Числовое программное управление

Числовым программным управлением (ЧПУ) станком, роботом, другим объектом называется способ управления на основе априорно составленной управляющей программы, основные показатели которой заданы в цифровой форме.

Управляющая программа представляет собой совокупность команд на проблемно-ориентированном языке программирования, которая соответствует заданному алгоритму функционирования станка, робота, другого объекта по выполнению технологических, транспортных, вспомогательных операций.

Устройство ЧПУ – это устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы объекта в соответствии с управляющей программой, алгоритмами ее обработки и информацией о состоянии управляемого объекта.

Система ЧПУ – это совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление объектом.

Рисунок 1 - Структура системы ЧПУ

Контурное ЧПУ есть такое управление, при котором перемещение рабочих органов объекта происходит по заданной траектории и с заданной контурной скоростью. Движение по заданной траектории предполагает интерполяцию, т.е. получение (расчет) координат промежуточных точек движения рабочих органов объекта на плоскости или в пространстве. Контурная скорость представляет собой результирующую скорость подачи рабочего органа объекта, вектор которой равен геометрической сумме векторов скоростей перемещения этого органа вдоль осей координат объекта.

Позиционное ЧПУ – это такое управление, при котором целью является перемещение рабочих органов объекта в заданные точки, причем ни траектория, ни скорость такого движения не определены.

Прямоугольные ЧПУ - системы, которые обеспечивают перемещение по программе исполнительных органов объекта поочередно вдоль его осей координат на заданное расстояние. Эти системы используются на токарных, фрезерных станках для обработки ступенчатых поверхностей, отверстий сверления, нарезания резьбы.

Цикловым программным управлением станком, роботом, другим объектом называется способ управления на основе априорно составленной управляющей программы, основным содержанием которой является описание дискретного процесса из конечного множества законченных операций с установлением для них отношений следования и параллелизма. Устройство циклового программного управления получает на вход сигналы, свидетельствующие о наступлении условий смены операций, а на выходе формирует воздействия на исполнительные органы объекта, инициирующие выполнение операций.

Функции устройств ЧПУ:

- управление формообразованием детали (геометрическая задача ЧПУ);

- управление дискретной автоматикой станка (логическая задача ЧПУ);

- управление рабочим процессом (технологическая задача ЧПУ);

- взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача ЧПУ) (диалог с оператором и информационный обмен с управляющей ЭВМ более высокого ранга).

Рисунок 3 - Модульная архитектура систем ЧПУ на прикладном уровне

Элементы и классификация фрезерных станков с ЧПУ

По своей конструкции и внешнему виду станки с ЧПУ похожи на обычные станки. Единственное внешнее отличие этих двух типов станков заключается в наличие у станка с ЧПУ устройства числового программного управления (УЧПУ), которое часто называют стойкой ЧПУ.

Рисунок 1 - Токарный станок

Рисунок 2 - Токарный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ состоит из следующих элементов:

1. Станина - предназначена для крепления всех узлов и механизмов станка.

2. Рабочий стол – предназначен для закрепления заготовки и различных технологических приспособлений.

3. Направляющие – предназначены для осуществления перемещения рабочего стола в продольном (влево/вправо) и поперечном (вперед/назад) направлениях.

4. Шпиндель - предназначен для зажима режущего инструмента и придания ему главного движения резания - вращения.

5. Колонна – служит для закрепления шпинделя, может перемещаться в вертикальном направлении (вверх/вниз).

6. Защитные кожухи - необходимы для обеспечения безопасности. Они защищают оператора станка от летящей стружки и смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), которая подается в зону обработки под давлением.

7. Дверца - обеспечивает доступ в рабочую зону станка.

8. Магазин инструментов барабанного типа – предназначен для хранения и смены режущих инструментов.

9. Приводы подач - для реализации перемещения исполнительных органов станка.

10. Датчики – обеспечивают систему управления информацией о реальной позиции исполнительного органа станка, скорости двигателей и состояния частей станка.

11. Система ЧПУ – предназначена для автоматического управления станком на основе управляющей программы.

Рисунок 3 - Станок с ЧПУ

Фрезерные станки можно классифицировать по различным признакам.

По расположению шпинделя:

1. Вертикальные.

2. Горизонтальные.

По количеству управляемых осей (степеней свободы):

1. Однокоординатные.

2. Двухкоординатные.

3. Многокоординатные (3-х, 4-х, 5-ти и более координатные).

Ось шпинделя всегда является осью Z и направлена на инструмент. Оси X и Y – перпендикулярные направления перемещения режущего инструмента в плоскости стола. Оси А, В, С – это вращение вокруг осей X, Y, Z.

По типу стола:

1. С неподвижным столом.

2. С подвижным столом.

Наиболее распространенной является компоновка станка, где оси X и Y реализованы перемещением стола относительно шпинделя. Для обработки крупногабаритных деталей и для улучшения обзора рабочей зоны изготавливают станки, где стол неподвижен, а вся шпиндельная бабка перемещается относительно него.

Многокоординатные станки различаются по способу реализации 4, 5 и более осей:

1. С поворотным столом.

2. С поворотной головкой.

Рисунок 1 –Станки с поворотной головкой и поворотным столом

Рисунок 4 – Работа СОЖ

Рисунок 5 - Автоматическая смена инструмента

Дата добавления: 2014-01-06