Классификация систем чпу
В соответствии с международной классификацией СЧПУ делятся на классы:
NC (Numerical Control);
SNC (Stored Numerical Control);
MNC (Memory Numerical Control);
HNC (Handled Numerical Control);
CNC (Computer Numerical Control);
TNC (Total Numerical Control);
DNC (Direct Numerical Control);
VNC (Voice Numerical Control).
Кроме основных классов существуют смешанные, которым присущи признаки разных классов, например: DNC—NC, DNC—SNC, DNC—CNC, CNC—HNC и др.
Системы класса NC. В составе системы отсутствует оперативная ЭВМ. УЧПУ аппаратные, с постоянной структурой. Отсутствие технологической памяти для хранения всей УП. Покадровый режим отработки УП.
Системы классов SNC и MNC. В составе системы отсутствует оперативная ЭВМ. УЧПУ аппаратные, с постоянной структурой. Основной отличительный признак — наличие технологической памяти для хранения всей УП. Ввод УП однократный с возможностью многократной повторной отработки УП. Друг от друга отличаются реализацией памяти и способом ввода УП.
Системы класса HNC. По отечественной классификации называются оперативными. Основной отличительный признак — ручной способ ввода УП непосредственно на рабочем месте. УЧПУ, как правило, имеют переменную структуру, т. е. преимущественно программные. Современные системы с признаками HNC выполняются на основе систем класса CNC (см. далее) и отличаются от них лишь формально — отсутствием встроенного в систему устройства ввода с внешнего программоносителя; однако при этом предусматривается возможность подключения внешнего устройства ввода. Данные системы классифицируются как системы класса CNC—HNC.
Системы классов CNC и TNC. По отечественной классификации называются микропроцессорными. Основной отличительный признак — обязательное наличие в составе системы оперативной ЭВМ. УЧПУ имеют переменную структуру, программные. Системы класса TNC имеют наиболее полный состав сервисных технических и программных средств; приспособлены к диалоговому режиму ввода, тестирования и отработки УП.
Системы класса DNC. Основной отличительный признак — реализация способа ввода УП и управления процессом обработки по каналу связи от ЭВМ верхнего уровня, т. е. без промежуточного представления информации на программоносителе. Используются для группового ЧПУ оборудованием станочных систем. Обычно используются смешанные классы с признаками DNC: DNC—NC, DNC—SNC, DNC—CNC.
Системы класса VNC. Основной отличительный признак — реализация способа ввода УП голосом. Несмотря на достижения в развитии электронных средств распознавания речи, распространения в промышленности не получили.
По способу управления движением исполнительного органа СЧПУ классифицируются следующим образом:
позиционные;
контурные;
комбинированные (позиционно-контурные).
В позиционных системах ЧПУ рабочие органы станка перемещаются в заданные точки, причем траектория перемещения программно не задается.
Разновидностью позиционных систем являются т. н. прямоугольные системы, в которых движения по взаимно перпендикулярным координатам осуществляются с одновременным управлением движением только по одной из координат. Траектория перемещения в системах этого типа определяются формой направляющих и представляет собой ломаную, состоящую из участков, параллельных направляющим станка.
В позиционных системах с одновременным управлением движением по нескольким координатам траектория движения исполнительного органа формируется в результате сложения движений по соответствующим направляющим. В этом случае траектория может представлять собой плоскую или пространственную кривую или прямую, наклонную по отношению к направляющим. За счет совмещения нескольких движений сокращается продолжительность движения исполнительного органа в заданное положение. Однако такой способ управления движением в станках с позиционными системами ЧПУ реализован только для осуществления вспомогательных ходов — без возможности программного управления скоростями движения по соответствующим координатам. Рабочие ходы в станках с позиционными системами ЧПУ осуществляются с управлением движением только по одной из координат.
В настоящее время позиционными системами ЧПУ оснащаются станки следующих типов: многошпиндельные токарные автоматы, некоторые модели токарно-револьверных, токарных и токарно-карусельных станков; вертикально‑, радиально- и координатно-сверлильные; горизонтально- и координатно-расточные; большинство шлифовальных станков; продольно-фрезерные и некоторые модели фрезерных станков др. типов; часть зубообрабатывающих; электроэрозионные и др. Многооперационные станки позиционными системами ЧПУ обычно не оснащаются.
В контурных системах ЧПУ рабочие органы станка перемещаются по программно заданной траектории и с программно заданной скоростью для получения необходимого контура обработки.
Траектория перемещения рабочего органа при осуществлении рабочего хода формируется в результате одновременных движений по нескольким управляемым координатам.
В состав контурной системы входит аппаратно или программно реализованный вычислительный блок — интерполятор, который непрерывно — в соответствии с формой траектории — поддерживает функциональную связь между координатами опорных точек. Наиболее распространенными видами интерполяции являются линейная и круговая.
Известно несколько методов интерполяции, среди которых наибольшее распространение получили методы оценочной функции и цифровых дифференциальных анализаторов.
Рисунок 1 — Схемы интерполяции
Рисунок 2— Схемы разомкнутых систем ЧПУ
Рисунок 3 — Схемы замкнутых систем ЧПУ с круговым датчиком обратной связи на входе кинематической цепи с приводом датчика от вала двигателя
Рисунок 4 — Схемы замкнутых систем ЧПУ с круговым датчиком обратной связи на выходе кинематической цепи с приводом датчика от конечного звена кинематической цепи
Рисунок 5 — Схема замкнутой системы ЧПУ с круговым датчиком обратной связи с механическим приводом датчика от исполнительного органа
Рисунок 6 — Схема замкнутой системы ЧПУ с линейным датчиком обратной связи с приводом датчика от исполнительного органа