Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

него замыкаются, что вызывает срабатывание электромагнита шагового искателя; ротор искателя поворачивается на один шаг и верхняя шина, следовательно, и реле 2 обесточиваются и движение прекратится. Затем напряжение подается на вторую горизонтальную шину: срабатывает реле 1В\ подается команда «Вперед» для привода продольной подачи; продольные салазки перемещаются справа налево до срабатывания переключателя КВ1В и, следовательно, шагового искателя; возникает сигнал 2Н (поперечные салазки перемещаются в начальное положе­ ние), а затем сигнал 7/^ (продольные салазки перемещаются в началь­ ное положение); ротор шагового искателя на вспомогательном ходу возвращается в исходное положение, после этого цикл повторяется.

Установку штекеров в отверстие панели осуществляет оператор непосредственно на станке. Во избежание ошибок программирования и его ускорения на штекерную панель накладывают бумажные шабло­ ны, имеющие пробитые в соответствии с профаммой отверстия, через которые штекеры входят в гнезда панели.

При многократном использовании в цикле исполнительных орга­ нов число конечных переключателей должно быть увеличено. В этом случае для управления движением по каждой координатной оси раз­ мещают кулачковую панель (рис. 69), представляющую собой плиту 1 с Т-образными пазами 3, в которых устанавливают кулачки 2, взаимо­ действующие с блоком 4 путевых переключателей. Кулачки настраи­ вают как непосредственно на станке, так и вне станка; в последнем случае панель снимают.

Существуют различные конструкции панели для задания команд. Панель (рис. 70) имеет многопозиционные переключатели 2 (число позиций каждого переключателя равно числу команд), соединенные с контрактными пластинами шагового искателя /. Программирование последовательности цикла осуществляется установкой щеток переклю­ чателя в соответствующее положение (на рис. 70, а запрограммирован цикл, приведенный на рис. 68).

ПО

ЦП Е ^ Пр-^Пр

-0

Рис. 70. Электросхемы систем ЦПУ:

- с многопозииионными переключателями, б— с штекерной панелью

Компактностью отличается штекерная панель, схема которой по­ казана на рис. 70, б. Один ряд штекерньос гнезд соединен с пластинами шагового искателя 7, второй —с реле 2. Программирование осуществ­ ляют по парным соединениям соответствующих гнезд проводами со штекерами на концах (на рис. 70, б запрограммирован цикл, данный на рис. 68, б).

На рис. 71 приведены конструкции командоаппаратов. Шаговый искатель (рис. 71, а) имеет контактное поле, состоящее из четырех или восьми одинаковых рядов пластин (число пластин в каждом ряду 12; 18; 25 или 50). В искателях прямого действия перемещение ротора 7 происходит при срабатывании электромагнита Д а в искателях обрат­ ного действия — под действием пружины при отключении электромаг­ нита. На рис. 71, б показан кулачковый аппарат (профамматор механического типа с кинематическим заданием программы), выпол­ ненный в виде барабана 7 с дискретным приводом 2 (электродвигатель со встроенным редуктором). Барабан периодически поворачивается на определенный угол и фиксируется в заданном положении. На цилин­ дрической поверхности барабана, выполняющей роль панели, имеются гнезда J, куда устанавливают штекеры (шарики или штифты). Число гнезд по окружности барабана равно числу этапов программы, а число гнезд вдоль образующей барабана — числу программируемых парамет­ ров. Информация считывается блоком ^путевых переключателей: при

111

Рис. 71. Конструкция командоаппаратов:

шаговый искатель, б— барабанного типа, в —дискового типа, г — со сменным перфорирован­ ным диском

наличии штекера переключатель срабатывает и выдает соответствую­ щую команду.

Кулачковый командоаппарат может быть выполнен дисковым (рис. 71, в). На торце диска /, имеющего дискретный привод 2, выполнены гнезда. Информация считывается блоком 3 путевых переключателей.

На рис. 71, г показан командоаппарат со сменным диском J, на котором записывают (путем пробивки в определенных местах отвер­ стий 4 требуемую информацию, считывание которой осуществляется фотоэлектрическим способом. Диск можно использовать многократно. Дискретный привод командоаппарата состоит из электромагнита / и храпового механизма 2.

При большом объеме информации используют программаторы, в которых в качестве программоносителя служат перфоленты, исполь­ зуемые многократно. Считывание информации осуществляется элек­ тромеханическим или фотоэлектрическим способом.

Универсальными системами УПУ, построенными на базе микро­ электроники, являются программируемые командоаппараты (ПК), представляющие собой управляющие логические машины последова­ тельного действия. ПК (рис. 72) состоит из центрального процессора

112

логические операции, преобразующие состояние входов в состояние выходов. ПК, имея небольшой габарит, позволяют быстро изменить профамму. К ним могут подключаться дисплеи, накопители на маг­ нитных кассетах, печатающие устройства, регистрирующие различные параметры, сопутствующие процессу обработки.

2.4.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЧИСЛОВОМ ПРОГРАММНОМ УПРАВЛЕНИИ СТАНКАМИ

На основе достижений кибернетики, электроники, вычислитель­ ной техники и приборостроения были разработаны принципиально новые системы ПУ — системы ЧПУ (СЧПУ), широко используемые в промышленности. Эти системы называют числовыми потому, что величина каждого хода ИО станка задается с помощью числа. Каждой единице информации соответствует дискретное перемещение ИО на определенную величину, называемой разрешающей способностью СЧПУ или ценой импульса.

В определенных предела)^ ИО можно переместить на любую вели­ чину, кратную разрешающей способности. Число импульсов, которое можно подать на вход привода, чтобы осуществить требуемое L пере­ мещение, определяется по формуле Л'^= L/q, где q— цена импульса. Число Л^, записанное в определенной системе кодирования на носителе информации (перфоленте, магнитной ленте и др.), является програм­ мой, определяющей величину размерной информации.

Под ЧПУ станков понимают управление (по программе, заданной в алфавитном коде) движением исполнительных органов станка, ско­ ростью их перемещения, последовательностью цикла обработки, ре­ жимом резания и различными вспомогательными функциями.

СЧПУ — это совокупность специализированных устройств, мето­ дов и средств, необходимых для реализации ЧПУ станком, предназна-

113

«;

[Ж]—ЕлИ—ГШ1

Рис. 73. Структурная схема СЧПУ (д) и целевого механизма (б)

ченная для вьщачи управляющих воздействий исполнительным орга­ нам станка в соответствии с УП.

Структурная схема СЧПУ представлена на рис. 73, а. Чертеж детали (ЧД), подлежащий обработке на станке с ЧПУ, одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП) и систему технологической подготовки (СТП). Последняя обеспечивает СШ7данными о разраба­ тываемом технологическом процессе, режиме резания и т. д. На основании этих данных разрабатывается управляющая программ (УП). Наладчики устанавливают на станок приспособления, режущие инст­ рументы согласно документации, разработанной в СТП. Установку заготовки и снятие готовой детали осуществляет оператор или автома­ тический загрузчик. Считывающее устройство (СУ) считывает инфор­ мацию с программоносителя. Информация поступает в УЧПУ, которое вьщает управляющие команды на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные и вспомогательные движения цикла обра­ ботки. ДОС на основе информации (фактическое положение, скорость перемещения исполнительных узлов, фактический размер обрабатьюаемой поверхности, тепловые и силовые параметры технологической сис­ темы и др.) контролируют величину перемещения ЦМ. Станок содержит несколько ЦМ, каждый из которых включает в себя (рис. 73, б): двигатель (ДВ), являющийся источником энергии; передачу П, служащую для преобразования энергии и ее передачи от двигателя к исполнительному органу (ИО); собственно ИО (стол, салазки, суппорт, шпиндель и т. д.), выполняющие координатные перемещения цикла.

114

СЧПУ может видоизменяться в зависимости от вида программо­ носителя, способа кодирования информации в УП и метода ее передачи в СЧПУ. УЧПУ разме­ щают рядом со станком (в одном или двух шкафах) или непосред­ ственно на станке (в подвесных или стационарных пультах управ­ ления). Двигатели приводов подач станков с ЧПУ, имеющие специ­ альную конструкцию и работаю­ щие с конкретным УЧПУ, яв­ ляются составной частью СЧПУ.

Все данные, необходимые для обработки заготовки на станке УЧПУ, получает от УП, которая содержит два вида информации — геометрическую и технологиче­ скую. Геометрическая информа­ ция — координаты опорных то­ чек траектории движения инстру­ мента, а технологическая — дан­ ные о скорости, подаче, номере инструмента и т. д. УП записыва­ ют на профаммоносителе. В опе­ ративных СЧПУ программа мо­ жет вводиться (с помощью кла­ виш) непосредственно на станке.

ленты (рис. 74) шириной 25,4 мм. Транспортная дорожка, состав­

ленная из отверстий /, служит для перемещения ленты (с помощью барабана) в считывающем устройстве. Рабочие отверстия 2, несущие информацию, пробивают на специальном устройстве, называемом перфоратором. Информацию на перфоленту наносят кадрами, каждый из которых является составной частью УП, содержащей не менее одной команды. В кадре можно записать только такой набор команд, при котором каждому ИО станка направляется не более одной команды. Например, в одном кадре нельзя задать движение ИО как вправо, так и влево. Перфоленты изготовляют из бумаги, пластмассы или их композиции. Пластмассовую ленту, которая вьщерживает несколько

115

тысяч прогонов через считывающее устройство, используют для записи программ, по которым будет обрабатываться много заготовок.

Магнитная лента представляет собой двухслойную композицию, состоящую из пластмассовой основы и рабочего слоя из порошкового ферромагнитного материала. Информация на магнитную ленту запи­ сывается в виде магнитных штрихов, наносимых вдоль ленты и распо­ лагаемых в кадре УП с определенным шагом, соответствующим заданной ск^>рости перемещения ИО. При считывании УП магнитные штрихи преобразуются в управляющие импульсы. Каждому штриху соответствует один импульс. Импульсы, поступающие на двигатель привода подачи, отрабатываются исполнительным органом. Каждому импульсу соответствует определенное (дискретное) перемещение ИО, длина этого перемещения определяется числом импульсов, содержа­ щихся в кадре магнитной ленты. Такая запись команд на перемещение ИО называется декодированной. Этот вид записи является жестким, так как не позволяет изменить число штрихов в кадре магнитной ленты после записи УП, т. е. не позволяет корректировать УП.

Декодирование осуществляется интерполятором, который преоб­ разует вводимую в него (на перфоленте или ЭВМ) кодированную геометрическую информацию о контуре обрабатываемой поверхности детали в последовательность импульсов, соответствующих элементар­ ным перемещениям ИО. Запись декодированной профаммы на маг­ нитную ленту производят на специальном пульте, включающем в себя интерполирующее устройство с выходом, предназначенным для запи­ си, лентопротяжный механизм с магнитными головками для стирания записи и восстановления. СЧПУ, в которых УП задается в декодиро­ ванном виде (рис. 75, а), являются наиболее простыми по конструкции, но имеют ограниченные технические возможности.

Всовременных СЧПУ задание УП осуществляется на перфоленте

вкодированном виде (рис. 75, б), т. е. геометрическая и технологическая информация записывается в виде чисел и букв. Такие системы, ис­ пользуемые для управления высокоавтоматизированными станками всех технологических групп, имеют следующие преимущества: малый объем профаммоносителя (перфоленты) и удобство его хранения; отсутствуют офаничения на число и содержание технологических команд; длина профаммы зависит не от длительности обработки, а от сложности конфигурации детали и других факторов, влияющих на характер фаектории инсфумента; допускается корректировка УП с пульта УЧПУ.

Для кодирования информации при подготовке УП применяют международный код IS0-7bit (ГОСТ 1305—-74), В этом коде при профаммировании информации могут использоваться 128 символов (комбинаций) (табл. 7). Информация о перемещении ИО станка кодируется в двоично-десятичной системе счисления, при которой

116

в)

Рис. 75. Структурные схемы ЧПУ:

А — при задании УП в декодированном виде, 6~ при задании УП в кодированном виде, в — при управлении от ЭВМ

сохраняются десятичные разряды (единицы, десятки, сотни и т. д.). Цифры в каждом разряде записываются в двоичной системе счисления (8 — 2^ 4 — 2^ 2 — 2\ 1 — 2®). Отверстия на первой дорожке пер­ фоленты соответствуют 1, на второй — 2, на третьей — 4, на четвер­

той — 8.

В настоящее время все чаще для управления станком или группой станков применяют малые ЭВМ (рис. 75, в).

Интерполятор, входящий в вычислительный блок УЧПУ, выпол­ няет следующие функции: на основе численных параметров участка обрабатываемого контура (координат начальной и конечной точек, прямой, величины радиуса дуги и т. д.), заданных в УП, рассчитывает (с определенной дискретностью) координаты промежуточных точек этого участка контура; вырабатывает управляющие электрические им-

117

П р и м е ч а н и е :Т — транспортная дорожка.