книги из ГПНТБ / Романов, В. С. Современные металлорежущие станки с числовым программным управлением методические рекомендации для руководящих работников и специалистов предприятий отрасли

При программировании обработки более сложных деталей для нахождения координат опорных’ точек траектории движе­ ния инструмента используется ЭВМ. Это значительно сокра­ щает время программирования. Расчет программы сводится к кодированию исходной информации, нанесению ее на перфо* ленту и собственно расчету машиной.

В системах ЧПУ вся информация, необходимая для обра­ ботки детали на станке, рассчитывается и задается в цифро­ вом виде. Программа обработки состоит из отдельных цифро­ вых блоков информации или кадров, в каждом из которых указываются требуемые значения перемещений инструмента, величины подач, время обработки кадра и другие технологи­ ческие данные. Кроме численных значений различных техно­ логических величин, каждый кадр программы включает еще ряд указаний, необходимых для осуществления заданного про­ цесса обработки. К ним следует отнести данные о выборе тре­ буемого числа оборотов шпинделя, команды о включении и выключении охлаждения, указания о направлении движения рабочих органов станка и т. д. Все эти данные также задаются

вкадре программы в виде цифр, букв или других символов.

Всистемах позиционного управления один цифровой блок (кадр) программы содержит данные, необходимые для обра­

ботки одного отверстия, а в системах контурного управления— данные для обработки одного элементарного участка контура в соответствии с выбранным способом аппроксимации: отрез­ ками прямых, дугами окружностей или более сложными кри­ выми.

Числовая программа кодируется в определенной системе счисления и наносится на соответствующий программоноси­ тель. В качестве программоносителя могут быть использованы перфорированные карты, перфорированная лента, кинолента или магнитная лента. Наибольшее применение получили пер­ форированная и магнитная ленты. Перфорированная лента ис­ пользуется как для систем позиционного, так и контурного уп­ равления, магнитная лента — в основном в системах контур­ ного управления.

Важным вопросом числового программного управления станками является выбор способа кодирования цифровой ин­ формации. Под кодом в данном случае понимается совокуп­ ность буквенных и цифровых символов, каждая из которых, эквивалентна определенной команде, необходимой для управ­ ления станком-

10

Кодирование перемещений рабочих органов станка связано

Любое число в двоичной системе представляет собой сум­ му степеней двойки с соответствующими коэффициентами, причем коэффициенты могут принимать только два значения:

О и 1. Так, например, число 532 = 1 ■2Э+ 0 ■2s + 0 • 27 +- 0 •

•26 + 0 • 25 -г 1 • 24 + 0 • 23 4 1 -22 + 0 • 21 t 0-2°= 1000010100

Такие числа легко интерпретировать физически по прин­ ципу «да» или «нет».

Использование для записи числа лишь двух символов дает возможность представлять любые числа с помощью элементов, имеющих только два состояния. Это может быть включенное или выключенное состояние электронной лампы, наличие или отсутствие магнитных штрихов на магнитной ленте, наличие или отсутствие отверстий на перфорированной ленте и

т. д.

Системы с заданием программы на магнитной ленте имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих область их рационального применения, основными из которых являются:

невозможность введения коррекции на размеры и положе­ ние инструмента;

большой расход дефицитной магнитной ленты; ограниченная скорость подач, что удлиняет цикл обработки

за счет невысокой скорости холостых перемещений; невозможность задания постоянных циклов обработки.

В связи с повышением степени автоматизации станков с ЧПУ, внедрением быстродействующих приводов и необходи­ мостью производства деталей с длительным временем обра­ ботки — Есе большее значение получают системы с заданием программы на перфорированной ленте.

В качестве программоносителя в отечественных системах ЧПУ наиболее широкое применение получила восьмидоро­ жечная перфолента шириной 25,4 мм.

11

Программа на перфорированной ленте записывается в ко­ дированном виде. Для записи программ применяется между­ народный код ИСО. Современные системы ЧПУ используют адресное кодирование, заключающееся в том, что каждой гео­

вы. Для обозначения адресов в этом коде используются заг­ лавные буквы латинского алфавита. Например, величина пе­ ремещения по оси X станка кодируется как X, перемещения по У— как У, перемещения по Z— как Z, скорость шпинделя S, скорость подачи задается адресом F, номер инструмента Т и

ра) и некоторые другие обозначения.

Для кодирования информации используются семь дорожек, восьмая предназначена для контроля считывания информации и дополняет количество пробивок в строке до четного числа-

Информация на перфорированной ленте располагается на

Группа адресов, одновременно обрабатываемых системой, образует фразу (кадр). В каждой фразе может быть произ­ вольное количество не повторяющихся адресов, а сами кадры имеют переменную длину (различное количество строк).

На каждом участке обработки в контурную систему ЧПУ вводится от программы информация о следующих параметрах:

инструмента, включение охлаждения и т. п.), задаваемых ад­ ресами Т, М;

е) номере кадра (адресом N).

12

В каждом кадре обязательно должен быть задан его но­ мер. Очень часто в кадре задается только технологическая информация (например, только команда на смену инструмен­ та или включение охлаждения).

Траектория движения инструмента при программировании задается либо величинами координат опорных точек (абсо­ лютное задание), либо величинами приращений координат при переходе от одной точки к другой (задание в прираще­ ниях) .

При ручном программировании программист после оз­ накомления с расчетно-технологической картой выполняет расчет координат опорных точек и соответствующих прираще­ ний в импульсах. (Цена импульса для различных станков разная и находится в пределах от 0,002 до 0,1 мм). После проверки программы путем подсчета суммы приращений про­ изводится расчет времени по заданной технологом подаче. Полученная информация заносится в специальный бланк, по которому осуществляется набивка программы на программо­ носитель (перфоленту) в соответствующем коде.

Пример ручного программирования обработки (фрезеро­ вания одного из участков детали (см. рис. 3) в коде ИСО

Расчетные данные о перемещениях инструмента по соот­ ветствующим осям координат, коррекции инструмента, режи­ ме обработки и некоторые другие заносятся в специальный бланк (см.таблицу 1),

13

В таблице приведены следующие значения: N — номер фразы (кадра);

G режим работы системы ЧПУ;

G45— коррекция на половину диаметра инструмента а плюс;

04-6 — коррекция на половину диаметра инструмента в минус;

G47 — коррекция на диаметр инструмента в плюс: X; У; Z— перемещения инструмента вдоль осей х; у: z;

F — скорость подачи;

F40— скорость опускания фрезы (врезание) ; F60— скорость подачи при обработке;

F99 --- скорость поднимания фрезы (быстрый ход); М— вспомогательные команды;

МОЗ— включение вращения шпинделя по часовой стрел­ ке;

М05— остановка шпинделя; LF— конец кадра.

При программировании обработки сложно-контурных де­ талей расчет программы выполняется автоматически с по­ мощью электронно-вычислительных машин. Это вызвано тем, что в системах числового управления исходная информация задается только для конечного числа точек поверхности обра­ батываемой детали, рассчитанных по ее чертежу. В системах контурного управления эти точки называются опорными. За­ данный контур между опорными точками аппроксимируется уже в.Ьамой системе управления отрезками прямых линий пли других более сложных кривых.

14

Непрерывное поступление информации в систему управле­ ния, в соответствии с выбранным способом аппроксимации об­ рабатываемого контура между опорными точками, осущест­ вляется устройствами, называемыми интерполяторами. Под интерполятором системы ЧПУ понимают вычислительное уст­ ройство, которое по заданным, исходным параметрам обра­ батываемого контура (координаты начальных и конечных точек прямой или дуги, величина радиуса, коэффициенты па­ раболы и т. п.), рассчитывает с определенной дискретностью координаты промежуточных точек этого контура и вырабаты­ вает электрические импульсы для управления приводом. По­ следовательность импульсов соответствует перемещению ра­ бочих органов по траектории, проходящей через расчетные точки.

В зависимости от способа аппроксимации обрабатываемо­ го контура между опорными точками, существуют следующие типы интерполяторов: линейные, линейно-круговые, линейно­ параболические и устройства для моделирования целых по­ верхностей. В настоящее время наибольшее применение полу­ чили линейные и линейно-круговые интерполяторы.

Принцип линейного интерполирования рассмотрим на при­ мере (см. рис. 4 ) .Допустим, что программа предусматривает прохождение инструмента по некоторому прямолинейному участку ОКДля этого по оси X и У подается соответствующее количество импульсов. В данном случае Л х=11, Л у = 1В (в количестве дискрет). Интерполятор отрабатывает этот отрезок за время t, в течение которого на привод X поступит одиннад­ цать, а на привод У — тринадцать импульсов, равномерно рас­ пределенных во времени (рис. 4 в). Считая, что каждый им­ пульс вызывает перемещение рабочего органа на одну дис­ крету, инструмент (или стол станка) будет двигаться не по прямой, а по некоторому ступенчатому профилю, аппроксими­ рующему эту прямую (рис. 46).

Пример линейного интерполирования криволинейного кон­ тура представлен на рис. 5. На рис. 56 показано изменение ча­ стоты следования импульсов на выходе сумматоров коорди­ нат Х и У при движении центра инструмента по эквидистанте, криволинейные участки которой между опорными точками ап­ проксимированы отрезками прямых. Эквидистантой называ­ ют геометрическое место точек, расположенных на одинако­ вых по нормали расстояниях от соответствующих точек профи­ ля детали. По приведенному признаку работает большинство линейных интерполяторов, включая <<Конт-ур —2П» и «Контур

15

9

Рис. т. Принцип линейного интерполирования: а) —промежуточные точки участка контура;

б) —движение рабочего органа при линейной интер

полиции; в) —последовательность выдачи импульсов на управ­

ление приводом.

— ЗП». Однако аппроксимация криволинейных участков от­ резками прямых усложняет процесс расчета программ и зна­ чительно увеличивает длину перфоленты за счет количества кадров. В связи с этим все большее применение находят линейно-круговые интерполяторы

IS

мируются только цикл работы станка, режимы обработки и смена инструмента. Под циклом работы станка понимается совокупность движений основных и вспомогательных органов станка, необходимых для обработки детали в определенной последовательности. При этом все операции и их последова­ тельность, необходимые для сверления, расточки, нарезания резьбы и других операций (связанных с перемещениями по оси Z) выполняются автоматически по данным номера задан­ ного цикла.

Для задания постоянных циклов используются команды G. В системах «Контур-5П», «Зигзаг» и других используются шесть постоянных циклов, задаваемых командами G8i, G82, Ge4, G85, Gge, Ggg. Начало и конец работы по циклам выполняются соответственно командами G90 иОво, причем в течение всего этого периода информация о величине перемещения по оси. Z и величине рабочей подачи хранится в буферной памяти.

При обработке детали с несколькими одинаковыми отвер­ стиями только для первого отверстия после команды «начало работы по циклам» задается величина перемещения по оси Z, скорость рабочей подачи и номер цикла. Для последующих же отверстий после выполнения позиционирования в новую точку дается номер цикла, а информация о величине переме­ щения по оси Z и скорости подачи заимствуется из предыду­ щего цикла. Таким образом, сущность постоянных циклов заключается в последовательном выполнении определенных операций, для задания которых при обычном программирова­ нии используются две или три фразы.

Кроме реализации циклов самой системой ЧПУ, постоян­ ные циклы могут быть выполнены подачей определенных команд с номером цикла на устройство отработки циклов, ра­ ботающее с помощью штекерных табло и упоров.

Смена инструмента по программе может производиться как вручную, так и автоматически. При смене инструмента вручную программируется перерыв цикла обработки, во время которого подлежащий замене инструмент изымается и уста­ навливается новый. Для сокращения времени на выполнение этой операции на станках применяют световую индикацию номера инструмента, а инструмент, предназначенный для об­ работки, размещают в гнездах специального стеллажа.

Сокращение времени на смену инструмента значительно повышает производительность. Поэтому современные станки с цикловым программным управленцам оснащаются устройст­ вами автоматической смены инструмента.

19