Понятие Управляющая программа.

Станок с ЧПУ условно можно разделить на две части: металлорежущий станок в программном исполнении и система числового программного управления (СЧПУ). Под СЧПУ понимают совокупность специализированных средств, необходимых для осуществления числового программного управления станком. Из этих средств в первую очередь, следует выделить устройство числового программного управления (УЧПУ), двигатели приводов подач станка и датчики обратной связи.

УЧПУ предназначено для выдачи управляющих воздействий рабочим органам станка в соответствии с программой управления станком. Это устройство монтируется рядом со станком в одном или двух шкафах или размещается непосредственно на станке в подвесных пультах управления.

Двигатели приводов подач, используемые в станках с ЧПУ, имеют специальную конструкцию и предназначены для работы с конкретными устройствами числового программного управления, поэтому они являются составной частью системы числового программного управления.

Датчики обратной связи — устройства, с помощью которых собирается информация обратной связи, т. е. информация, источником которой является сам технологический процесс. К этой информации относятся данные о фактическом положении и скорости движения рабочего органа, о размере обрабатываемой поверхности, о температурных и силовых деформациях в технологической системе, о температуре в зоне резания и т. д.

Все данные, необходимые для обработки заготовки на станке, устройство числового программного управления (УЧПУ) получает от управляющей программы (УП).

Под управляющей программой понимают последовательность команд на языке программирования, обеспечивающих заданное функционирование рабочих органов станка. Фиксируют эти команды на программоносителе, в качестве которого, применяют электронные карты памяти, перфокарты, перфоленты, магнитную ленту и др..

Характерной особенностью ЧПУ является то, что информация о траектории движения инструмента, скорости резания, подачи и других технологических командах задается в виде цифр, закодированных в определенной последовательности на выбранном программоносителе.

Управляющая программа (УП) — это записанная на программоноситель в закодированном цифровом виде маршрутное операционная технология на конкретную деталь с указанием траекторий движения инструмента. Изготовление УП (менее, трудоемкое и более дешевое, чем изготовление кулачков шаблонов, копиров и чертежей) и сводится к написанию маршрутно-операционной технологии, расчетам траекторий перемещения инструментов и записи на программоноситель; большую часть этой работы можно автоматизировать.

Каждому символу на программоносителе соответствует определенное расположение кодов и знаков, например, на перфокарте количество и расположение пробитых отверстий.

Стандартная восьмидорожечная перфолента с основными размерами и нанесенным кадром управляющей программы

 

отверстия транспортной дорожки рабочие отверстия

 

восьмидорожечная перфолента имеет ширину (25,4 ±0,05) мм и толщину (0,1 ± 0,008) мм, изготовлена в основном из бумаги или других материалов. Перфолента имеет транспортную дорожку, которая расположена между третьей и четвертой кодовыми дорожками со стороны базового края перфоленты. Шаг перфорации и расстояния между кодовыми дорожками (2,54 ± ±0,05) мм. Диаметр отверстий транспортной дорожки (1,17±0,025) мм, а диаметр отверстий кодовых дорожек (1,83 ±0,05) мм.

 

Управляющая программа записывается на определенном языке, так называемом языке кодирования, под которым понимают набор определенных символов и правил, комбинацией которых можно выразить любой текст, содержащий необходимые для управления станком геометрические и технологические команды, на понятном для ЧПУ языке.

Кодирование УП для станков с ЧПУ производится по ГОСТ 13052—74 и Международной системе ISO, например в станках с ЧПУ при использовании восьмидорожечной перфоленты и двоично-десятичной системы кодирования цифровой информации применяют систему ISO— 7BIT. Для записи адресов используют латинские буквы. Вспомогательные указания («начало программы», «конец кадра», «обратная перемотка» и т. п.) задают отдельными символами или их сочетаниями. Для кодирования информации используют семь дорожек. Восьмая дорожка служит для пробивки контрольного символа в случае, если в самой кодовой комбинации число пробивок нечетное. Такой контроль на четность пробивок в строке позволяет выявить большую часть ошибок, допущенных при перфорации.

 

При подготовке УП используют системы координат станка, детали и инструмента.

В соответствии в рекомендациями ISO за стандартную принята система координат станка. Положительные направления осей координат в станках с ЧПУ определяют по правилу правой руки. Большой палец указывает положительное направление оси X, указательный — оси Y, средний — оси Z.

 

Определение направления осей координат в станках с ЧПУ по правилу правой руки (а); положительные направления осей X, Y и Z и положительные направления вращений вокруг этих осей (б)

 

Считывание информации с программоносителя - перфоленты может осуществляться следующими способами:

1. При электрическом способе считывания контактные щетки при наличии отверстия в перфоленте вступают в контакт с барабаном и выдают сигнал в схему автоматики. Метод обеспечивает достаточно высокое быстродействие, но имеет низкую надежность из-за возможности загрязнения щеток.

2. В электромеханических системах считывания перфолента ощупывается шариками, поджимаемыми к ней пружинами через штифты. При наличии пробивки замыкаются соответствующие контакты, передается команда в схему автоматики станка и выдается сигнал большой величины. Способ имеет низкую надежность и малое быстродействие.

3. Наиболее распространены фотоэлектрические системы считывания. При наличии пробивки от лампы через линзу срабатывает фотоэлемент и выдает команду в систему автоматики.

Такие системы имеют высокое быстродействие (до 1000 знаков) и высокую надежность. Но при этом имеют малый сигнал и малую помехозащищенность.

В станках с ЧПУ имеет место замкнутая система, т. е. два потока информации: один — со считывающего устройства, другой — от датчика действительного перемещения или положения рабочего органа.

При считывании программы на выходе считывающего устройства появляются командные сигналы. После необходимых преобразований блок согласования направляет соответствующий сигнал в сравнивающее устройство замкнутой системы.

Блок-схема замкнутой системы ЧПУ

Рис. 10.24. Блок-схема замкнутой системы ЧПУ:

1 — считывающее устройство, 2 — программоноситель(перфолента), 3 — электронный кодовый преобразователь, 4 — сравнивающее устройство, 5 — дешифратор и усилитель, 6 — исполнительный двигатель, 7 — датчик обратной связи

 

Замкнутая система состоит из сравнивающего устройства, в которое поступают задающие сигналы и сигналы обратной связи, дешифратора и усилителя, исполнительного двигателя и датчика обратной связи.

Роль датчика заключается в том, чтобы измерить действительное перемещение или положение рабочих органов и преобразовать его в соответствующие сигналы обратной связи.

В сравнивающем устройстве сигналы обратной связи, характеризующие действительные перемещения, сопоставляются с сигналами, соответствующими заданию программы. При наличии рассогласования между ними на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал, который после преобразования его, например, в напряжение, поступает к двигателю и исполнительному устройству.

Последнее перемещает рабочий орган станка в нужном направлении. Как только величина действительного перемещения станет равной величине заданного перемещения, сигнал на выходе сравнивающего устройства исчезнет и движение прекратится.