Управление станками

Под управлением станком понимают совокупность воздействий на его механизмы, обеспечивающих выполнение технологического цикла обработки, а под системой управления — устройство или совокупность устройств, реализующих эти воздействия.

Цикл работы станка — это совокупность всех движений, необходимых для обработки заготовок и выполняемых в определенной последовательности.

Циклы, осуществляемые при работе станочного оборудования, делят на две группы.

Первую группу образуют циклы, которые остаются неизменными и повторяются многократно в процессе эксплуатации оборудования. Например, циклы работы автоматических линий и агрегатных станков.

Ко второй группе относятся циклы, совершаемые однократно в определенные моменты. Эти циклы инициируются специальной командой. Примерами таких циклов являются циклы движений вспомогательных механизмов в станках: поиск и смена инструмента, зажим и освобождение подвижных узлов, загрузка и зажим заготовок, выгрузка обработанных деталей и так далее.

Управление станком может быть ручным или автоматическим. Примером системы ручного управления является многорукояточное устройство, в котором для перемещения каждого блока зубчатых колес предусмотрена рукоятка. Ручное управление может быть селективным (избирательным), преселективным (с предварительным набором скоростей) и дистанционным (кнопочным).

Автоматическое управление подразделяется на: кулачковое; с помощью регулируемых упоров; программное и адаптивное.

Цикловым программным управлением (ЦПУ) называют управление, при котором полностью или частично программируется цикл работы станка, режимы обработки и смена инструмента, а размерная информация (перемещения рабочих органов станка) задается с помощью путевых упоров, устанавливаемых на специальных линейках или барабанах.

В автоматическом оборудовании с ЦПУ цикл работы является замкнутым, то есть положения механизмов в начальной и конечной фазах цикла совпадают.

Числовым программным управлением (ЧПУ) называют управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные представлены в цифровой форме. ЧПУ обеспечивает управление движениями рабочих органов станка, скоростью их перемещения при формообразовании, последовательностью обработки, режимами резания, а также различными вспомогательными функциями.

Система числового программного управления (СЧПУ) — это совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, которые обеспечивают управление станком. Основой СЧПУ является устройство числового программного управления (УЧПУ), которое выдает управляющее воздействие на рабочие органы станка в реальном масштабе времени в соответствии с УП и информацией о состоянии управляемого объекта. Вся информация УП (размерная, технологическая и вспомогательная), необходимая для управления обработкой, вводится в память системы управления. УЧПУ преобразует эту информацию в управляющие команды для рабочих органов станка и контролирует их выполнение.

Источник

Автоматизированные системы управления металлорежущими станками

Системы электрического управления на станках предназначены:

для осуществления процессов разгона, торможения, регулирования скорости электродвигателей и т. п. (автоматическое управление электрическими машинами);

для осуществления операций управления станочными приводами — пуска, установления последовательности движений, изменения направления движений и пр. (автоматическое или полуавтоматическое оперативное управление);

для защиты органов станка и обрабатываемых изделий от повреждений и пр. (автоматическая технологическая защита).

В процессе технологического цикла обработки изделий обычно используются два режима работы: режим установочных операций и режим обработки изделий (основной).

В соответствии с этим в схеме электрического управления предусматриваются режимы и элементы основного и установочного управления. Кроме того, на многих станках предусматривается режим наладочного управления.

К установочному управлению на станках относятся все элементы управления, связанные с установкой и снятием изделия, подводом и отводом инструмента. Для большинства установочных операций требуется: осуществление медленных или быстрых перемещений без изменения скорости, выбранной для основного управления, а также исключение фиксации командного импульса.

Переход от основного управления к установочному может производиться без дополнительных переключений (при раздельном кнопочном управлении) или с применением переключателя режимов.

К наладочному управлению относятся элементы управления, связанные с заправкой инструмента на станке, с перемещением нормально неподвижных узлов станка при переходе на обработку изделий другого вида, с контролем отдельных узлов, с изменением или проверкой программы автоматического цикла обработки.

В отличие от операций установочного управления, которые производятся работающим на станке, наладочные операции в большинстве случаев осуществляются наладчиком. Переход на наладочный режим может производиться с помощью наладочных переключателей, расположенных отдельно от других органов управления.

Элементарные функции оперативного управления и технологической защиты

К числу элементарных функций оперативного управления относятся следующие:

1) выбор движущегося органа;

2) выбор режима работы или программы автоматического цикла;

3) выбор скорости движения;

4) выбор направления движения;

Осуществление этих функций производится с помощью органов управления в процессе операций управления. При одной операции управления может осуществляться одна функция или несколько функций в сочетании.

Группировка функций в определенные сочетания определяет выбор системы управления, конструкцию органов управления и структуру однотактных схем оперативного управления.

Удобство управления определяется в значительной степени минимальным количеством органов управления для заданного сочетания функций на одну пусковую функцию и минимальным количеством разнородных функций, выполняемых каждым органом управления.

С другой стороны, для упрощения процесса оперативного управления и релейно-контактной схемы используются различные способы совмещения функций управления в одном органе. В случае неизбежности применения двух (или более) органов управления или электромагнитных аппаратов желательно в целях упрощения схем и конструкций применять разделение функций.

Системы электрического управления могут осуществлять следующие функции автоматической технологической защиты металлорежущих станков:

1) защиту от поломки деталей станка при столкновении движущихся элементов (в результате неправильных операций управления или по другим причинам);

2) защиту трущихся поверхностей при недостаточной смазке или при перегреве (путем дистанционного контроля температуры);

3) защиту инструмента от поломки при резком возрастании усилий резания, а также при внезапной остановке главного движения во время подачи;

4) защиту от брака при остановке во время обработки.

Функции технологической защиты могут выполнять аппараты, непосредственно относящиеся к данному участку схемы, или аппараты межузловых связей.

Связи в системах электрического управления

Распределение, усиление, размножение и преобразование команд электрического управления производится посредством прямых связей управления.

Фиксация командных импульсов и контроль исполнения команд производятся посредством обратных связей. Взаимодействие элементов управления с помощью этих связей может быть показано в виде структурных схем управления. Сочетание последовательных звеньев такой схемы называют каналом управления.

Структурные схемы управления применяются для выбора и синтеза, а также для пояснения системы управления.

Системы электрического управления

С точки зрения функциональных связей между элементами в схеме автоматическое управление может быть независимым или зависимым.

При независимом управлении команда на переход к следующей операции подается от исполнительного элемента без обратной связи. Большинство элементарных схем независимого управления действует в функции времени.

Системы независимого управления отличаются от систем зависимого управления меньшим количеством контактов и меньшим объемом станочной электропроводки. Но, с другой стороны, при нарушениях в работе схемы независимого управления чаще возникает несогласованность действий командных и исполнительных элементов.

Системы зависимого управления делятся на два вида:

2) с промежуточной обратной связью.

Замкнутая система зависимого управления характеризуется тем, что команда на переход к следующей операции, на остановку или на продолжение работы в изменившихся условиях, подается от исполнительного механизма (или двигателя) с помощью обратных связей управления после отработки предыдущей команды. Так осуществляется обратная зависимость:

1) от пройденного пути — с помощью путевых переключателей, датчиков импульсов, датчиков положения;

2) от скорости — с помощью реле скорости или тахогенератора;

3) от циркуляции масла в системе смазки — с помощью струйного реле и т. п.

В схемах релейно-контактного управления эта зависимость может выражаться двумя знаками — вызывать отключение или включение элементов схемы. Достоинством схем замкнутого управления является высокая точность, почти полная гарантия последовательности действия исполнительных элементов, так как без выполнения предыдущей команды нет последующей.

Недостаток таких схем — необходимость установки на станке соответствующей аппаратуры и разветвленная станочная проводка. Стремление к сокращению аппаратуры и проводки привело к использованию схем управления с промежуточной обратной связью.

В этих схемах команда на переход к следующей операции подается от элементов схемы управления: например, измерение скорости привода постоянного тока заменяется измерением э. д. с. двигателя; контроль циркуляции масла (струйным реле) заменяется измерением давления или контролем включения насоса и т. п.

Стремление к сокращению аппаратуры и проводки привело к использованию схем управления с промежуточной обратной связью. В этих схемах команда на переход к следующей операции подается от элементов схемы управления: например, измерение скорости привода постоянного тока заменяется измерением э. д. с. двигателя; контроль циркуляции масла (струйным реле) заменяется измерением давления или контролем включения насоса и т. п.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что понимают под управлением станком

Числовое программное управление (ЧПУ) — компьютеризованная система управления, управляющая приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку. Оборудование с ЧПУ может быть представлено:

Несколько станков с ЧПУ могут объединиться в гибкую автоматизированную производственную систему (ГПС), которая в свою очередь может быть дополнена гибким автоматизированным участком (ГАУ) и войти в состав автоматической линии (производства масштаба участка либо цеха), ГАП.

Содержание

История

Изобретателем первого станка с числовым (программным) управлением (англ. Numerical Control, NC ) является Джон Пэрсонс (John T. Parsons), работавший инженером в компании своего отца Parsons Inc, выпускавшей в конце Второй мировой войны пропеллеры для вертолетов. Он впервые предложил использовать для обработки пропеллеров станок, работающий по программе, вводимой с перфокарт.

В 1949 году ВВС США профинансировали Parsons Inc разработку станка для контурного фрезерования сложных по форме деталей авиационной техники. Однако, компания не смогла самостоятельно выполнить работы и обратилась за помощью в лабораторию сервомеханики Массачусетского технологического института (MIT). Сотрудничество Parsons Inc с MIT продолжалось до 1950 года. В 1950 году MIT приобрел компанию по производству фрезерных станков Hydro-Tel и отказался от сотрудничества с Parsons Inc, заключив самостоятельный контракт с ВВС США на создание фрезерного станка с программным управлением.

В сентябре 1952 года станок был впервые продемонстрирован публике – про него была напечатана статья в журнале Scientific American. Станок управлялся с помощью перфоленты.

Первый станок с ЧПУ отличался особой сложностью и не мог быть использован в производственных условиях. Первое серийное устройство ЧПУ было создано компанией Bendix Corp. в 1954 году и с 1955 года стало устанавливаться на станки. Широкое внедрение станков с ЧПУ шло медленно. Предприниматели с недоверием относились к новой технике. Министерство обороны США вынуждено было на свои средства изготовить 120 станков с ЧПУ, чтобы передать их в аренду частным компаниям.

Первыми отечественными станками с ЧПУ промышленного применения являются токарно-винторезный станок 1К62ПУ и токарно-карусельный 1541П. Эти станки были созданы в первой половине 1960-х годов. Станки работали совместно с управляющими системами типа ПРС-3К и другими. Затем были разработаны вертикально-фрезерные станки с ЧПУ 6Н13 с системой управления «Контур-ЗП». В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного производства 2Р22 и Электроника НЦ-31.

Числовое программное управление также характерно для систем управления современными промышленными роботами.

Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным — NC и CNC, — отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.

Возможна реализация модели с централизованным автоматизированным рабочим местом (например, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) с последующей загрузкой программы посредством передачи по промышленной сети.

Аппаратное обеспечение

Структурно, в состав ЧПУ входят:

Важной характеристикой CNC-контроллера является количество осей (каналов), которые он способен синхронизировать (управлять) — для этого требуется высокая производительность и соответствующее ПО.

В качестве исполнительных механизмов используются сервоприводы, шаговые двигатели.

Для передачи данных между исполнительным механизмом и системой управления станком обычно используется промышленная сеть (например, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).

Программное обеспечение

После того как составлена управляющая программа, оператор при помощи программатора вводит ее в контроллер. Команды управляющей программы размещаются в ОЗУ. В процессе создания или после ввода управляющей программы оператор (в данном аспекте выполняющий роль программиста) может отредактировать ее, включив в работу системную программу редактора и выводя на дисплей всю или нужные части управляющей программы и внося в них требуемые изменения. При работе в режиме изготовления детали управляющая программа кадр за кадром поступает на выполнение. В соответствии с командами управляющей программы контроллер вызывает из ПЗУ соответствующие системные подпрограммы, которые заставляют работать подключенное к ЧПУ оборудование в требуемом режиме — результаты работы контроллера в виде электрических сигналов поступают на исполнительное устройство — приводы подач, либо на устройства управления автоматикой станка.

Управляющая система считывает инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) программы, который затем интерпретатором системы ЧПУ переводится из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (например, включить/выключить подачу охлаждающей эмульсии).

Разработка управляющих программ в настоящее время выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования (САПР) или отдельных систем автоматизированного программирования (CAM), которые по электронной модели генерируют программу обработки.

Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.

В системе управления, кроме самой программы, присутствуют данные других форматов и назначения. Как минимум, это машинные данные и данные пользователя, специфически привязанные к конкретной системе управления либо к определенной серии (линейке) однотипных моделей систем управления.

Программа для станка (оборудования) с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей например, магнитной ленты, перфорированной бумажной ленты (перфоленты), дискеты или флеш-накопителей в собственную память либо временно, до выключения питания — в оперативную память, либо постоянно — в ПЗУ, карту памяти или другой накопитель: жёсткий диск или твердотельный накопитель. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованым системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.

Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется «G-код». В отдельных случаях — например, системы управления гравировальными станками — язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными — например DXF или HPGL.

Источник

Токарные станки с ЧПУ: назначение и классификация

Определение термина и классификация

Сокращение ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление, то есть автоматическое.При его использовании вся последовательность действий станка задается командами, записанными на программном носителе.
По этим командам автоматические, полуавтоматические и копировальные станки выполняют свои прямые функции.Под системой ЧПУ подразумевают совокупность специальных средств, методов и устройств, которые необходимы для реализации числового программного управления.

УЧПУ (то есть, устройство ЧПУ) является частью этой системы. Его предназначение – выдача управляющего воздействия в соответствии с параметрами, занесенными в управляющую программу.

В качестве носителя управляющей программы могут выступать разные материалы. К примеру, им может быть:

Выделяют два вида информации, которая может быть записана на подобном носителе:

В случае со станками с ЧПУ-ем, в программоноситель заносятся оба вида информации. Это отличает их от устройств с ЦПУ (расшифровка – цикловое программное управление), при которых в программоноситель может заноситься только технологическая информация.

Подобное обстоятельство позволяет высвободить большое количество инструментов, а также положительно сказывается на производительности станка.

Еще одна классификация разделяет станки с ЧПУ на четыре группы:

Информация в программоноситель записывается в виде математических формул, цифр. Устройство выполняет работу в соответствии с созданными данными. При помощи программ можно задавать вращение, мощность, ускорение, скорость работы и другие параметры.

Что такое станок ЧПУ?

Понятное дело, что такие станки нужны только для массового производства одной детали, с одинаковых заготовок. Ведь если надо сделать 10 разных деталей за день, то на одном станке с ЧПУ только написание 10 программ может занять 3 дня… А еще проверка, подбор и установка и привязка инструмента… Только для массового производства одной детали с одинаковых заготовок.

Если деталь обрабатывается достаточно долго, то один оператор может одновременно работать и на 2-х и на 3-х станках. Зажал заготовку, нажал на кнопку, и пошел к следующему станку.

Они (станки с ЧПУ) есть разные. И для деревообработки, но все чаще они встречаются в металлообработке. Они есть и токарные, и фрезеровочные, и черт еще знает для чего. Лично я имел опыт обслуживания, ремонта, и написания программ на токарных станках с ЧПУ 1В340Ф30.

Особенности конструкции

Поскольку операции на станках с ЧПУ проводятся без участия рабочего, к их конструкции предъявляются повышенные требования. Так, для повышения жесткости станин, стоек, столов станков, при их изготовлении используются дополнительные ребра жесткости. Для приводов движения/подач используются кинематические цепи минимальной длины.

Широко используются электромагнитные муфты. С их помощью можно производить переключение скоростей в автоматическом режиме. Шпиндельные механизмы должны быть более жесткими. Они усложняются дополнительными конструкциями (с их помощью осуществляет зажим/отжим инструментов).

В таких станках используются электродвигатели в комплексе с гидроусилителями моментов. Передачи беззазорные. Существует несколько типов танкеток. Они различны по размерам.

Роликовые опоры набиваются специальной смазкой и монтируются на платформах. Суппорт и каретка не отличаются от аналогов, применяющихся в стандартных станках.

Современные станки, оснащенные числовым программным управлением, представляют собой сложные электромеханические приборы.

Их обслуживанием должны заниматься квалифицированные специалисты. В большинстве случаев в процессе настройки и управления ЧПУ станка участвуют два человека:

Более сложную работу выполняет наладчик. В его обязанности входит настройка и перенастройка прибора. Оператор следит за производственным процессом непосредственно во время работы агрегата.

Обязанности наладчика и оператора

Как уже было сказано ранее, наладчик выполняет большее количество функций. В его прямые обязанности входит:

Если при повторной обработке нарушений не обнаружено, наладчик переводит станок в режим «Автомат». Это все обязанности наладчика. Далее со станком взаимодействует оператор. В его непосредственные обязанности входит:

Включать станок можно только после полной проверки всех его систем. Особое внимание необходимо уделять надежности крепления приборов/инструмента. Важно также определить, подходит ли заготовка техпроцессу агрегата.

Достоинства и недостатки семантических URL

Человекопонятные урлы – это удобнее и куда более эстетично, чем адреса, генерируемые автоматически. Среди преимуществ использования ЧПУ следует отметить:

Но человекопонятные урлы не лишены и некоторых недостатков. Так, например, для транслитерации необходимо устанавливать специальные плагины или использовать сторонние программы и сервисы. Можно «переводить» адреса и вручную, но это сложнее, к тому же, есть риск ошибки.

Например, для нашего сайта на WordPress мы используем плагин «Cyr-To-Lat«.

Особое внимание созданию понятных и коротких ЧПУ следует уделить при внедрении на сайт визуального контента (видео, фотографий, схем, таблиц и т.д.).

Где применяются такие системы

Станки с числовым ПУ могут применяться в разных сферах промышленности. Они повышают производительность предприятия, благоприятно влияют на качество выпускаемой продукции.

Сегодня такие устройства используются на предприятиях, занимающихся обработкой:

С помощью таких станков можно сверлить, распиливать и гравировать заготовку. Кроме того, они позволяют проводить фрезерование и лазерную резку. Некоторые агрегаты способны совмещать разные типы обработки заготовок. Такие устройства называются обрабатывающими центрами, в основе которых лежит ЧПУ.

Каковы преимущества систем с ЧПУ

К преимуществам оборудования с ЧПУ можно отнести:

Однако подобное оборудование отличается высокой ценой. Его приобретение целесообразно только в случае широкой клиентской базы и возможности быстрого сбыта производимой продукции. Поэтому перед оснащением предприятия такими агрегатами необходимо проанализировать рентабельность перехода на новую технику.

Таким образом, благодаря системе управления станков с ЧПУ можно значительно повысить продуктивность работы предприятия. Такие агрегаты обладают целым рядом преимуществ. Обслуживание станков производится двумя специалистами: наладчиком и оператором. Сфера применения подобных станков достаточно широка: от деревообрабатывающей промышленности до ювелирного дела.

Принцип работы оборудования с программным управлением

Расшифровка ЧПУ включает две части:

Для одного типа деталей программа составляется только раз и хранится на внешнем носителе либо во встроенном хранилище, если позволяет память. При возникновении необходимости машинный код переносится в оперативную память, и автоматический цикл запускается вновь. ЧПУ-системы хороши на любом оборудовании с несколькими координатными осями.

Под каждое производство в продаже имеется идеальное решение. Важно учесть все основные требования к оборудованию. Перечислим лишь некоторые из них: нагрузка на инструмент, интенсивность и скорость обработки, количество осей и возможность модернизации станка в будущем.

Источник