Классификация СЧПУ1. По элементной базе: - на полупроводниковых схемах (ППС), - на интегральных схемах малой степени интеграции (МИС), - на интегральных схемах средней степени интеграции (СИС), - на интегральных схемах большой степени интеграции (БИС), - микропроцессорные на базе ЭВМ, - на базе персонального компьютера. 2. По программоносителю: - с магнитной летной, - с перфолентой, - с магнитными, оптическими программоносителями. 3. По уровню сложности управляемого оборудования и числу управляемых координат: - позиционные; - прямоугольные; - формообразующие - контурно-позиционные
В отечественных стандартах на станки с ЧПУ принято учитывать в обозначении станка установленный на нем вид системы ЧПУ. Станки с цикловым программным управлением имеют индекс «Ф1», станки с позиционными и прямоугольными системами управления - «Ф2», станки с формообразующими системами – индекс «Ф3», многоцелевые (сверлильно-фрезерно-расточные) станки с контурно-позиционными системами управления – индекс «Ф4». Рисунок 2 - Позиционная система ЧПУ Позиционные системы ЧПУ представляют собой наиболее простой вид управляющей системы. По каждой координатной оси программируется только величина перемещения исполнительного органа до заданной позиции, а траектория перемещения может быть произвольной. Перемещение из позиции в позицию совершается на максимальной скорости. Перемещение в процессе обработки после достижения заданной позиции допускается исключительно по прямой линии и с рабочей подачей.
Позиционные системы ЧПУ используются, когда обработка происходит только в определенных позициях на плоскости, например, в сверлильных и координатно-расточных станках. Рисунок 3 - Прямоугольная система ЧПУ Прямоугольные системы ЧПУ программируют перемещения исполнительных органов станка только поочередно вдоль одной из координатных осей. Скорость подачи при перемещении в заданную позицию и в процессе обработки задается управляющей программой. Прямоугольные системы ЧПУ используются в тех случаях, когда обрабатываемые контуры заготовки можно расположить параллельно осям координат, например при продольном точении или плоскопараллельном фрезеровании. Формообразующие системы ЧПУ реализуют движение исполнительного органа станка одновременно по двум и более осям координат, за счет чего появляется возможность производить обработку контуров и поверхностей сложной формы. В данных системах используют многокоординатный (как минимум двух координатный) интерполятор, выдающий управляющие сигналы сразу на соответствующее количество приводов подач. Рисунок 4 -
Формообразующая система ЧПУ Прямоугольные и формообразующие системы ЧПУ относятся к контурным (непрерывным) системам. Контурные системы ЧПУ обеспечивают автоматическое перемещение исполнительных органов станка по управляющей программе, которая задает траекторию перемещения и контурную скорость, с которой оно выполняется. Многоцелевые (сверлильно-фрезерно-расточные) станки с ЧПУ оснащаются, как правило, гибридными контурно-позиционными системами управления, позволяющие оптимизировать управление станка в зависимости от вида обработки. Формообразующие системы ЧПУ в настоящее время являются наиболее распространенным видом ЧПУ. Они имеют несколько уровней сложности, в зависимости от количества одновременно управляемых осей координат: - 2D-формообразующие; - 2½D-формообразующие; - 3D-формообразующие; - 4D- формообразующие; - 5D- формообразующие. Число управляемых координат характеризует возможности станка по формированию пространственной траектории рабочего органа, несущего инструмент или заготовку. Число управляемых координат характеризует возможность станка обрабатывать заготовку с нескольких сторон без переустановки. Координаты рабочего органа могут меняться одновременно или последовательно. Число одновременно управляемых координат характеризует возможности станка обрабатывать сложные пространственные поверхности Число управляемых координат может достигать 12, а число одновременно управляемых координат – от 2 до 6. При обработке плоскости достаточно 2 одновременно управляемых координат, при обработке пространственной поверхности – как минимум три, при обработке, например, лопатки турбины необходимо 6 одновременно управляемых координат. Рисунок 5 -
2D-формообразующая система ЧПУ
Рисунок 6 - 2½D-формообразующая система ЧПУ 2½D – формообразующая система ЧПУ делает возможным перемещение исполнительных органов по трем осям координат станка. Но при этом одновременно управляемыми являются только две оси, а третья ось остается при этом неподвижной и служит в качестве установочной для отдельно выполняемого подвода и отвода инструмента. После выполнения заданной команды на перемещение в указанной плоскости обработки система ЧПУ может переключиться на перемещение в любой другой плоскости. В зависимости от выбранной плоскости обработки, возможно одновременное управление разными осями таким образом, что движения исполнительных органов станка происходят в следующих плоскостях: - - плоскость XY (рис. 1.34), - - плоскость XZ (рис. 1.35), - - плоскость YZ (рис. 1.36) 2½D – формообразующая система ЧПУ широко применяется в простейших фрезерных станках с ЧПУ, имеющих, как правило, шаговые приводы подач. Она позволяет выполнять на этих станках обработку контуров и поверхностей сложной формы, однако при этом обработка объемных контуров ведется послойно в одной выбранной плоскости обработки. 3D – формообразующая система ЧПУ делает возможным управляемое перемещение исполнительных органов одновременно по трем осям координат станка. Благодаря этому становится возможным обработка сложных пространственных контуров без изменения положения заготовки на станке. В настоящее время 3D-формообразующей системой ЧПУ оснащается большинство промышленных фрезерных станков с программным управлением. Рисунок 7 -
3D-формообразующая система ЧПУ
|
