книги из ГПНТБ / Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие

В качестве первого контролируемого параметра в стан­ ках с системами ЧПУ, работающих от программоносителя на магнитной ленте, выбирают уровень сигнала, считы­ ваемого с магнитного носителя, который позволяет опре­ делить наибольшее значение вероятности работоспособ­ ности системы управления станком.

Обычно для визуального контроля уровня сигнала используют стандартные милливольтметры или осцил­ лографы требуемого класса точности и определенного диапазона измерений, например милливольтметры B3-13, ВЗ-2А или ВЗ-7 и осциллографы Cl-1, С1-16. Но так как при считывании сигнала с магнитного носителя в стан­ ках с ЧПУ необходимо контролировать сразу четыре уровня сигнала (минимум), то применение стандартных приборов крайне неудобно. Для одновременного измере­ ния этого параметра необходимо иметь прибор с много­ канальным измерителем. В этих целях может быть исполь­ зован специальный прибор — четырехканальный измери­ тель уровня сигналов. Прибор смонтирован в переносном ящике и состоит из четырех одинаковых измерительных каналов. Принципиальная электрическая схема прибора показана на рис. 67.

Схема каждого канала (/, 2, 3, 4) состоит из эмиттерного повторителя, двухкаскадного усилителя и измери­

с входом измерительного усилителя. Усилитель собран на транзисторах Т2 и ТЗ, нагрузкой которых является изме­ рительный мост, собранный на диодах Д2—Д5, и изме­ ритель И (микроамперметр М-24, 100 мкА). Питание схемы осуществляется от блока 5. Прибор позволяет измерить одновременно уровень по четырем каналам в пределах от 0 до 10 мВ. Применение такого прибора поз­ воляет быстро и достаточно точно выяснить, где и на ка­ ком участке магнитного носителя сигналы меньше нормы.

Немаловажную роль при последовательном контроле работоспособности системы ЧПУ имеет и контроль конеч­ ных элементов системы. К такому контролю можно отнести проверку выходных токов балансного усилителя, конеч­ ного звена электронной схемы фазовой системы управле­ ния станком, нагрузкой которого являются обмотки элек­ тромеханического преобразователя. При настройке балан­ сного усилителя необходимо постоянно контролировать токи в обмотках преобразователя, так как небольшой

150

*~л

П ____________________________ L j

ВхШ\---------------------------------------------------------------- ;

1 i

" П ___________________________________£_i"

Puc. 67. Принципиальная схема измерителя уровня считывания сиг­ нала с магнитной ленты:

разбаланс токов при нулевом рассогласовании воздей­ ствующего сигнала вызовет движение рабочих органов станка, что недопустимо для данной системы ЧПУ. Для этих целей могут быть использованы любые амперметры, но более удобным контролирующим прибором может

151

Рис. 68. Принципиальная схема динамометра для измерения натяже­ ния магнитной ленты:

быть специально смонтированный переносной малогаба­ ритный сдвоенный миллиамперметр, состоящий из двух приборов модели М-4202 на 600 мА.

При определении работоспособности лентопротяжного механизма системы ЧПУ необходимо контролировать силу натяжения магнитной ленты при протягивании ее в лентопротяжном тракте. От неравномерности силы натяжения магнитной ленты при перемотке и воспроиз­ ведении появляется слабая намотка на катушки, которая может привести к отказам лентопротяжного механизма, или очень плотная намотка, которая приводит к обрывам магнитной ленты, появлению на краях ленты надрывов (подсечек) и сильному вытягиванию, приводящему к саблевидности ленты (вытягиванию одного края магнитной ленты).

Наиболее простая и удобная конструкция динамо­ метра, принципиальная схема которого изображена на рис. 68, позволяет измерять силу натяжения магнитной ленты в лентопротяжных механизмах станков с ЧПУ. Пределы измерений прибора — от 0 до 1,5 кге при ширине магнитной ленты от 6 до 35 мм. Питание прибора осуще-

152

ствляется от двух батарей типа КБС. Погрешность при­ бора при измерениях -|-5%. Размеры прибора без динамо­ метра 160x100x100 мм. Динамометр сделан выносным и подключен к прибору с помощью кабеля.

Принцип работы прибора основан на преобразовании механического перемещения сердечника катушки задаю­ щего генератора в изменение частоты, которая при помощи частотного детектора преобразуется в изменение величины постоянного тока. Изменение величины постоянного тока фиксируется измерителем, проградуированным в абсо­ лютных значениях величины силы натяжения магнитной ленты. Задающий генератор собран на транзисторе Т1 по схеме автогенератора с индуктивной автотрансформатор­ ной связью. Изменение частоты генератора происходит за счет изменения индуктивности катушки L1, сердечник которой связан с динамометром. При движении магнит­ ной ленты 1 по направляющим роликам 2 под действием силы натяжения ленты подвижный ролик 5 вместе с сер­ дечником катушки 5, преодолевая силу возвратной пру­ жины 4, изменяет свое положение в катушке задающего генератора, частота которого при этом изменяется. Если при первоначальном положении сердечника частота гене­ ратора была то при изменении положения сердечника частота будет Д'. Сигнал, который снимается со вторичной обмотки L2 трансформатора Тр 1, передается на частотный детектор. Детектор собран на транзисторе Т2, в коллек­ торной цепи которого имеются два контура L4 и L5,

обмотках трансформатора Тр2 вырабатывается напряже­ ние, одинаковое по величине и фазе. При этом на измери­ теле показания будут равны нулю. При изменении частоты генератора напряжение в одной из обмоток (L6 или L7) будет больше, а в другой меньше (L7 или L6), и эта раз­ ность будет индикатироваться измерителем. Применение такого прибора позволило повысить надежность ленто­ протяжного механизма системы ЧПУ и, кроме того, для большой группы станков позволило привести в одинако­ вое состояние все лентопротяжные механизмы, обеспечив тем самым взаимозаменяемость станочных систем.

Опыт эксплуатации станков с ЧПУ на ряде заводов показывает, что для надежной работы систем ЧПУ необ­ ходимо обеспечить качественную запись информации на магнитную ленту. На выпускаемых серийно установках

153

записи (ЛКП-02-60, ПЗК-З-61, УМС-2 и ЛКИФ) не пре­ дусмотрено никаких средств контроля вносимой на маг­ нитный носитель информации. Поэтому заводы, внедряю­ щие з производство станки с ЧПУ, применяют для этих целей контрольные счетчики, построенные на шаговых двигателях ШД-4, или контрольные столы (координато­ графы), на которых в процессе записи программ на маг­ нитную ленту вычерчивается траектория движения центра фрезы. В первом случае контроль ведется по стрелкам счетчика. Так как каждому импульсу, записанному на магнитную ленту, соответствует поворот шагового дви­ гателя на 1,5°, полный оборот стрелки счетчика будет получен за 240 импульсов. Если же ошибка будет кратная 240 импульсам, то такой счетчик эту ошибку не зафикси­ рует. Во втором случае получаемая информация о дви­ жении центра инструмента отличается большей нагляд­ ностью, но при этом отсутствует информация о числовом значении программы, записанной на ленту, т. е. при при­ менении таких контрольных средств можно пропустить ошибку при проверке числовой информации. Еще сложнее определить прохождение числовой информации при воспро­ изведении программы на станке. Такой контроль, как правило, ведется по линейкам, установленным на станке, с дополнительным контролем формы обрабатываемой де­ тали и позволяет определить качественное прохождение числовой информации с магнитной ленты по всей системе управления станком. Однако при потере информации в системе ЧПУ бывает невозможно установить, в каком месте это происходит. Универсальные приборы типа осцил­ лографа, хотя и позволяют выяснить наличие сбоя в си­ стеме, но также не дают сведений о количестве потерян­ ной информации.

С целью совершенствования контроля числовой инфор­ мации, переносимой с магнитной ленты в систему станка, можно применять покупные контрольные устройства.

Низкочастотный электронный счетчик импульсов ЭСИ-2 с двумя входами, блок-схема которого изображена на рис. 69, предназначен для счета импульсов с амплитудой от 2 до 100 В и частотой следования импульсов до 10 кЕц. Переносной прибор служит для контроля числовой ин­

по обоим входам не менее 0,2 МОм. Прибор рассчитан на эксплуатацию в нормальных цеховых условиях. Кои-

154

ячеек, осуществляющих пересчет на 16, и цепей обратной связи, которые уменьшают коэффициент пересчета до 10. В качестве индикаторов импульсов от 0 до 9 служат нео­ новые лампы. Первые девять импульсов индикатируются неоновыми лампами, после прихода десятого импульса сигнал с пересчетной декады 2 передается на вход ждущего мультивибратора 3. В одной половине ждущего мульти­ вибратора включена обмотка электромеханического счет­ чика СБ-1М с объемом числовой информации 100 000 им­ пульсов. После прихода десятого импульса с пересчетной декады 2 электромеханический счетчик 4 перемещается на единицу и так после каждого десятого импульса. На рис. 70 приведен внешний вид счетчика ЭСИ-2.

Другой разновидностью контрольного счетчика для контроля числовой информации в системах ЧПУ является электронный счетчик ЭСИ-3 на декатронах, предназна­ ченный для счета импульсов по трем координатам одно­ временно; емкость счетчика 1 000 000 импульсов по каж­ дой координате. Система счисления в счетчике — деся­ тичная с прямым отсчетом. Функциональная схема одной координаты счетчика изображена на рис. 71. Конструк­ тивно прибор выполнен в виде лабораторного переносного устройства с блоком питания 1. Пересчетное устройство каждой координаты сделано в виде отдельного блока. Каждая координата состоит из усилителя-ограничителя, триггера Шмитта 14 и пересчетного устройства, состоя-

155

Рис. 71. Функциональная схема одной координаты счетчика им­ пульсов ЭСИ-3

такие параметры, как дав­ ление в основном и подпиточном насосе гидросис­ темы станка. Для этих целей целесообразно при­ менять обычные стандарт­ ные манометры. Однако они могут быть применены только в тех узлах гидро­ системы, где изменения давления происходят мед­ ленно. В том случае, когда давление носит резко пе­ ременный характер, на­

пример переходный процесс при воздействий на систему скачкообразного сигнала, необходимо применять дистан­ ционные индуктивные унифицированные манометры типа ДИМ.

TJ — TS, Тб (МП-41) — транзисторы; Д1 —Д4, Д5 (Д9Ж) — диоды; Д6 (Д810) — стабилитрон; R1 (10 кОм), R2 (1,5 кОм), R3 (300 кОм), R4 (10 кОм), R5, R6

157

(рис. 73) деформируется. Через шток 2 эта деформация передается на якорь 1, который изменяет воздушные за­ зоры магнитных цепей катушек и Lg. При этом в одной цепи зазор увеличивается, а в другой уменьшается. Это вызывает изменение индуктивности катушек и L2. Так как схема питается переменным током, изменение индуктивности ведет к перераспределению токов в рамках логометра rY и г2. Поэтому каждому положению якоря соответствует одно определенное положение стрелки ука­ зателя. В приборе используется магнитоэлектрический логометр. Для выпрямления тока в схему введены два германиевых выпрямителя Д1 и Д2.

Применение датчиков от манометров ДИМ для изме­ рения и контроля в системах станков с ЧПУ позволяет с помощью светолучевых осциллографов снимать картину изменения давления при переходных процессах в гидро­ приводах станков.

§ 3. СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕЕ ВНЕШНИМИ СИГНАЛАМИ

Установить состояние, в котором находится система, можно, определяя состояние элементов, узлов и блоков, из которых она изготовлена, или экспериментально проверяя возможность выполнения системой ее рабочих

158

функций, т. е. контролируя ее основные характеристики. В станках с ЧПУ выполнение рабочих функций опреде­ ляется такими основными характеристиками системы, как максимальная скорость перемещения рабочих орга­ нов, максимально допустимый мгновенный перепад ско­ ростей, предельно допустимое ускорение при разгоне и торможении системы станка, т. е. такими параметрами, которыми проверяются динамические свойства системы.

Для снятия характеристик и контроля работоспособ­ ности фазовых систем ЧПУ можно использовать специаль­ ную установку, которая позволяет без ввода в систему

органов станка от 0 до 1500 мм/мин. Установка может также изменять диапазон ускорений приводов станка в пре­ делах 30—120 мм/с2 при разгоне и торможении рабочих органов станка. В установке предусмотрена проверка работоспособности системы станка при изменении направ­ ления движения рабочих органов. На рис. 74 представ­ лена функциональная схема установки, принцип действия которой основан на том, чго она выдает в систему станка с ЧПУ рассогласование в виде изменения фазы управ­ ляющего синусоидального сигнала относительно фазы опорного. Это изменение происходит за счет изменения

159