4.2. Структура систем чпу
В функциональную систему числового программного управления входят следующие три основных компонента:
управляющая программа;
блок управления, называемый также устройством числового программного управления (УЧПУ);
станок.
Управляющая программа (УП) – совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка для обработки конкретной заготовки.
Устройство числового программного управления (УЧПУ) – устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные компоненты станка в соответствии с УП и информацией о состоянии управляемого объекта.
Станок является управляемой и исполнительной частью системы. На станке смонтированы механизмы с автоматическим управлением, приспособленные к приему оперативных команд от УЧПУ.
Функциональная схема СЧПУ представлена на рисунке 4.1. Устройством ввода программы (УВП) программа считывается, т. е. преобразуется в электрические сигналы, и направляется в устройство обработки программы (УОП), которое через устройство управления приводом (УУП) воздействует на привод подач (ПП) станка. Заданное перемещение (например, по осям X, Y, Z) подвижных узлов станка, связанных с приводом подач, контролируют датчики обратной связи (ДОС). Информация обратной связи (ИОС) с датчика через устройства обратной связи (УОС) поступает в УОП, где происходит сравнение фактического перемещения узла подачи с заданным по программе для внесения корректив в произведенные перемещения. Для исполнения дополнительных функций электрические сигналы поступают с УВП в устройство технологических команд (УТК), которое воздействует на исполнительные элементы технологических команд (ИЭТК). Происходит включение (выключение) различных двигателей, электромагнитных муфт, электромагнитов и др.
Рисунок 4.1. Функциональная схема СЧПУ
4.3. Классы устройств чпу
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).
Системы класса NC. В настоящее время выпуск станков, оснащенных УЧПУ классов NC и SNC прекращен. В системах класса NC принято покадровое чтение перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки. После включения станка и УЧПУ читаются первый и второй кадры программы. Как только заканчивается их чтение, станок начинает выполнять команды первого кадра. В это время информация второго кадра программы находится в запоминающем устройстве УЧПУ. После выполнения первого кадра станок начинает обрабатывать второй кадр, который для этого выводится из запоминающего устройства. Основным недостатком рассмотренного режима работы является то, что для обработки каждой следующей заготовки из партии системе ЧПУ приходится вновь читать все кадры перфоленты, в процессе такого чтения нередко возникают сбои из-за недостаточно надежной работы считывающих устройств УЧПУ.
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 поместить информацию в запоминающем устройстве большой емкости.
Системы класса CNC. Основу УЧПУ классов CNC составляют: ЭВМ, запрограммированная на выполнение функций числового программного управления, блоки связи с координатными приводами, блоки выдачи технологических команд в требуемой логической последовательности, системные органы управления и индикации, каналы обмена данными с центральной ЭВМ верхнего уровня. В системах класса CNC возможно изменять и корректировать в период эксплуатации (а не только в период проектирования и изготовления системы) как УП обработки детали, так и программы функционирования самой системы. Каждая из выполняемых функций обеспечивается своим комплексом подпрограмм. Подпрограммы увязываются общей координирующей программой-диспетчером, осуществляющей гибкое взаимодействие всех блоков системы.
В запоминающее устройство системы CNC УП может быть введена полностью не только с перфоленты, с дискеты или по каналу внешней связи, но и отдельными кадрами – вручную с пульта УЧПУ. Ряд систем имеет библиотеку типовых программ. Это приводит к резкому уменьшению числа кадров УП, к сокращению сроков ее подготовки и к соответствующему повышению надежности работы станка.
Системы класса DNC. Системами класса DNC можно управлять непосредственно по каналам связи от центральной ЭВМ, минуя считывающее устройство станка. Однако наличие ЭВМ не означает, что необходимость в УЧПУ у станков полностью отпадает. 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. Составной частью программно-математического обеспечения DNC может быть специализированная система автоматизации подготовки УП. Редактирование УП в DNC возможно на внешней ЭВМ, на которой ведется автоматизированная подготовка УП, на ЭВМ, управляющей группой станков, и на ЭВМ, встроенной в УЧПУ конкретного станка. Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ, управляющей группой станков, откуда они передаются на станки по каналам связи.
Системы класса HNC. УЧПУ класса HNC позволяют осуществлять ручной ввод программ в электронную память ЭВМ УЧПУ непосредственно с ее пульта. Программа, состоящая из достаточно большого числа кадров, легко набирается и исправляется с помощью клавиш или переключателей на пульте УЧПУ. После отладки она фиксируется до окончания обработки партии одинаковых заготовок. Первоначально УЧПУ класса HNC, имея упрощенную схему, в ряде случаев не обладали возможностью внесения коррекций, буферной памятью, вводным устройством с перфоленты и другими элементами. Новейшие модели УЧПУ класса HNC имеют повышенный объем памяти встроенной микроЭВМ.