ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Числовое программное управление станком - это управление обработкой на станке или перемещением рабочих органов по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде, а совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления целевого программного управления станком называется системой числового программного управления станком. Такое управление обеспечивает возможность более быстрой переналадки станка, чем в случае, когда на автоматизированном станке требуется замена кулачков или копиров, перестановка упоров и конечных выключателей и пр. По принципу кулачковые автоматы, копировальные станки и тому подобные автоматы тоже являются программными, однако их переналадка сложна. Поэтому станки с такими системами автоматического управления выгодно использовать лишь в массовом и крупносерийном производстве.

Основное отличие и преимущество станков с числовым программным управлением заключается в простоте переналадки, что дает возможность создать экономически выгодные системы автоматизации для мелкосерийного и единичного производства.

Применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ) - одно из наиболее прогрессивных направлений автоматизации металлообработки на промышленных предприятиях, повышающее производительность в 3-6 раз и более. Дальнейшее развитие станков с ЧПУ привело с созданию многооперационных станков (обрабатывающих центров). Отличительной особенностью этих станков является возможность комплексной обработки деталей (точение, сверление, фрезерование, резьбонарезание и т. д.) без их перебазирования с автоматической сменой режущих инструментов.

Числовое программное управление станками подразделяется на

позиционное, контурное, комбинированное и самоприспособляющееся.

Позиционное числовое программное управление - это числовое программное управление станком, необходимое для обеспечения автоматической установки рабочего органа станка в позицию, заданную программой управления станком, без обработки в процессе перемещения рабочего органа станка. Такое управление применяется в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.

Одной из разновидностей позиционной системы является система ЧПУ с прямоугольными перемещениями. Она применяется для обработки ступенчатых валиков на токарных станках, плоскостных и корпусных деталей G прямоугольными контурами на фрезерных станках и т. п.

Контурное числовое программное управление предназначено для обработки деталей сложной формы с криволинейными поверхностями. Это числовое программное управление станком, необходимое для обеспечения автоматического перемещения его рабочего органа по траектории, заданной программой управления. ЧПУ для контурной обработки позволяет осуществлять непрерывное управление скоростями рабочих движений инструмента относительно детали и обеспечивает их заданные положения в каждый момент времени в соответствии с профилем обрабатываемой детали, т. е, автоматический обход режущего инструмента по заданному контуру детали. Для обработки плоских деталей используют системы контурной двухкоординатной, а для объемных деталей - трехкоординатной обработки.

Одним из основных элементов контурной системы является интерполирующее устройство, которое обеспечивает соответствующий закон движения инструмента относительно детали в промежутках между заданными программой координатами опорных точек обрабатываемого контура.

Комбинированное числовое программное управление - это управление, сочетающее функции контурного и позиционного числового программного управления станком.

Самоприспособляющееся устройство числового программного управления станком - это устройство числового программного управления станком, обеспечивающее автоматическое приспособление режима работы станка к изменяющимся условиям обработки, осуществляемое в процессе управления,

В зависимости от наличия или отсутствия обратной связи системы ЧПУ подразделяются на замкнутые и разомкнутые. Обратная связь предназначена для измерения действительного перемещения инструмента, которое потом сравнивается с перемещением, заданным программой. Результаты сравнения направляются в узел управления, который устраняет обнаруженное рассогласование. У разомкнутых систем отсутствует контроль исполнения команды.

Сущность задания программы работы исполнительных органов станка с ЧПУ заключается в представлении ее в виде чисел и записи этих чисел специальным кодом на подвижном программоносителе большой емкости, информация с которого последовательно считывается при его движении и используется для управления движениями рабочих органов станка. В качестве программоносителя чаще всего используют перфоленты. Программоноситель обычно.готовят вне станка.

Одним из важных достоинств записи программы на программоносителе

является возможность ее длительного сохранения и многократного использования.

Современные системы ЧПУ отдельными станками достигли высокой степени совершенства не только по производительности и точности, но и по надежности. Дальнейшим развитием устройств ЧПУ является объединение ЧПУ цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ).

Числовое программное управление станком от ЦВМ - это управление, при котором в состав системы входит ЦВМ, используемая для выполнения некоторых или всех основных функций числового программного управления в соответствии с программами управления станком. Имеется также прямое числовое программное управление станками. Это управление группой станков от одной ЦВМ, когда ЦВМ обеспечивает хранение программ управления и их распределение по запросам от станков.

§ 3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОДИРОВАНИЯ ПРОГРАММЫ

В станках с ЧПУ все элементы программы: направление, величина и скорости заданных рабочих и вспомогательных перемещений, порядок работы исполнительных органов и другие элементы цикла (например, автоматическая смена режущего инструмента) - задаются в цифровой форме - в виде чисел, расположенных в определенном порядке и записанных определенным образом с помощью какого-либо кода. Код представляет собой условную запись числа или действия, позволяющую достаточно простым способом получить изображение этого числа (действия) в форме, удобной для использования в системах программного управления. Различные коды, применяемые в станках с ЧПУ, характерны тем, что любое число, представляющее заданное перемещение исполнительного органа, изображается в виде какой-либо комбинации, состоящей только из двух различных цифр 1 и 0.

Главным достоинством такой записи является удобство преобразования информации. Для автоматической записи или воспроизведения какого-либо сигнала в этом случае можно использовать широко применяемые в автоматике реле. Реле имеет два состояния: «включено» - «выключено». Принимая одно из состояний реле (например, включенное) за единицу, а другое за ноль, можно с помощью наборов реле записывать или воспроизводить любые цифровые команды. Естественно, что можно кодировать, т. е. условно изображать не только длины перемещений исполнительных органов, но и их направление, скорость, последовательность, а также другие команды.

В общем случае всякий код, применяемый в системах числового программного управления, складывается из двух основных элементов: кода перемещений и кода вспомогательных команд. При этом способ кодирования в общей программе может быть различным для перемещений и вспомогательных команд. Так, например, заданные перемещения можно изображать комбинацией цифр (например, 1 и 0), а вспомогательные команды (технологические и логические) - буквами. Однако проще всего механически или автоматически записывать и воспроизводить программу в том случае,

если все команды будут закодированы с использованием одних и тех же условных знаков, например 1 и 0. Для этого достаточно условиться, что определенное сочетание единиц и ну-, лей означает команду «рабочая подача вперед», другое сочетание - команду «включение подачи охлаждающей жидкости», третье сочетание - команду «смена режущего инструмента» и т. д. Поэтому большинство кодов, применяемых в системах числового программного управления, в том числе и так называемые буквенно-цифровые коды, являются по существу цифровыми кодами.

Существует много разнообразных способов кодирования. Рассмотрим некоторые из них.

Унитарный код. Сущность этого кода заключается в том, что в нем всякое число выражается одним знаком 1. Для изображения любого числа надо столько раз последовательно повторить этот знак, сколько в данном числе содержится единиц. При использовании унитарного кода для записи чисел на перфорированной ленте знак 1 выражается пробивкой отверстия. Например, для записи числа 532 на программоносителе требуется иметь 532 позиции, т. е. 532 пробивки на перфоленте. Каждое отверстие на перфоленте будет соответствовать перемещению определенного элемента станка на один элементарный шаг. Этот метод имеет существенный недостаток, заключающийся в необходимости приготовления большого количества входных данных и имеет очень малую плотность записи информации. Поэтому в современных системах управления при записи чисел на перфоленту унитарный код практического применения не получил. При записи чисел на магнитной ленте знак 1 выражается образованием на ленте магнитного штриха. В этом случае на ленте должно быть образовано последовательно столько магнитных штрихов, сколько единиц содержится в записываемом числе. Кодированная запись чисел на программоноситель, основанная на какой-либо системе счисления, значительно сокращает необходимую длину программоносителя и время для записи.

Десятичная система счисления использует для записи чисел десять знаков: 0, 1,2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9. Для записи чисел в десятичной системе счисления каждому знаку на перфоленте должны быть отведены своя дорожка или канал, а каждому разряду своя строка или, наоборот, каждому знаку своя строка, а каждому разряду своя дорожка. Обычно в машиностроении числа записывают шестью разрядами: сотни, десятки, единицы, десятые, сотые и тысячные доли миллиметра; поэтому для записи числа в десятичном коде нужны десять дорожек и шесть строк или, наоборот, шест дорожек и десять строк. Например, число 345, 300.может быть записано двояко (рис. 286, а, б). Запись чисел в десятичном коде громоздка.

Двоичная система счисления использует для записи только два знака, которые для удобства назвали цифрами 0 и 1. Заданные перемещения исполнительных органов станка или координаты обрабатываемых элементов определяют в десятичной системе счисления, а затем изображают в двоичной системе.

Для преобразования числа, записанного в десятичной системе, в- число, записанное двоичным кодом, можно пользоваться следующим приемом. Целые числа переводят путем последовательного деления числа и получаемых частных на основание двоичной системы 2 до тех пор, пока не получится частное меньше основания системы. Результатом будут являться остатки от

деления, прочитанные в порядке, обратном их получению.