Международная классификация УЧПУ

В соответствии с международной классификацией все УЧПУ по уровню технических возможностей делятся на следующие основные классы: NC (Numerical Control); SNC (Stored Numerical Control); CNC (Computer Numerical Control); DNC (Direct Numerical Control); HNC (Handled Numerical Control); VNC (Voice Numerical Control) и PCNC (Personal Computer Numerical Control).

Системы класса NC. Выпуск систем этих классов уже прекращен. Это наиболее простые системы управления с ограни­ченным числом информационных каналов. В составе этих систем от­сутствует оперативная ЭВМ. Внешним признаком УЧПУ классов NC и SNC является способ считывания и отработки УП.

В системах класса NC принято покадровое чтение перфоленты: после включения станка и УЧПУ читаются первый и второй кадры программы; станок начинает выполнять команды первого кадра, в это время информация второго кадра программы на­ходится в запоминающем устройстве УЧПУ; после выполнения перво­го кадра станок начинает отрабатывать второй кадр, который для это­го выводится из запоминающего устройства; в процессе отработки станком второго кадра устройство читает третий кадр программы, и т. д.

Основным недостатком этого режима работы является то, что для обработки каждой следующей заготовки приходится вновь читать все кадры перфоленты, в процессе тако­го чтения нередко возникают сбои из-за недостаточно надежной рабо­ты считывающих устройств. Вероятность сбоев объясняется также очень большим числом кад­ров перфоленты, поскольку для работы таких систем в программе должно быть записано каждое элементарное действие станка, кроме того, перфолента быстро изнашивается и за­грязняется. А если в кадре записаны действия, которые станок выполняет очень быстро, то УЧПУ за это время может не успеть прочитать сле­дующий кадр.

Системы класса SNC. Эти системы сохраняют все свойства сис­тем класса NC, но отличаются от них увеличенным объемом памяти. Системы класса SNC позволяют прочитать все кадры программы и разместить информацию в запоминающем устройстве большой емко­сти. Перфолента читается только один раз перед обработкой всей пар­тии одинаковых деталей и поэтому мало изнашивается. Все заготовки обрабатываются по сигналам из запоминающего устройства, что резко уменьшает вероятность сбоев, а следовательно, и брак деталей. В настоящее время УЧПУ класса SNC также не выпускаются.

Системы класса CNC. УЧПУ на базе ЭВМ, совмещающих функции управления станком и решение почти всех задач подготовки УП. В УЧПУ класса CNC даже пер­вого поколения резко возрастают возможности по сравнению с УЧПУ классов NC и SNC.

Основу УЧПУ классов CNC составляют ЭВМ, запрограммирован­ная на выполнение функций ЧПУ. В системах класса CNC возможно изменять и корректировать в период эксплуатации как УП обработки детали, так и про­граммы функционирования самой системы в целях максимального учета особенностей данного станка.

В устройство CNC УП может быть введе­на с перфоленты, с дискеты или по каналу внеш­ней связи, и вручную с пульта УЧПУ. Ряд систем имеет встроенную СПП и т.д. Это приводит к резкому уменьшению числа кадров УП, к сокращению сроков ее подготовки и к соответствующему повышению надежности работы станка. Системы класса CNC позволяют достаточно просто выполнять в режиме диалога доработку и отладку УП и их редактирование.

Системами класса DNC можно управлять непосредственно от центральной ЭВМ, минуя считывающее устройство станка. Однако наличие ЭВМ не означает, что необходимость в УЧПУ у стан­ков полностью отпадает. В одном из наиболее распространенных вари­антов систем DNC каждый вид оборудования на участке сохраняет свои УЧПУ классов NC, SNC, CNC.

В функции DNC входит управление и другим оборудованием авто­матизированного участка, например автоматизированным складом, транспортной системой и промышленными роботами, а также решение некоторых организационно-экономических задач планирования и диспетчеризации работы участка. УП для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ, управляющей группой станков, откуда они передаются на станки по каналам связи.

Оперативные УЧПУ класса HNC позволяют ручной ввод программ в электронную память ЭВМ УЧПУ непосредственно прямо с ее пуль­та. Программа, состоящая из достаточно большого числа кадров, легко набирается и исправляется с помощью пульта УЧПУ. После отладки она фиксируется до окончания обработ­ки партии. Современные УЧПУ класса HNC построены на базе лучших УЧПУ класса CNC и отличаются от них отсутствием ус­тройств для ввода УП с перфолент, но они имеют входы для их подключения. Эти устройства позволяют вести программирование с пульта УЧПУ в режиме диа­лога.

В общем случае такие системы позволяют вести под­готовку УП непосредственно у станка по чертежу детали. Ряд УЧПУ позволяют вести программирование параллельно с ра­ботой станка.

УЧПУ класса VNC позволяют вводить информацию непосредст­венно голосом. Принятая информация преобразуется в УП и затем в виде графики и текста отображается на дисплее. УЧПУ класса VNC не получили распространения в промышленности.

УЧПУ класса PCNC являются дальнейшим развитием устройств класса CNC и его подклассов и разновидностей. Если устройства класса CNC базируются на специализированных управляющих ЭВМ, специально разработанных для этой цели, то устройства класса PCNC построены на базе серийных персональных компьютеров (PC). Такое решение позволило существенно упростить и сократить время разработки УЧПУ, и как следствие – их стоимость, а унификация интерфейсов материнской платы PC привела к унификации интерфейсов остальных компонентов СЧПУ, что в итоге позволило достигнуть почти полной их взаимозаменяемости в рамках группы станка.

В настоящее время УЧПУ PCNC делятся по особенностям архитектуры на четыре подкласса PCNC-1…PCNC4, а также любительские устройства PCNC-Hobby. Кроме того, из класса PCNC «вырос» уже достаточно самостоятельный класс устройств DMC (Distributed Motion Control), представляющих собой распределенную систему управления, построенную на ПЛК, объединенных общей локальной сетью.

СИСТЕМА «УЧПУ-СТАНОК»

 

Упрощенная структурная схема управления станком с ЧПУ приведена на рис. 1. В качестве при­мера показано устройство ЧПУ трехкоординатного вертикально­го сверлильно-расточного станка с револьверной головкой. Устройство 1 ЧПУ состоит из следующих основных узлов: блока 2 ручно­го управления и сигнализации, блока 3 считывания информации, кодового преобразователя 7, блока 4 технологических команд, блока 5 управления приводами продольной и вертикальной пода­чи, а также приводом шпинделя; блока 6 управления приводом поперечной подачи, кабеля 8 управления технологическими ко­мандами, силового блока 9 релейных (дискретных) команд, ка­белей передачи команд на электрооборудование станка 10,связи с приводами продольной и вертикальной подачи, а также с при­водом шпинделя 11,связи с двигателем поперечной подачи 12.

 

Рисунок 1 – Упрощенная структурная схема управления станком с ЧПУ:

1 – устройство ЧПУ; 2 – блок ручного управления и сигнализации; 3 – блок считывания информации; 4 – блок технологических команд; 5 – блок управле­ния приводами продольной и вертикальной подачи и приводом шпинделя; 6 – блок управления приводом поперечной подачи; 7 – кодовый преобразователь; 8– кабель управления технологическими командами; 9–силовой блок релейных команд; 10 – кабель передачи команд на электрооборудование станка; 11 – кабель связи с приводами продольной и вертикальной подачи, а также с приводом шпинделя; 12 – кабель связи с двигателем поперечной подачи; 13 – двигатель поперечной подачи.

 

Станок с ЧПУ работает следующим образом:

– заданная программа, в которой отражены геометрические размеры обрабатываемой детали и технологические команды, считывается с программоносителя (перфолента, магнитная лента, дискета, CD, жесткий диск и т.п.) блоком 3;

– данная информация обрабатывается кодовым преобразовате­лем 7 и переносится на блоки 5, 6 управления приводами и на блок 4 технологических команд;

– блоки управления приводами через кабели связи 11, 12 пере­дают управляющие команды на приводы, обеспечивая перемеще­ние узлов станка по продольной, поперечной и вертикальной координатам (осям) в соответствии с заданной программой, а также нужную частоту вращения шпинделя;

– от блока технологических команд 4 через кабель 8 сигналы поступают в блок релейных команд 9,на выходе которого (кабель 10)формируются дискретные команды требуемых параметров (ток, напряжение) управления электроавтоматикой станка;

– за ходом обработки может наблюдать оператор посредством блока 2;

– с помощью этого же блока оператор может осуществлять руч­ное управление процессом и при необходимости вводить соответ­ствующие коррекции.