книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

Рис. 99. Блок-схема воспроизведения программы фазовой

СЧПУ

целесообразно применять в серийном производстве, когда число различных изделий, обрабатываемых на одном станке невелико.

Необходимые для управления сигналы получают с по­ мощью кольцевых счетчиков, принцип работы которых будет рассмотрен ниже. СЧПУ с записью программы из магнитной ленте получили широкое применение. Раз­ личают три типа СЧПУ: фазовую, частотную и импульс­ ную. Фазовую запись программы применяют для станков с величиной перемещения рабочего органа большей 3 м. При фазовой записи на одну из дорожек магнитной ленты записывают опорный сигнал частоты 250 Гц, а на осталь­ ные дорожки — сигналы этой же частоты, но сдвинутые по фазе относительно опорного сигнала. Угол сдвига в 1 градус обычно соответствует линейному перемещению

0,00175 мм (иногда 0,0035 мм).

Блок-схема воспроизведения программы фазовой СЧПУ приведена на рис. 99. Считанные с магнитной ленты сиг­ налы (рабочие и опорный) распределяются по своим усилителям, рабочие по усилителям соответствующей координаты, а опорный поступает на усилитель опорного сигнала. В схеме имеется поворотный трансформатор, ротор которого связан с управляемым рабочим органом станка. Поворотный трансформатор выполняет функции датчика обратной связи.

Рабочие сигналы поступают на один из входов фазо­ вого дискриминатора ФДХ, а на другой вход подается сигнал с поворотного трансформатора. Эти сигналы в фа­ зовом дискриминаторе сравниваются и на выходе послед­ него появляется пропорциональный углу рассогласова-

ния сигнал, который затем усиливается и поступает на исполнительный двигатель. Последний перемещает рабо­ чий орган таким образом, чтобы угол рассогласования оказался равным нулю.

Частотную запись программы применяют в СЧПУ с шаговыми двигателями. Ее выполняют с помощью ли­ нейно-кодового преобразователя (ЛКП) и устройства записи и контроля программы ПЗК-ЗК- Принцип частот­ ной записи программы поясняет блок-схема, приведенная на рис. 100. От интерполятора сигналы поступают на коль­ цевой коммутатор ККХ, с выхода которого в виде прямо­ угольных импульсов подаются на модулятор. Для каждой координаты имеется один коммутатор и три модулятора. Модулирующий генератор Г один на все координаты. Он вырабатывает синусоидальное напряжение частоты 2,5 кГц, которое затем подается на входы модуляторов. С выхода модуляторов промодулироваиные сигналы по­ ступают на записывающую головку. При этом методе записи количество импульсов определяет величину пере­ мещения рабочего органа станка, а частота следования их — скорость подач.

Считывание синусоидального сигнала, записанного на магнитной ленте, и преобразование его в импульсы необ­ ходимой амплитуды производятся с помощью устройства ПРС-ЗК. Устройство состоит из блока питания, ленто­ протяжного механизма ЛПМ (рис. 101), усилителей-фор­ мирователей, выходных усилителей и исполнительных органов — шаговых двигателей (рис. 102). Кроме того, имеется генератор ручного управления и кольцевой рас­ пределитель импульсов по координатам, предназначенные для формирования прямоугольных сигналов частоты 2, 100, 250 и 500 Гц (рис. 103).

Рис. 100. Принципы записи частотной СЧПУ

162

К схеме рис. 102

Рис. 101. Схема лентопротяжного механизма (ЛПМ) устройства ПРС-ЗК

Блок питания преобразует напряжение сети в напря­ жения —25, —12,5 и + 2 В, которые затем подаются на питание усилителей и генератора ручного управления.

При перемотке магнитной ленты в режиме «Воспро­ изведение» синусоидальные сигналы считываются и по­ ступают на усилители-формирователи. Управление по каждой координате трехканальное, причем каждый ка­

нал управляет лишь одной фазой шагового двигател'я. Все каналы аналогичны, каждый канал состоит из трех­ каскадного полупроводникового усилителя и эмиттермого повторителя, согласующего высокоомный выход усилителя-формирователя с низкоомным входом выход­ ного усилителя. Выходной усилитель собран на мощных транзисторах, которые усиливают сигналы до необходи­ мой величины п подают на полуобмоткн шагового дви­ гателя.

На панели устройства выведены кнопки управления лентопротяжным механизмом и ключи ручного управле­ ния приводами подач станка. Ручное управление осу-

Рнс. 102. Схема блока усилителей устройства ПРС-ЗК

164

Рис. 103. Схема кольцевого счетчика и узла распределения импульсов по координатам

ществляется с помощью генератора импульсов, счетчика и узла распределения импульсов по координатам. Гене­ ратор импульсов (рис. 104) состоит из мультивибратора, собранного на транзисторах Т1 и Т2, эмиттерного повто­ рителя ТЗ и ждущего мультивибратора Т4, Т5. Мульти­ вибратор представляет собой генератор электрических колебаний, но в отличие от других генераторов он генери­ рует множество колебаний. В сумме эти колебания обра­ зуют периодический сигнал сложной формы, причем чем больше количество гармоник, тем больше по форме этот сигнал похож на прямоугольник.

Сигнал формируется следующим образом. При вклю­ чении питания в цепях коллектор-эмиттер транзисторов Т1 и Т2 начинают протекать токи. Величины этих токов могут быть различными из-за разброса параметров транзистр-

165

к схеме рис. fD3

Рис. 104. Схема генератора импульсов

ров или в результате тепловых изменений. Допустим, что несколько увеличился ток в цепи коллектор—эмиттер транзистора Т1 и стал больше тока в цепи коллектор— эмиттер транзистора 72. Потенциал коллектора транзи­ стора Т1 растет, увеличивается и потенциал базы тран­ зистора Т2, последний начинает закрываться, потенциал его коллектора становится более отрицательным. Это при­ водит к тому, что потенциал базы транзистора Т1 умень­ шается, транзистор Т1 еще больше открывается и еще больше закрывает транзистор Т2. Так продолжается до

цепи: «+» источника питания—эмиттер—база Т2—диод Д2—конденсатор С2—резистор R3 — «—» источника. При достижении на обкладках конденсатора С2 некоторых потенциалов («+» на левой и «—» на правой) происходит его разряд через резисторы R3 и R5. К базе транзистора Т1 окажется приложен более положительный потенциал, а к коллектору Т2 — более отрицательный. Происходит опрокидывание схемы: транзистор Т1 начинает закры­ ваться, а Т2 — открываться, на выходе транзистора 72 появляется положительный импульс. Развивается лави­ нообразный процесс открывания транзистора 72 и закры­ вания Т1. В этот период происходит заряд конденсатора С1 по цепи эмиттер—база транзистора Т1. При некотором напряжении на обкладках конденсатора С1 происходит новое опрокидывание схемы и с выхода транзистора 72 снимается отрицательный импульс. Затем процесс повто­ ряется. Частота переключений схемы зависит от постоян­ ных времени цепей заряда конденсаторов С1 и С2. Вели­ чина емкости конденсатора С1 регулируется переключа­ телем «Частота», расположенным на панели устройства.

166

Выработанные генератором импульсы поступают на вход эмиттерного повторителя ТЗ, который согласует высокоомный выход мультивибратора с низкоомным вхо­ дом ждущего мультивибратора. Эмиттерный повторитель открывается только отрицательным импульсом, подаю­ щимся с выхода мультивибратора на его базу. В этом слу­ чае с выхода эмиттерного повторителя (эмиттера ТЗ) сни­ мается отрицательный импульс и подается на вход жду­ щего мультивибратора. При поступлении этого импульса на базу транзистора Т4 последний откроется и положи­ тельным импульсом с коллектора закроет транзистор Т5. На выходе ждущего мультивибратора формируется поло­ жительный импульс, который поступает на вход узла распределения импульсов по фазам шагового двига­

теля.

Узел распределения импульсов по фазам шагового двигателя состоит из кольцевого счетчика, ключей упра­ вления по координатам и исполнительных реле. Кольце­ вой счетчик (см. рис. 103) собран на динамических триг­ герах ТГ1— ТГЗ и трех транзисторных элементах И1— ИЗ. Принцип работы триггера заключается в том, что его схема может находиться в любом из двух устойчивых состояний. Переход из одного состояния в другое совер­ шается скачком при поступлении сигнала на вход триг­ гера. Следующим сигналом можно вернуть триггер в исход­ ное состояние.

Для устранения лишних комбинаций положений триг­ геров в счетчике применены обратные связи. Первая свя­ зывает выход б триггера ТГ1 через конденсатор С с вхо­ дом триггера ТГ2. Эта связь работает в момент перехода выхода а триггера ТГ1 из состояния «1» в состояние «0» или выхода б этого триггера из состояния «0» в состояние «1». Вторая связывает выход б триггера ТГ2 с входом триггера ТГ1.

Элемент И1 пропускает на вход триггера ТГЗ импульс только в том случае, когда одновременно на оба его входа будут поданы импульсы: первый — с выхода б триггера ТГ1 в момент его переключения из состояния «1» в со­ стояние «0», а на второй — с генератора импульсов.

На выходе элемента И2 (ИЗ) импульс появляется в том случае, когда на его входы одновременно подаются импуль­ сы противоположной полярности, например, если с выхода б триггера ТГЗ подан сигнал «1», а с выхода а триггера ТГ1 (ТГ2) — сигнал «0». Сигнал на выходе элемента И2

167

Таблица 21

{ИЗ) появится и в том случае, если триггеры ТГ1 {ТГ2) и ТГЗ перевести в противоположные состояния. Состоя­ ния выходов триггеров и логических элементов кольце­ вого счетчика приведены в табл. 21. Состояние «1» соот­ ветствует наличию положительного напряжения па вы­ ходе, а состояние «О» — его отсутствию. В момент про­ хождения четвертого импульса генератора через кольце­ вой счетчик происходит мгновенное переключение и воз­ в р а т ^ ) триггера ТГ2 за счет обратной связи с триггером ТГ1. Такое же переключение происходит и при седьмом им­ пульсе. С выхода кольцевого счетчика импульсы проходят через контакты электромагнитных реле, ключи управления по координатам и поступают па второй каскад усилителя формирователя и далее через выходной усилитель на обмотки шаговых двигателей.

Включение лентопротяжного механизма устройства ПРС-ЗК производят нажатием на кнопку «Пуск програм­ мы», расположенную на станке, или на кнопку «Воспро­ изведение» Кн2 (см. рис. 101). При этом включается реле РП2 и включает реле РП1. Последнее своими замыкаю­ щими контактами включает ведущий двигатель ленто­ протяжного механизма. Останов воспроизведения про­ граммы производят кнопками «Стоп» лентопротяжного механизма или станка, при этом ведущий двигатель оста­ навливается, включается тормозной электромагнит, поз­ воляющий быстро остановить ленту. Сигнал останова шпинделя станка записывается на восьмую дорожку магнитной ленты, а сигнал окончания цикла — на седь­ мую. Эти сигналы поступают на исполнительные реле РПЗ и РП4, которые по мере поступления сигналов произ­ водят необходимые отключения. Оба реле включаются после нажатия на кнопку «Пуск программы».

168

Всхеме устройства используют реле быстрого хода РБ, реле управления движениями каретки и суппорта: РП, РЛ, РВ, PH. Реле установлены в нише станка.

Вимпульсной СЧПУ (рис. 105) сигналы, выработанные

винтерполяторе, поступают в усилитель-формирователь

УФ , где преобразуются в прямоугольные импульсы опре­

деленной амплитуды и длительности, усиливаются и по­ ступают на обмотку записывающей магнитной головки. Запись перемещения по одной координате производится на две дорожки, одна соответствует положительному направлению оси координат, а другая — отрицательному.

Таким образом, для записи программы используютшесть дорожек из девяти, имеющихся на магнитной ленте. Остальные три дорожки используют для записи технологических ко­ манд, в том числе коман­ ды «Конец программы». При воспроизведении программы считанные с магнитной ленты сиг­ налы поступают на уси­ лители (по одному для каждой координаты) и затем на кольцевой ком­ мутатор, где преобра-

Рис. 105. Блок-схема имРис. 106. Схема усилителей считывапульсной записи программы ния и регулятора скорости протяги­ вания магнитной ленты устройства

«Контур-4МИ»

169