1.4. Системы числового программного управления (чпу)

Рис. 1.11

Числовое программное управление станком – управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в цифровой форме. УП – совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

Система ЧПУ – совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление (рис. 1.11). Устройство ЧПУ – устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные приводы и механизмы станка в соответствии с УП и информацией обратной связи.

По технологическому признаку различают позиционные и контурные системы ЧПУ. Позиционные системы ЧПУ обеспечивают перемещения рабочих органов станка в отдельные точки, при этом траектория движения значение не имеет. Позиционное управление необходимо при выполнении сверлильной и расточной обработки. Контурные системы ЧПУ обеспечивают управление перемещением по заданной траектории и с заданной скоростью подачи, в этом случае имеется непрерывная функциональная связь между перемещениями рабочих органов станка по различным координатам. Контурное управление необходимо при выполнении фрезерной и многих видов токарной обработки. Многооперационные станки с ЧПУ оснащаются комбинированными системами управления, обеспечивающими как позиционное, так и контурное управление.

Системы числового программного управления являются основным средством автоматизации в современном машиностроительном производстве.

2. Общая характеристика задач программного управления

2.1. Задачи управления устройства чпу

Функции устройства ЧПУ определяют через его необходимые внешние взаимодействия. Устройство ЧПУ выступает как управляющий автомат по отношению к собственному объекту (технологическому оборудова-

Рис. 2.1

Рис. 2.2

нию), одновременно оно со станком является объектом управления в окружающей производственной среде. Взаимодействие системы ЧПУ с объектом-оборудованием состоит в управлении формообразованием детали (геометрическая задача ЧПУ), в управлении рабочим процессом оборудования (технологическая задача ЧПУ), в управлении дискретной автоматикой станка (логическая задача ЧПУ). Взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача ЧПУ) проявляется в диалоге с оператором и информационном обмене с управляющей ЭВМ более высокого ранга.

Геометрическая задача исторически возникла первой и в ранних устройствах ЧПУ было единственной. Для автоматического оборудования получить изделие соответствующего чертежу является по сути необходимой, но не всегда достаточной задачей. Геометрическая задача прежде всего сводилась к интерполяции, поэтому устройство ЧПУ первого поколения часто называли интерполяторами.

Автоматизация на станке многочисленных вспомогательных действий (переходов), таких как зажим-разжим, подвод-отвод, переключения, пуск-останов, смена инструмента привело к появлению логической задачи управления. В логической задаче обилие операций составляет ее специфику, которая проявляется в большом количестве дискретных обменных сигналов между системой управления (устройством ЧПУ) и объектом.

Если основной рабочий процесс становится объектом управления (для его поддержания или оптимизации), то решается технологическая задача управления. Автоматическое поддержание рабочего процесса характерно для электрохимической обработки, оно осуществляется управлением источником тока и приводами подачи электродов-инструментов. Оптимизация рабочих процессов возможно при точении или фрезеровании путем управления подачей и скоростью резания с целью повышения производительности обработки и снижения затрат.

Терминальная задача ЧПУ поддерживается системой управления (устройством ЧПУ) или персональным компьютером. Информационный обмен с ЭВМ необходим в интегрированной пространственно-распределенной системе управления, имеющей признаки логической вычислительно-управляющей сети. Диалог с оператором охватывает управление в различных режимах, операции с управляющей программой ЧПУ, действие системного характера.