47. Системы управления автоматизированным оборудованием. Общие определения и классификации.

Системы управления автоматизированным оборуд. – комплекс узлов и средств связи, обеспечивающих точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных устройств станка в соответствиии с ПУ, разраб. в соответствии с принятым ТП обработки.

Классификация САУ:

1) По виду начальной информации включённой в ПУ:

а) САУ работающие на основе полной, заранее рассчитанной программе управления.

Задачей САУ является выполнение программ без её изменения и коррекции, это такие системы управления как с распредвалом, копировльные, ЦПУ, ЧПУ.

б) САУ работающие на основе неполной информации, которая с целью оптимального управления дополняется и корректируется в процессе обработки на основе используемой информации.

К данной группе относятся самоприспосабливающие, самоорганизующиеся и самообучающиеся СУ.

Адаптивные – изменение только управляющего воздействия.

Самонастраивающиеся – изменение параметров в самой системе управления.

Самоорганизующиеся – изменение структуры управления.

Самообучающиеся – изменение алгоритма управления.

2) По наличию обратной связи

а) Разомкнутые - отсутствует контроль действительного положения РО =>точность перемещения РО и точность обработки зависят от точности передаточных механизмов привода.

б) Замкнутые:

- С обратной связью по положению рабочего органа станка, следящие копировальные системы и большинство систем ЧПУ замкнутого типа).

- СУ с обратной связью по положению рабочих органов станка; СУ с компенсацией поверхности станка (вибрации, износа).

Применяют дополнительные датчики для коррекции начальной информации.

в) Самоприспосабливающиеся

Датчики измеряют параметры процессов обработки.

При этом корректируются начальные потоки информации I₁(при изменении припуска, твёрдости материала, и других факторов, которые заранее предусмотреть невозможно(поток информации I₃).

3) По характеру управляющих сигналов:

а) Непрерывные (аналоговые) – звено системы, входная величина которого изменяется плавно при плавном изменении входной величины является звеном непрерывного действия; при этом программное управление задаётся в виде непрерывного сигнала(кулачок, копир).

б) Дискретные – системы, содержащие хотя бы одно звено дискретного действия, т.е. выходная величина которого изменяется дискретно, даже при плавном изменении входной величины.

Программа управления задаётся ввиде единичных импульсов(такие системы как ЦПУ, ЧПУ с шаговым электродвигателем).

4) В зависимости от числа управляемых координат станка САУ называются: одномерные и многомерные.

48. Системы упр-ния механического типа, копировальные с распределительным валом.

Системы с контролем по пути имеют развитую автоматику, вы­полняющую цикловые команды. Такие системы широко распростра­нены среди агрегатных станков и автоматических механизмов с не­изменяемым циклом работы При разработке цикла пользуются циклограммой, являющейся частью программы, на которой указывают во времени все моменты изменения состояния системы управления и проставляют индексы участвующих в работе аппаратов.

Такие системы управления конструктивно доста­точно просты, обеспечивают дистанционное управление и сравнитель­но простую переналадку станка, могут иметь неограниченные по расстоянию перемещения. Однако время переналадки значительное, значит, и стоимость ее высока, усложнен контроль ввода информации о величине перемещения (необходимы пробные обработки).

Д ля повышения точности практикуют снижение скорости испол­нительного узла при его подходе к запрограммированной точке ос­танова. Станки с такими системами иногда недостаточно универсальны даже для серийного производства, если речь идет о частой сменяемости объектов этого производства, где при низкой мобильности оборудования будут наблюдаться еще , большие простои при переналадке. Поэтому необходимо уже на ста­дии проектирования системы управления предусмотреть конструк­тивные меры, повышающие не только степень автоматизации, но и степень универсальности оборудования.

СУ с распредвалом

Данная система путём построения циклограмм позволяет заранее спроектировать и рассчитать рабочий цикл любой сложности, обеспечив строгое выполнение заданного тех. процесса за определён. промежуток времени. Т=t_р+t_хх

Программоносителем является кулачок для одного исполнит. механизма или система кулачков рабочих и командных для автомата в целом. Кулачки устанавливают на распределит. валу в соответствии с циклограммой. По принципу совершения холостых ходов данные системы делят на 3 группы:

1) Привод вращательного шпинделя и распределительного вала с кулачками осуществл. от электродвигателя М через гитары сменных колёс X и Y, особенность частоты вращения распределит. вала постоянна в течение всего цикла Т, поэтому с изменением времени рабочего хода пропорциональна изменению времени холостого хода. Кулачки, выполняющие холостой ход для определение круга работ являются постоянными, требующие постоянного угла поворота распределит. вала, в то же время кулачки рабочего хода в зависимости от характера работ требуют различных углов порота распределит. вала. При обработке сложных деталей с большим рабочим временем Т_хх также будет большим; хотя из условий работы моментов холостых ходов Т_хх может быть намного меньше => производительность обработки низкая. При обработке простых деталей производительность высокая, но при назначении времени Т_хх необходимо учитывать проч. мех-в перемещения.

П рименяется в большинстве не металлорежущих автоматов, а также в металлорежущих автоматах для обработки простых деталей, например: автоматы продольного точения.

2) Распредвал в течение рабочего цикла имеет 2 скорости вращения: медленное вращение (i_р) – производится через гитару у, позволяет менять частоту вращения распредвала при обработке различных деталей; быстрое вращение – производится по самостоятельной мех. цепи с постоянным передаточным отношением С и её величину выбирают исходя из прочности мех. х-х.

Таким образом изменение времени рабочих ходов в этих системах не влияет на время х-х.

Применяется при обработке сложных деталей или деталей из труднообрабатываемых материалов – большинство многошпиндельных автоматов и полуавтоматов.

3) Сочетание СУ 1-ой и 2-ой группы.

Р аспредвал как и в группе 1 вращается с одной скоростью при выполнении всех рабочих и части х-х (подвод и отвод поперечных суппортов). Остальные х-х такие как подача и зажим прутка, поворот револьверной головки, переключение частот и направление вращ. шпинделя и др. выполняется с помощью всмомогат. вала, вращение на который передаётся с максим. возможной скоростью для данного автомата с передаточным отношением С. Выполнение х-х вспомогат. валов обеспечивается командными кулачками, установленными на распредвалу.

Рекомендуется применять для обработки деталей средней сложности, и широко используется в токарно-револьверных автоматах (1Д112, 1Б124), а также не металлорежущие автоматы и полуавтоматы.

Копировальные системы получили распространение для обработки средних по размеру деталей с плоским и объемным криволинейным профилем с управлением по одной (вторая независимая), двум или трем координатам. Системы применяют при автоматизации серийного производства. Для повышения производительности иногда изготовляют станки, обрабатывающие параллельно несколько одинаковых деталей от общего программоносителя. Для сложных копировальных систем наиболее важным звеном является усилитель сигнала управления, от которого во многом зависит точность обработки. Недостатками таких систем являются невысокая надежность, сложность и большая трудоемкость изготовления программоносителя (копира).

49. Следящая система управления — вид системы автоматического управления, в которой заранее неизвестен вид управляющего воздействия. Обычно следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе изменения управляющего воздействия, слежения за ним.

Ш ирокое применение в станках различных типов нашли копировальные системы со следящим приводом (гидравлическим, электрогидравлическим или электрическим). Эти системы имеют обратную механическую или электрическую связь.    В качестве примера рассмотрим работу копировальной системы управления с гидравлическим следящим приводом, имеющим механическую обратную связь (рис. 1), используемую на токарном станке для изготовления из заготовки 4 фасонной детали 5 по копиру 8. Гидронасос, при работе системы, подает масло под давлением

   Рис. 1. Система управления копировальная с гидравлическим следящим приводом и механической обратной связью: 1 — гидроцилиндр; 2 — гидропривод; 3 — резец; 4 — заготовка; 5 — фасонная часть детали; 6 — пружина; 7— гидрораспределитель; 8 — копир; 9 — щуп    Рн в правую полость гидроцилиндра 1, а левая полость его соединена со сливным трубопроводом Рс. В результате разности давлений поршень гидроцилиндра 1 со штоком начнет движение по оси Z, увлекая за собой шток следящего гидропривода 2. Дросселирующий гидрораспределитель 7 соединен с напорным Рн и сливным Рс трубопроводами. Продольное движение (по оси Z) щупа 9 по копиру 8 вызывает перемещение гидрораспределителя 7 относительно корпуса, в котором он размещен. Отрыв щупа 9 от рабочей поверхности копира 8 исключает пружина 6 гидрораспределителя. В результате перемещения гидрораспределителя относительно корпуса следящего гидропривода 2 открываются дросселирующие щели, образованные корпусом и гидрораспределителем. Полости А и Б гидроцилиндра соединяются соответственно с напорным и сливным трубопроводами. Перепад давления на поршне следящего гидропривода 2 вызывает перемещение корпуса привода за дросселирующим гидрораспределителем 7, т. е. происходит слежение за перемещением щупа по копиру. Перемещение корпуса гидропривода 2 передается резцу 3, жестко связанному с корпусом.    Таким образом, резец 3 получает продольное перемещение (по оси Z) от гидроцилиндра 1, а поперечное перемещение (по оси X) — от корпуса гидропривода 2.    Копировальные системы широко применяют для управления обработкой детали по одной, двум и трем координатам. Возможность быстрой смены программоносителя (копира) позволяет использовать их в условиях серийного производства.    Аналоговые системы управления позволяют повысить производительность механической обработки, но не обладают достаточной гибкостью. Это обусловливает высокую стоимость переналадки оборудования.