается меньше глубины резьбы. При однопроходной обработке резьбы параметр «Р» выбирается равным глубине резьбы. Параметр «А» программируется без знака, а параметр «W» – со знаком минус. При многопроходной обработке резьбы перед каждым очередным проходом резец смещается по координате «Z» с тем, чтобы резание проходило одной кромкой резца (режущая кромка с каждым проходом чередуется). Последний проход режется двумя кромками. Величина смещения рассчитана на резьбу с < 600. На последнем витке осуществляется выход резьбы (резьба со сбегом).
Программирование цикла обработки канавки(кадр 026).
Перед программированием цикла L02 необходимо запрограммировать исходную точку цикла. Координата «Z» исходной точки должна совпадать с координатой левой кромки канавки.
Цикл содержит:
перемещение на рабочей подаче до координаты «X», выдержку времени (если «D» не равно 0), возврат в исходную точку на быстром ходу, смещение на величину «Р» и т. д. до достижения ширины канавки величиной «А».
Для обработки канавки с перекрытием параметр «Р» задается меньше ширины резца, а параметр «А» необходимо уменьшить на эту разность. Для однопроходной канавки параметры «Р» и «А» задаются одинаковыми. Цикл заканчивается отскоком по оси «X» в исходную точку, по оси «Z» инструмент остается в точке последнего прохода.
Циклы L03 и L04 содержат:
перемещение на рабочей подаче на величину «W» с учетом знака, отскок на 1 мм (направление отскока зависит от цикла), возврат на быстром ходу в исходную точку.
Цикл L05 содержит:
перемещение на рабочей подаче по оси «X», отскок на 1мм по координате «Z» в положительную сторону, возврат на быстром ходу в исходную точку.
Цикл L06 содержит: (кадр 023)
перемещение на рабочей подаче в отрицательную сторону на величину «Р», возврат на быстром ходу в исходную точку, перемещение на быстром ходу в точку, отстающую от точки предыдущего сверления на 3мм, перемещение на рабочей подаче на величину (Р+3) мм и т.д. до достижения глубины сверления, равной «W».
Цикл L07 содержит:
перемещение на подаче, равной «F», на величину «W» с учетом знака, реверс шпинделя, возврат в исходную точку на подаче «F». Перед программированием циклов L08 и L09 необходимо запрограммировать исходную точку цикла.
Для цикла L08 такой точкой является начало заготовки (координата «X» равна диаметру заготовки), а по координате «Z» равна координате «Z» начала конечного контура детали.
Для цикла L09 перед программированием исходной точки измеряют максимальный припуск под обработку по всей детали, как по диаметру, так и по длине. Если учетверенный припуск по длине больше припуска по диаметру, то учетверенный припуск по длине прибавляют к размеру по диаметру, а припуск по длине – к координате торца, что и будет являться координатой исходной точки.
Если учетверенный припуск по длине меньше, чем припуск по диаметру, то для расчета исходной точки берется припуск по диаметру, а смещение по торцу определяется делением припуска по диаметру на четыре.
Цикл L08 применяется в случае, когда заготовка детали имеет форму цилиндра. В этом случае обработка ведется параллельно образующей цилиндра. Величина оборотов и подача задаются перед циклом из расчета наименьшего диаметра конечного контура при наружной обработке и наибольшего диаметра – при внутренней обработке.
Цикл L09 применятся в случае, когда заготовка имеет форму, близкую к конечному контуру (например, поковка). В этом случае обработка ведется параллельно конечному контуру детали. Циклы L08 и L09 заканчиваются в конечной точке описания детали. Частота вращения шпинделя не восстанавливается. При обработке конечного контура изменение частоты вращения шпинделя происходит между кадрами. Если конечный контур детали для цикла L09 начинается с фаски, галтели или конуса, то необходимо программировать в начале контура условную цилиндрическую ступень длиной равной расчетной длине припуска по координате Z.
Перед программированием цикла L10 (кадр 020) необходимо запрограммировать исходную точку цикла, координаты которой должны совпадать с координатами начала конечного контура.
Перед программированием цикла L11 необходимо определить участки программы для повторения и число повторения.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Изучить особенности составления управляющей программы для системы ЧПУ 2P-22, методики ввода информации с пульта управления и методики визуального контроля и редактирования УП.
Пример № 1. Разработка УП для обработки детали № 1 «Опора фасонная».
При разработке УП реализуется технологический процесс, предусматривающий обработку детали из проката диаметром 80мм (рис. 1).
Обработка детали включает: черновую обработку; чистовую обработку; сверление отверстия; точение канавки; нарезание резьбы.
Разработанная УП в соответствии с рекомендованной методикой заносится на бланк записи программы.
Пример № 2. Разработка УП для обработки детали № 2 “Кольцо фасонное”.
При разработке УП реализуется технологический процесс, предусматривающий обработку детали из заготовки, выполненной методом литья по выплавляемым моделям (рис. 2).
Обработка детали включает: обработку наружной фасонной поверхности; обработку внутренней ступенчатой поверхности;
Разработанная УП в соответствии с рекомендованной методикой заносится на бланк записи программы.
Рис. 1. Опора фасонная
Рис. 2. Кольцо фасонное
Управляющая программа для детали № 1 (рис. 1):
| 001 Т1 S3160 F0,35 ПС |
| 002 X80 Z2E ПС |
| 003 G10 ПС |
| 004 L08 A1 P2,5 ПС |
| 005 X30 ПС |
006 Z0 ПС 
|
| 007 X 29,8 C2,5 ПС |
| 008 Z – 26 ПС |
| 009 X32 ПС |
| 010 W10 Q3 ПС |
| 011 X50 Q4 ПС |
| 012 Z – 48 ПС |
| 013 X66 W – 16 ПС |
| 014 W – 15 ПС |
| 015 X79 W – 25 ПС |
| 016 X81 M 17 ПС |
| 017 G11 ПС |
| 018 Т2 S3630 F0,1 ПС |
| 019 X30 Z2E ПС |
| 020 L10 B6 ПС |
| 021 T5 S3180 F0,08 ПС |
| 022 X0 Z2E ПС |
| 023 L06 P20 W – 136 ПС |
| 024 T3 S3200 F0,12 ПС |
| 025 X33 Z – 26E ПС |
| 026 L02 D1 X26 A6 P6 ПС |
| 027 T4 S3200 F0,1 ПС 028 X29,8 Z2E ПС |
| 029 L01 F2 W – 24 X26,5 A0 P0,8 C0,5 ПС |
| 030 М02 ПС |
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Составить программу обработки детали с использованием автоматизированных постоянных циклов по адресам L 01 – L 11.
2. Запрограммировать работу главного привода в режиме поддержания постоянной скорости резания.
3. Подготовить (устно или письменно) комментарии к каждому кадру управляющей программы с учетом технологии токарной обработки.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Дать краткую характеристику микропроцессорной системы ЧПУ 2Р-22, описать ее технические возможности.
2. Какая математическая зависимость используется при обработке алгоритма поддержания постоянной скорости резания по адресу G 10? Как осуществляется изменение частоты вращения шпинделя при изменении диаметра обработки детали?
3. Как происходит диалог оператора с системой ЧПУ по адресам L 01, L 02, L 06, L 08?
4. Прокомментировать наиболее часто используемые технологические команды по адресу М.
5. Как программируется обработка фасок под углом 45о?
6. Как задается дуга окружности в управляющей программе?
7. ВОПРОСЫТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Корпус УЧПУ должен быть заземлен.
2. Подключение УЧПУ к электрошкафу станка и станку производить при отключенном питании сети.
3. Во время эксплуатации двери шкафа УЧПУ должны быть закрыты с помощью специального стержня.
4. Открывать УЧПУ, производить замену блоков, производить перекоммутацию можно только при отключенном напряжении питания сети.
5. Включение УЧПУ производится с разрешения преподавателя.
6. При обнаружении неисправностей в УЧПУ, соединительных элементах и т.д. выключить питание и поставить в известность преподавателя.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ОТРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛУ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ГЛАВНОГО ПРИВОДА СТАНКОВ С ЧПУ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с методами задания и отработки технологических команд по адресу "М" (вспомогательные) и "S" (число оборотов шпинделя) в станках токарной и фрезерной групп с устройствами числового программного управления (УЧПУ) микропроцессорного типа. Получить начальный опыт составления логических схем электроавтоматики и опыт их реализации.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Работа состоит в изучении способов задания технологических команд "М" и "S" и их дешифрации и передачи к исполнительным устройствам станков в системах ЧПУ, которые используют микропроцессорную систему управления в сочетании с электроавтоматикой станка.
Ставится задача составлений уравнений, которые могут быть реализованы в системах управления станками с помощью программируемых контроллеров (ПК) или шифраторов различных типов.
Результатом выполненной работы считается отчет в виде разработанного логического уравнения для управления исполнительными устройства станка (таблицы) и принципиальная схема реализации этого уравнений по адресу "М" и "S",с подробным комментарием (устно или письменно) любой команды.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТЫ
3.1 Задание и отработка команды по адресу "М"
Программирование технологических команд М, S выполняется по единой структуре, т.е. сначала задаётся адрес (М или S), после которого следуют разряды цифровой информации. Адрес М (вспомогательная функция) в станках токарной группы может иметь один или два разряда цифровой информации (в системе ЧПУ "Злектроника-НЦ-31", функции МЗ, М4, М5, М30, М38, М39, М40) и, как правило, два разряда в станках фрезерной группы (функции М03, М04... М13, М14).
Всего вспомогательных функций может быть 99 (М99), но для схемы ЧПУ каждого конкретного станка число их ограничено необходимым минимумом. В табл. 1 приведены вспомогательные функции для фрезерного станка с ЧПУ (таблица состояний) и уравнение логики для выходных команд.
Как известно, технологические команды выдаются из УЧПУ двумя разрядами в двоично-десятичном коде. Таблицу состояний (табл. 1) заполняют следующим образом: наличию сигнала соответствует – 1, его отсутствию – 0.
Формулы выходных дешифрированных команд представляют собой логические произведения входных переменных. Дешифраторы, реализующие полные конъюнкции входных переменных, называют полными, например полные конъюнкции команд:
М03 = 
М0;
М09 = 
М0.
В данном случае дешифрируется двоично-десятичный код, в котором, в силу его назначения, не могут быть использованы все возможные комбинации входных переменных. Так как при помощи входных переменных разряда единиц 01; 02; 04 и 08 могут быть заданы десятичные цифры только от 0 до 9, то, очевидно, что старший разряд 08 не может присутствовать одновременно с разрядами 02 и 04. Это обстоятельство при дешифрации двоично-десятичных кодов позволяет строить упрощённые или неполные дешифраторы.
Таблица 1
Вспомогательные функции для фрезерного станка
| Команда | Код команды | Разряды двоично – десятичного кода адреса М | Уравнение | |||||
| М0 | ||||||||
| Шпиндель: вправо | М03 | 01  02   М0
| ||||||
| Влево | М04 |   04 М0
| ||||||
| Стоп | М05 | 01 04 М0
| ||||||
| Смена инструментов | М06 | 02 04 М0
| ||||||
| Включение охлаждения | М08 | 08 М0
| ||||||
| Выключение охлаждения | М09 | 01 08 М0
| ||||||
| Шпиндель с охлаждением вправо | М13 | 01 02 10 М0
| ||||||
| Шпиндель с охлаждением влево | М14 | 04 10 М0
|
Дешифратор команд адреса М, реализованный в соответствии с табл. 1 на интегральных схемах типа И и И-НЕ, приведён на рис. 1, где выдача команд М03 и М04 показана в инверсном виде, что бывает необходимо при записи информации в память типа RS-триггера.
Рис. 1. Дешифратор технологических команд адреса М
Как видно из рис. 2, в позиции 1 при отсутствии команды считывания Мо схема формирует ложный импульс на выходе дешифратора М03. Команда Мо выдаётся УЧПУ с задержкой, которая заведомо превышает время переходных процессов при переключении команд и их разброс, т.е. выдача ложных команд исключается.
Рис. 2. Диаграмма выдачи ЧПУ технологических команд
Исполнительными устройствами для технологических команд по адресу М, приведенным в таблице 1, являются:
1. Для команд М03, М04, М05 – схема управления реверсивным магнитным пускателем привода главного движения, соответственно электрические цепи пусковых кнопок "Пуск вправо" (М03),"Пуск влево" (M04) и общая кнопка "Стоп" (М05).
2. Для команды M06 – электросхема пуска привода устройства смены инструмента, магнитный пускатель – кнопка "Пуск". Остановка устройства смены инструмента по команде М06 происходит автоматически по окончанию цикла смены инструмента и его фиксации в нужном положении.
3. Для команд М08, М09 – электросхема пуска и остановки электропривода насоса подачи СОЖ.
4. Для комбинированных команд М13 и M14, совмещающих функции управления реверсивным магнитным пускателем привода главного движения и включения привода насоса подачи СОЖ – общая совместная схема управления.
3.2 Задание и отработка команды по адресу "S"
Символ "S" в управляющей программе станков с ЧПУ применяется для задания скорости вращения шпинделя. Конечным адресатом (исполнительным устройством) этой информации является электропривод главного движения станка (шпиндель с закреплённой в нем обрабатываемой деталью в токарных станках и режущим инструментом во фрезерных и сверлильных станках).
Формат слова представляется адресом "S" идвумя или тремя разрядами десятичных цифр. В некоторых случаях, когда ряд нормализованных частот вращения шпинделя не кодируется специальным кодом, а представляет десятичное число от двух до четырёх знаков (например, главный привод токарных станков 16К20ФЗ с системой ЧПУ 2P22), эти числа, обозначающие обороты шпинделя, проставляются вслед за адресом S.
Например: S128... S2800... S32240.(табл. 2). Причём в этой системе первая цифра после адреса S … S1 …; S2...; S3... обозначает номер механического поддиапазона коробки скоростей, который устанавливается вручную и системой ЧПУ не воспринимается. Отрабатываются только цифры, идущие вслед за номером поддиапазона: 28 об/мин, 800 об/мин, 2240 об/мин.
В системе ЧПУ "Электроника-НЦ-31" тот же ряд чисел оборотов главного привода токарных станков кодируется 24 символами с адресом S от S7 до S99 (табл. 3) с обязательным указанием номера механического поддиапазона коробки скоростей 1-М38, 2-М39, 3-М40. Число ступеней – 72, φ = 1,12, где φ – знаменатель геометрической прогрессии в нормальном ряду чисел оборотов коробки скоростей. Ступень диапазона задается командой "М".
Таблица 2
Числа оборотов шпинделя в коробке скоростей токарного ставка
16К20ФЗ с системой ЧПУ 2Р22
| Диапазон | Диапазон | ||||
| Число оборотов шпинделя в минуту | Число оборотов шпинделя в минуту | ||||
| 22,4 | |||||
| 31,5 | |||||
В управляющей программе системы ЧПУ "НЦ-31" те же числа оборотов, что и для станка с системой 2Р22 будут заданы словами в кадре: M38S9; M39S88; M40S99 и т.д. Такая же разновидность задания команд по адресу "S" встречается и у микропроцессорных систем ЧПУ фрезерных станков, снабженных следящим приводом главного движения (рис. 3).
В приведенных таблицах ряд чисел оборотов коробки скоростей токарных станков и станков других груш задается не механическим способом (блоком шестерен), а электрическим способом путем подачи сигнала на управляемый двигатель (задатчик скорости) от программы.
Таблица 3
Числа оборотов шпинделя в коробке скоростей и их коды
для токарного станка 16К20Ф3 с системой ЧПУ "Электроника – НЦ-31"
| Скорость | Диапазоны | Скорость | Диапазоны | ||||
| 1 - М38 | 2 - М39 | 3 - М40 | 1 - М38 | 2 - М39 | 3 - М40 | ||
| S7 | 22,4 | S28 | |||||
| S8 | S31 | ||||||
| S9 | S35 | ||||||
| S10 | 31,5 | S40 | |||||
| S11 | S44 | ||||||
| S12 | S50 | ||||||
| S14 | S55 | ||||||
| S16 | S62 | ||||||
| S18 | S71 | ||||||
| S20 | S80 | ||||||
| S22 | S88 | ||||||
| S25 | S99 |
Электроприводы главного движения станков в микропроцессорных системах ЧПУ выполняются реверсивными. Они могут быть выполнены как по системе "тиристорный преобразователь постоянного тока – двигатель постоянного тока", так и по системе "тиристорный или тиристорно-транзисторный преобразователь частоты – короткозамкнутый асинхронный двигатель". В обоих случаях применено двухзонное регулирование.
3.3 Электропривод главного движения станков с ЧПУ
Рассмотрим в качестве примера систему "Кемтор", основной вариант электропривода главного движения станков с ЧПУ, разработанный и выпускаемый болгарскими специалистами. Система "Кемтор" предназначена для управления механизмами главного движения токарных, фрезерных и других станков. Она представляет собой тиристорный электропривод постоянного тока с двигателем независимого возбуждения (рис. 3). Якорный преобразователь электропривода "Кемтор" выполнен по безтрансформаторной схеме с анодными реакторами, защищающими его от коммутационных токов. Силовая часть построена по двухмостовой реверсивной схеме выпрямления. Для питания цепи обмотки возбуждения предусмотрен маломощный однофазный трансформатор с двухполупериодной полууправляемой схемой выпрямления.
Система автоматического регулирования выполнена по двух контурной схеме подчиненного регулирования, управление реверсивным преобразователем – раздельное. Для обеспечения оптимального быстродействия применен принцип упреждающего токоограничения. Предусмотрен комплекс электронных защит и цепей сигнализации.
Структурная схема привода главного движения типа "Кемтор" горизонтально-фрезерного станка ГФ-1800 содержит: станок ГФ-1800: 1 – задатчик интенсивности разгона и торможения; 2 – регулятор скорости; 3 – блок токоограничения; 4 – блок выделения модуля; 5 – блок ограничения момента; 6 – регулятор тока; 7 – блок задания при нулевой скорости; 8 – логический блок раздельного управления; 9 – система импульсно-фазового управления; 10 – корректирующая цепь; 11 – датчик тока якоря; 12 – блок выделения модуля частоты вращения; 13 – сетевой дроссель; 14 – трансформатор тока; 15 – реверсивный выпрямитель якорного напряжения; 16 – блок выделения модуля якорного напряжения; 17 – корректирующая цепочка; 18 – регулятор тока обмотки возбуждения; 19 – система импульсно-фазового управления цепи обмотки возбуждения; 20 – выпрямитель питания обмотки возбуждения.
Регулирование скорости двигателя – двухзонное. В первой зоне от нулевой частоты вращения до номинальной n н регулирование производится изменением напряжения якоря т.е. при постоянстве момента M = const, а во второй от N ном до N max ослаблением магнитного потока т.е. при постоянстве мощности P = const.
Рис. 3. Структурная схема привода главного движения типа «Кемтор»,
станок ГФ-1800
Обеспечивается общий диапазон регулирования 1:1000, в том числе при постоянстве предельной мощности до 1:3,5, что соответствует требованиям, предъявляемым к приводам главного движения токарных, фрезерных и других станков. В качестве двигателя используется электромашина типа МР132М мощностью 11 кВт, N ном = 1000 и N max = 3500 об/мин, с двумя механическими диапазонами переключения коробки передач (рис. 4).
Схема управления приводом должна обеспечивать последовательность работы. При включении: 1 – задание кода скорости от ручного задатчика или по команде адреса S в режиме работы от УЧПУ; 2 – выдача команды на вращение по или против часовой стрелки от кнопок управления или технологических команд адреса М; 3 – проверка отсутствия блокировок, запрещающих включение привода; 4 – отключение тормозной удерживающей муфты; 5 – включение режима ползучей скорости при несоответствии положения шестерён коробки передач заданной частоте вращения; 6 – переключение и 7 – контроль за коробкой передач; 8 – выключение режима ползучей скорости при завершении переключения; 9 – включение заданной частоты вращения; 10 – формирование ответной команды о завершении цикла включения привода в программном режиме.
При реверсе: 1 – выдача команды на реверс от кнопки управления в наладочном режиме или команды адреса М при управлении от УЧПУ; 2 – реверсирование привода; 3 – формирование ответной команды в программном режиме.
При остановке: 1 – выдача команды на остановку от кнопки управления или команды адреса М; 2 – включение торможения привода; 3 – контроль за снижением частоты вращения шпинделя; 4 – реверсирование при левом вращении и выдача разрешения на работу датчика точной остановки при снижении частоты вращения до значения ползучей скорости; 5 – останов с ориентацией шпинделя; 6 – включение тормозной удерживавшей муфты; 7 – формирование ответной команды о завершении цикла торможения при остановке в программном режиме.
Рис. 4. Лучевая диаграмма коробки передач станка ГФ–1800
3.4 Логические уравнения для управления скоростью вращения привода главного движения
Рассмотрим логические уравнения, которые касаются управления задатчиком скорости (управляемого делителя) при работе схемы электропривода от ЧПУ:
1. Включение механических диапазонов МД1 и МД2;
2. Включение ползучих скоростей ПС1 и ПС2;
3. Включение рабочей скорости PC.
3.4.1. Включение механических диапазонов МД1 и МД2:
В кинематической схеме коробки передач предусмотрено два диапазона (рис. 4): первый – от 20 до 800 об/мин, второй – от 1000 до 4000 об/мин. Их переключение осуществляется электрогидравлическими золотниками. На синтез схемы управления механическими диапазонами и ползучей скорости влияет идеология, выбранная разработчиком при организации схемы торможения с ориентацией шпинделя. Здесь могут быть такие варианты.
1) При остановке шпинделя осуществляется переключение коробки передач на первый диапазон. В этом случае для достижения стабильности ориентации достаточна одна фиксированная ползучая скорость. Недостатком варианта является увеличение числа переключений.
2) При остановке шпинделя коробка передач остается включённой на том диапазоне, который был задан для включения рабочей скорости. Здесь для каждого диапазона предусматривают ползучую скорость такой величины, чтобы она обеспечивала постоянство частоты вращения выходного вала шпинделя, где установлен датчик ориентации.
Эти же ползучие скорости следует использовать и при переключении диапазонов. Если коробка передач имеет три-четыре диапазона, то для уменьшения разброса частоты вращения валов при переключении диапазонов можно задавать одну фиксированнуюсреднюю ползучую скорость. Естественно, что при остановке шпинделя каждому диапазону должна соответствовать своя ползучая скорость. Такой алгоритм управления следует считать лучшим с технической точки зрения, но он ведёт к усложнению схемы электроавтоматики.
Примем вариант с запоминанием положения шестерён коробки передач с двумя ползучими скоростями, раздельными для каждого диапазона. При такой идеологии следует предусмотреть также автоматическое включение нужного электромагнита при подаче питания на схему электрооборудования, чем исключается "ненужное" переключение коробки передач. Уравнение памятей включения диапазонов для релейно-контактного варианта:
МД1 = (S1+МД1)∙ 
МД2 = (S2+МД2)∙ 
Для первого диапазона
S1 = Д1∙ЗВ + КД1∙НУ,
где Д1 – задание механического диапазона;
КД1 – сигнал контроля включения первого диапазона;
НУ – начальная установка триггеров.
Первый диапазон (рис. 4) лежит в зоне кодов скорости S28…S58. Если применить двухступенчатый дешифратор кода скорости S, то для первого диапазона
Д1 = S20д + S30д + S40д +S50д,
где индекс "д" – определяет ступень дешифрации десятков.
Аналогично для второго диапазона
S2 = Д