Types de systèmes de contrôle de programme. Schéma fonctionnel typique d'un système CNC
L'ingénierie mécanique est la base du développement réussi de toutes les industries économie nationale. L'efficacité de la production de construction mécanique et la qualité des produits fabriqués sont largement déterminées par le niveau de son automatisation. L'orientation principale de l'automatisation de la production de construction de machines repose actuellement sur l'introduction généralisée d'appareils et de machines informatiques numériques.
Pour contrôler les machines universelles et autres équipements technologiques, systèmes de contrôle numérique(CNC).
La CNC contrôle le mouvement des organes de travail des machines-outils et des équipements, leur vitesse lors de la mise en forme des pièces, les mouvements d'installation, ainsi que la séquence des modes de traitement et des fonctions auxiliaires.
Les programmes pièce du système de commande contiennent deux types d'informations nécessaires pour opération automatique machines-outils (équipements): géométriques et technologiques. Géométrique les informations comprennent des données sur la forme, les dimensions des éléments de la pièce et de l'outil, ainsi que leur position relative dans l'espace.
Technologique les informations sont des instructions sur la séquence de mise en service des outils, la modification des conditions de coupe, le changement d'outils, la mise en marche de l'alimentation en liquide de refroidissement, etc.
Les informations technologiques sont également utilisées pour le contrôle dans d'autres dispositifs logiciels, par exemple, dans les systèmes de contrôle de programme cyclique (SCP). Les informations géométriques dans le SCPU sont mises en œuvre par des butées reconfigurables placées directement sur la machine (équipement). Les avantages des SCPA résident dans leur grande versatilité, la possibilité de réajustement rapide, de correction de programme et d'inclusion dans des systèmes intégrés plus complexes. production automatisée. Les CNC sont des automatismes multiboucles complexes, car ils contrôlent simultanément plusieurs paramètres d'objets indépendants ou liés (coordonnées). En conséquence, il existe plusieurs boucles de contrôle (canaux) dans la structure du système de contrôle. Ainsi, par exemple, dans des machines-outils La CNC commande simultanément le mouvement principal de façonnage, le mouvement d'avance et les mouvements auxiliaires : transport, bridage, retrait et approche, changement d'outil, etc.
Les CNC sont classées selon les caractéristiques suivantes : structure et principe (algorithme) de commande, objectif, type d'entraînement, nature du mouvement d'entraînement, méthode de définition du programme.
Selon la structure, les CNC sont divisés en ouvert, fermé et combiné.
Le principe de contrôle des CNC en boucle ouverte est basé sur l'utilisation de la seule action maître intégrée dans le programme de contrôle (principe de contrôle dur). Dans les systèmes de contrôle fermés, en plus de l'influence principale - programme de contrôle des informations sur les valeurs réelles des paramètres contrôlés sont utilisées, c'est-à-dire principe de régulation basé sur l'écart du paramètre contrôlé (régulation flexible).
À combiné Le contrôle CNC des paramètres principaux (mouvement principal et mouvement d'avance) est réalisé par des boucles de régulation fermées fonctionnant sur le principe de la déviation, et le contrôle des paramètres auxiliaires (serrage de la pièce, approche de l'outil, changement d'outil, mise en marche de l'arrosage, etc.) peuvent être réalisées par des boucles de régulation ouvertes.
À adaptatif La CNC dispose de capteurs supplémentaires pour obtenir des informations sur les paramètres du processus d'usinage : force de coupe, température, usure de l'outil, etc. Ces informations sont utilisées dans la CNC pour corriger les paramètres technologiques définis par le programme de commande, en fonction de l'évolution de la surépaisseur d'usinage, de la dureté et de la rigidité des pièces, de l'état de l'outil, etc.
Selon le but de l'équipement équipé de dispositifs CNC, les systèmes de contrôle sont divisés en positionnel, contour et universel.
À positionnel systèmes de contrôle coordonnées programmées (x, y) points discrets individuels (Fig. 13.4, un), déterminer la position (position) de l'outil ou de la pièce. De tels systèmes sont utilisés pour contrôler les machines de forage et de forage.
Une variété de systèmes de contrôle de position sont rectangulaire systèmes qui contrôlent le mouvement le long des segments (indiqués à la Fig. 13.4, b numéros 7 ... b), parallèles aux guides de la machine. Les systèmes rectangulaires sont conçus pour le contrôle séquentiel de l'une des deux coordonnées mutuellement perpendiculaires. De tels systèmes sont utilisés en tournant
un B C
Riz. 13.4. A la définition du type de champ dans le champ :
un - positionnel ; b- rectangulaire; dans-contour
machines pour contrôler le traitement de pièces telles que des rouleaux étagés et sur des pièces de fraisage à contour rectangulaire.
À contour Le système de contrôle effectue un contrôle interconnecté simultané le long de plusieurs coordonnées le long de segments et de sections de courbes, sur la fig. 13.4, dans marqué 1... 6 et r 1 , r 2 , pour obtenir des pièces au profil complexe. De tels systèmes sont utilisés pour contrôler les machines de tournage, de fraisage, d'électroérosion, ainsi que les machines à souder.
Dans les machines multi-opérations conçues pour usiner des pièces complexes (comme une carrosserie) avec plusieurs outils en même temps, universel (contour positionnel) systèmes de contrôle.
En fonction du nombre de coordonnées contrôlées simultanément, les CNC se distinguent par un contrôle sur une, deux, trois, quatre, cinq coordonnées ou plus.
Selon le type d'énergie utilisée dans les moteurs des dispositifs d'entraînement, il existe des CNC à entraînement électrique, électrohydraulique et électropneumatique.
Dans la CNC, divers servo-entraînements sont principalement utilisés, construits sur le principe des systèmes de contrôle automatique fermés (servo). Moins souvent, les entraînements en boucle ouverte sont utilisés en utilisant uniquement des moteurs pas à pas qui permettent un contrôle logiciel direct de la valeur de déplacement et de sa vitesse.
Dans les appareils dotés d'un servomoteur, le courant continu et les moteurs peuvent être utilisés. courant alternatif, ainsi que des moteurs hydrauliques et pneumatiques pas à pas. La fréquence de rotation des moteurs du servo variateur doit varier sur une large plage (de 1000 fois ou plus).
Les entraînements utilisent des capteurs de déplacement qui génèrent un signal de retour qui est envoyé à la CNC, où il est comparé au signal de commande reçu du programme de commande. Les selsyns, les transformateurs rotatifs, les inductosyns et les potentiomètres multitours sont utilisés comme capteurs de déplacement dans les dispositifs analogiques de la servocommande CNC. De plus, divers types de convertisseurs de mouvement en code sont utilisés dans les dispositifs analogiques du servomoteur CNC.
Selon la structure du dispositif CNC, tous les systèmes sont divisés en deux types principaux: construits sur le principe d'un modèle numérique et construits sur la structure d'un ordinateur.
Dans les systèmes où le dispositif CNC est construit selon le principe modèle numérique, toutes les opérations sont effectuées par les unités électroniques spécialisées correspondantes avec des fonctions strictement définies, et les connexions entre ces unités sont inchangées. Le principe de construction d'un appareil CNC basé sur l'utilisation de blocs - des unités aux fonctions clairement définies est appelé agrégat. Un tel dispositif de contrôle fonctionne selon un algorithme inchangé, alors que tous les blocs fonctionnent en parallèle, effectuant les opérations de conversion d'informations qui leur sont assignées.
Dans les systèmes où le dispositif CNC (CNC) est construit selon architecture informatique, les blocs sont de nature universelle et les liens entre eux peuvent être modifiés en fonction d'un programme donné. Les opérations de contrôle dans ce cas sont effectuées séquentiellement à l'aide de l'unité centrale de calcul. Dans le cadre de la CNC, il existe des périphériques de stockage: opérationnels (RAM) et permanents (ROM).
Le fonctionnement de la RAM et de la ROM est effectué selon l'algorithme de traitement des informations reçues sous la forme d'un programme de contrôle, c'est-à-dire ces appareils nécessitent un logiciel spécial. De plus, le logiciel peut être stocké dans la ROM si des changements fréquents dans les algorithmes de fonctionnement ne sont pas nécessaires, ou il peut être entré via un dispositif d'entrée dans le cadre d'un programme de contrôle. Une telle construction permet de corriger facilement l'algorithme de fonctionnement du dispositif CNC et de l'améliorer à mesure que des informations statistiques sur la qualité des pièces fabriquées sont accumulées.
Il est prometteur de créer des dispositifs CNC basés sur l'utilisation d'un ou plusieurs microprocesseurs construits sur de grands circuits intégrés (LSI), c'est-à-dire l'utilisation du principe d'agrégation de la construction d'une CNC basée sur des microprocesseurs programmés sur tâches spécifiques. Il est possible de construire un dispositif CNC sur la base d'un micro-ordinateur, en le complétant par un microprocesseur ou des contrôleurs - des dispositifs logiques programmables pour le traitement des informations. À l'avenir, à mesure que la base d'éléments s'améliorera, il pourrait devenir rationnel de construire une CNC basée sur un mini-ordinateur. Cela élargira les fonctionnalités de la CNC et facilitera leur intégration dans des systèmes de production automatisés intégrés plus complexes : lignes automatiques, sections, ateliers, systèmes de production automatisés flexibles. Généralisé schéma fonctionnel CNC tour, construit sur le principe d'un système ouvert, est représenté sur la Fig. 13.5. Ici, les actionneurs du mouvement principal (M1), du mouvement d'avance (M2, MZ), du mouvement auxiliaire - rotation et avance de la tourelle avec des outils (M4, M5) reçoivent des signaux de commande de l'unité de commande d'entraînement (BUP).
Le dispositif d'entrée-sortie (E/S) reçoit le programme de contrôle de l'ordinateur central (avec contrôle de groupe, lorsque le système de contrôle fonctionne dans le cadre d'un système de production flexible) ou le lit à partir d'une bande perforée (avec contrôle autonome). Dans le même temps, le programme de contrôle, les résultats intermédiaires des calculs, les constantes nécessaires sont stockées dans un dispositif de mémoire (mémoire) et, si nécessaire, sont utilisées par un dispositif informatique (CD) pour générer des actions de contrôle sur le TCU. Ce dernier contient des unités de commande électroniques pour les moteurs pas à pas ou des amplificateurs de signal d'erreur (dans les servomoteurs), des convertisseurs à thyristors pour contrôler la vitesse du mouvement principal (dans ce circuit, la vitesse de la broche), etc.
Le panneau de commande (CP) dispose de boutons et d'un clavier pour la commande de blocs individuels ou la commande manuelle du variateur, ainsi que pour la saisie manuelle complète ou partielle (pendant la configuration) du programme de commande dans la mémoire et le traitement de la première partie à l'aide de celui-ci, suivi de l'édition du programme (dans la CNC avec des programmes d'entrée directe). Le panneau de commande vous permet d'afficher
pour indiquer (sur l'écran) tout bloc du programme ou d'autres informations traitées par le système, et signaler l'apparition de dysfonctionnements.
Dans les CNC positionnelles qui fonctionnent selon un algorithme rigide, le VU peut être absent. Dans les CNC de contour construites sur le principe d'un modèle numérique, VU est utilisé comme interpolateur, qui est une unité de bloc spécialisée qui contrôle la vitesse de traitement simultanément dans deux coordonnées. Les interpolateurs peuvent être linéaires, circulaires, paraboliques.
Les interpolateurs linéaires sont utilisés si le contour de la pièce peut être représenté sous forme de segments de droite situés à n'importe quel angle par rapport aux axes de coordonnées. Les sections curvilignes sont approximées dans ce cas par des segments de droite. Les interpolateurs linéaires-circulaires sont utilisés lors du traitement de pièces avec un contour complexe, composé de divers arcs de cercles et segments de ligne. L'arc de cercle dans de tels interpolateurs est spécifié par un bloc du programme, et le contour curviligne général est approximé par plusieurs lignes droites et arcs de cercles de rayons différents. Les interpolateurs paraboliques sont utilisés dans le traitement de pièces très complexes (pales d'hélices, turbines, etc.).
Dans la CNC, construite sur le principe de la structure d'un ordinateur, des microprocesseurs, ainsi que des micro- et mini-ordinateurs, sont utilisés comme VU. Les CNC sur mini-ordinateur sont les plus prometteuses lors de la création de systèmes intégrés complexes pour la production automatique, tels que des modules technologiques, des lignes automatiques, des sections, des ateliers et des systèmes de production flexibles.
Le module technologique est une machine multi-opérationnelle automatisée et un manipulateur automatique unis par un ACS commun.
Complexe technologique est un complexe de production automatique, composé d'un groupe de machines CNC, d'un manipulateur automatique, de transport et périphériques de stockage, unis par un ACS commun, fonctionnant à partir d'un ordinateur central, et assurant le traitement complet ou partiel d'un certain type de pièce.
Une ligne automatique est un complexe de machines de travail automatisées situées dans la séquence d'opérations technologiques reliées par des moyens de transport et équipement auxiliaire, unis par un ACS commun, fonctionnant à partir d'un ordinateur central, et assurant un cycle complet de traitement d'une pièce ou d'un groupe de pièces du même type.
Une section automatisée est un complexe de plusieurs machines ou modules automatisés, combinés à l'aide d'un système de transport et de manipulateurs, auxiliaires
des appareils puissants, un système de contrôle de groupe unique à partir de l'ordinateur central, permettant un traitement complexe du même type de pièces avec différentes séquences d'opérations.
Souple systèmes de production(GPS) sont conçus pour la conception et la fabrication automatisées de nouveaux produits dans les conditions d'une production multi-produits à petite échelle.
Le transfert du service d'incendie de l'État à la production de nouveaux produits est assuré par un logiciel sans restructuration manuelle de l'équipement. Le GPS réunit plusieurs complexes, chacun utilisant un ordinateur local pour le contrôle. Pour Direction générale Le complexe GPS utilise un ordinateur principal puissant et toute la structure de gestion est basée sur un principe hiérarchique.
Sur la fig. 13.6 illustré schéma structurel Contrôle GPS, qui comprend les sous-systèmes suivants :
Conception CAO - système conception automatique conceptions de nouveaux produits, consistant en des postes de travail automatiques du concepteur (ARM-K);
| |
Technologie CAO - système de conception automatique procédés technologiques fabrication de nouveaux produits, consistant en postes de travail automatiques d'un technologue (ARM-T);
Système OKP - un système de planification opérationnelle, connecté via un ordinateur avec système automatique gestion de la production (APCS);
SAP - un système de préparation automatique de programmes de contrôle pour les machines CNC et les manipulateurs automatiques;
SAC est un système de contrôle automatique et de diagnostic qui contrôle le fonctionnement de tous les systèmes inclus dans le GPS, ainsi que la réparation et la classification des défauts dans tous les sous-systèmes.
De plus, le système de production automatisé comprend les sous-systèmes 7 ... 7, illustrés à la Fig. 13.6.
La classe d'ordinateurs utilisés dans chaque système et sous-système dépend de la complexité des tâches effectuées. En général, la gestion du GPS est un complexe informatique associé au système de contrôle automatisé.
Robots industriels
Robot s'appelle une machine automatique travail physiqueà la place d'une personne. Le champ d'application des robots est très vaste. Exploration de l'espace et des profondeurs des océans, Agriculture, transports et production industrielle, construction - partout où il y a un besoin urgent de telles machines. Les robots peuvent remplacer une personne lorsqu'elle travaille dans des conditions dangereuses pour la vie et la santé, la libérer d'un travail monotone, fastidieux et désagréable. Plus grand développement robots industriels actuellement reçus, qui sont le composant le plus important de l'automatisation complexe procédés de fabrication. Les robots industriels diffèrent des outils d'automatisation traditionnels par la polyvalence des mouvements reproductibles et la capacité de les transformer rapidement en de nouvelles opérations, ainsi que la capacité de les combiner en complexes avec des équipements de traitement.
Les robots sont principalement utilisés en génie mécanique pour remplacer les travailleurs, employé au service machines-outils, presses, fours et autres équipement technologique, ainsi que pour effectuer des opérations technologiques de base telles que le soudage, assemblage simple, transport, etc... L'utilisation de robots industriels permet non seulement d'automatiser complètement le fonctionnement de machines individuelles, mais également de passer à l'automatisation de sections individuelles, telles que l'usinage, l'emboutissage, le soudage par points, en créant complexes robotiques. De tels complexes sont obligatoires partie intégrante GPS - systèmes supérieurs (réalisables pour technologie moderne) niveau d'automatisation de la production.
La tâche principale effectuée par les robots industriels consiste en des actions de manipulation dans le processus de production.
Actions manipulatrices- c'est le déplacement et l'orientation dans l'espace des objets (ébauches, pièces finies) et des outils (outils). Basé sur la tâche principale d'un robot industriel, il peut être défini comme un ensemble mains mécaniques- manipulateurs et dispositif de contrôle. Dans le cas général, le robot peut aussi avoir des véhicules.
Les robots les plus simples, dont la tâche principale est d'effectuer certains mouvements(manipulations) données par le programme sont appelées manipulateurs automatiques. Selon la complexité du travail effectué, il existe trois types de manipulateurs automatiques - trois générations.
bras robotiques première génération travaillent selon un programme strict, et leur interaction avec l'environnement est limitée par des rétroactions élémentaires. Les robots de première génération peuvent être sensibles, c'est-à-dire avoir des capteurs tactiles (en particulier, des capteurs tactiles - tactiles, vous permettant de régler la force de compression de la poignée). L'environnement dans lequel opèrent ces robots doit être organisé d'une certaine manière. Cela signifie que tous les éléments (ébauches et pièces finies, outils, éléments de structure, machines-outils, équipements, etc.) doivent être à certains endroits et avoir une certaine orientation dans l'espace. Cette exigence impose certaines restrictions à l'utilisation des bras robotiques de première génération.
bras robotiques deuxième génération possèdent des éléments d'adaptation aux conditions environnementales et sont capables de résoudre des problèmes plus complexes. Ce sont des robots sensibles dotés de capteurs sensoriels qui leur permettent de coordonner les mouvements en fonction des signaux d'état perçus. environnement. Il peut notamment s'agir de capteurs tactiles permettant de modifier la force développée, de capteurs de localisation (lumière, ultrasons, télévision, rayons gamma, etc.) permettant de modifier la trajectoire du manipulateur lorsqu'un obstacle apparaît, du besoin combiner des parties qui ne sont pas clairement orientées dans l'espace, etc.
bras robotiques troisième génération sont capables de traiter logiquement les informations entrantes, c'est-à-dire avoir une intelligence artificielle. Ces robots sont capables d'apprendre et de s'adapter, peuvent dialoguer avec un opérateur humain, reconnaître et analyser situations difficiles, former des concepts et créer un modèle de l'environnement, planifier des comportements sous forme de programme d'action (en tenant compte des expériences antérieures), etc. Oshu travaille sur de tels algorithme complexe uniquement possible avec un ordinateur.
La base du parc dans l'industrie est actuellement constituée de robots de première génération les plus simples, fiables et économiques.
Sur la fig. 13.7 montre schématiquement le dispositif d'un bras robotique automatique, et sur la fig. 13.8 montre un schéma fonctionnel de sa commande. Structurellement, un tel robot se compose de deux parties principales : une partie exécutive, qui comprend un ou plusieurs manipulateurs (M) et un dispositif de mouvement (PM), et une partie commande, c'est-à-dire un dispositif de commande de robot (CU).
Le bras du robot a un bras horizontal 3, qui peut se déplacer à la fois horizontalement (le long de l'axe des x) et verticalement (le long de l'axe des x). t) directions par rapport à la crémaillère 2. Dans ce cas, le support peut être tourné d'un angle a autour de l'axe vertical 2 par rapport à la base fixe 1. Mécanisme à main fixé au bout du bras 4, procurant en outre deux degrés de liberté à la préhension 5 : rotation autour de l'axe longitudinal du bras d'un angle p et rotation (oscillation) par rapport à l'axe perpendiculaire à au coin de Pour fixer la pièce, la poignée 5 peut être fermée automatiquement (mouvement dans le sens de la flèche MAIS).
(rectangulaire, cylindrique, sphérique, combiné) pour la mise en œuvre du mouvement portable du corps de travail (mouvement du bras proprement dit du manipulateur), la zone de travail du manipulateur peut se présenter sous la forme d'un parallélépipède, cylindre, boule et des corps spatiaux plus complexes. Étant donné que le bras du manipulateur illustré à la Fig. 13.7, a un degré de liberté en rotation et deux en translation (mobilité) : mouvement le long des axes X et à et rotation autour de l'axe 2, sa zone de travail ressemble à un cylindre. Mouvement de la brosse - rotation autour d'un axe X et balancer autour de l'axe à s'orientent. Les manipulateurs robotiques automatiques peuvent avoir de trois à sept degrés de mobilité, et le dispositif de leur corps de travail dépend de l'objectif du robot.
Dans les robots qui effectuent des opérations de chargement et de déchargement, de transport, de changement d'outil, ils utilisent et différentes sortes captures, assurant la capture, l'orientation et la rétention de l'objet de manipulation. Dans les robots qui effectuent opérations technologiques, le corps de travail peut être un pistolet pulvérisateur, une tête de soudage, une clé ou un autre outil.
Les principes de fonctionnement et les conceptions des préhenseurs sont très divers, puisque les dimensions, la forme et caractéristiques physico-chimiques les objets de manipulation peuvent varier considérablement. Selon la méthode de capture et de maintien de l'objet de manipulation, les dispositifs de préhension sont divisés en mécaniques, sous vide, électromagnétiques et combinées.
Les actionneurs du manipulateur sont entraînés par des moteurs dont le nombre dépend du nombre de degrés de sa mobilité. Il existe des manipulateurs qui ont un moteur pour plusieurs degrés de liberté, équipés d'embrayages pour répartir le mouvement. Le type de moteur d'entraînement dépend de l'objectif du manipulateur et de ses paramètres. Actuellement, les moteurs pneumatiques, hydrauliques et électriques sont utilisés à peu près également.
Les robots mobiles peuvent avoir divers appareils mouvements - des dispositifs de roulement bien connus aux mécanismes de marche (pédipulateurs), qui ont été développés récemment.
Le dispositif de commande du manipulateur robotique peut être réalisé sous la forme d'une unité indépendante (structurellement isolée) ou être intégré dans le corps de sa partie exécutive. Habituellement, le dispositif de contrôle (voir Fig. 13.8) comprend : un panneau de contrôle (CP), qui vous permet d'entrer et de contrôler la tâche ; un dispositif de mémoire (mémoire) stockant le programme de travail ; mécanismes d'entraînement asservi du manipulateur et du dispositif de déplacement ; amplificateurs; convertisseurs; blocs d'alimentation; éléments de commande (relais, contacteurs, tiroirs, tuyères, distributeurs de mouvement, électrovannes, etc.).
Le nombre de capteurs de rétroaction dans le circuit de commande (DOS1, DOS2) est déterminé par le nombre de degrés de liberté du manipulateur et le nombre de coordonnées de son mouvement dispositif exécutif. Ils sont utilisés dans l'entraînement suiveur pour contrôler le mouvement du corps de travail du manipulateur et, en général, de l'ensemble de son actionneur (DA).
Les potentiomètres, les selsyns, les transformateurs rotatifs, les inductosyns, les convertisseurs de codage, etc. sont utilisés comme capteurs de retour de mouvement dans les manipulateurs robotiques.
Les robots détectés et adaptatifs peuvent avoir des capteurs tactiles pour recevoir Informations Complémentaires sur la situation réelle dans la zone d'action de leurs manipulateurs. En tant que capteurs tactiles inclus dans le système de détection, en plus des capteurs tactiles et de localisation, tous les autres capteurs peuvent être utilisés dans les manipulateurs robotiques : température, pression, champ magnétique, couleurs, etc... Les informations sensorielles sont entrées dans un dispositif informatique (CD) pour corriger l'action du robot.
Le bras du robot crée la principale force de travail Y x sur un équipement technologique ou un objet de manipulation (pièce, pièce, outil). De plus, des actions de contrôle peuvent être appliquées aux équipements technologiques. (U 1 , U 2) et équipes technologiques 2 directement depuis l'unité de contrôle de processus (PCU) - pour bloquer le fonctionnement de l'équipement pendant les mouvements de travail du manipulateur, changer le mode de fonctionnement de l'équipement, etc. À leur tour, les informations et les actions de contrôle sur ce robot peuvent provenir d'équipements technologiques ou d'autres robots (conditionnellement de capteurs de télédétection).
Dans les systèmes robotiques et les systèmes GPS, le robot peut recevoir des entrées G1à partir d'appareils de contrôle d'un rang (niveau) supérieur.
Ainsi, à partir de l'ordinateur principal, travail de gestion complexes ou GPS, de nouveaux programmes de travail peuvent arriver, ainsi que des commandes qui corrigent un programme donné ou coordonnent l'action d'un bras robotique avec les actions d'autres robots ou avec le processus de fonctionnement d'équipements technologiques.
Influence du maître hors ligne G2 créé par un programme stocké en mémoire. En mode setup ou training, l'influence maître G3 créé par l'opérateur via l'UP. Dans ce cas, le dispositif informatique du robot peut être différents niveaux(dans les robots avec cyclique gestion de programme WU est absent). Plus le robot est polyvalent et plus les tâches résolues avec son aide sont complexes, plus le niveau de CS est élevé : microprocesseur, micro- ou mini-ordinateur. Dans les complexes robotiques et GPS, des ordinateurs de puissance moyenne et élevée, ainsi que des complexes de plusieurs ordinateurs, sont utilisés.
Les robots-manipulateurs industriels sont classés selon un certain nombre des principales caractéristiques suivantes incluses dans le symbole de leur type :
nombre de manipulateurs (1M, 2M, 3M, ...);
le nombre de degrés de mobilité, en tenant compte du dispositif de mouvement (2 ; 3 ou plus) ;
type de zone de travail (plat - Pl, surface - Pv, sous la forme d'un parallélépipède - Pr, sphérique - Sh, combiné - PrTsl, TslSh, PrSh);
la capacité de charge;
Type d'entraînements de manipulateur (pneumatique - Pn, hydraulique - G, électromécanique - E, combiné - GPn, GE, EPn) ;
type de système de contrôle (cyclique - C, positionnel - P, contour - K, robot sensible - O, avec intelligence artificielle - I);
classe de précision (0 ; 1 ; 2 ; 3).
Par exemple, un bras robotique avec symbole 1M4Tsl-5EK1 a un manipulateur à quatre degrés de liberté, zone de travail forme cylindrique, capacité de charge 5 kg, entraînement électromécanique, système de contrôle des contours, précision de première classe (erreur de reproduction de trajectoire de 0,01 à 0,05%). Une partie des informations caractérisant le robot est indiquée verbalement (présence d'un dispositif de déplacement, entraînement séparé ou commun selon les degrés de liberté, commande adaptative ou non adaptative, type d'exécution - anti-chaleur, anti-déflagrant, normal, etc.).
La figure montre un schéma fonctionnel général agrandi du système CNC. Il comprend les éléments principaux suivants : dispositif CNC ; entraînements d'alimentation des organes de travail de la machine et capteurs de rétroaction (DOS) installés pour chaque coordonnée contrôlée. Le dispositif CNC est conçu pour émettre des actions de contrôle par le corps de travail de la machine conformément au programme de contrôle inscrit sur la bande perforée. Le programme de commande est lu séquentiellement dans une trame avec stockage dans le bloc mémoire, d'où il est introduit dans les blocs de commandes technologiques, d'interpolation et d'avance. Le bloc d'interpolation - un dispositif informatique spécialisé (interpolateur) - formule une trajectoire partielle de l'outil entre deux ou plusieurs points spécifiés dans le programme de contrôle. Les informations de sortie de ce bloc entrent dans l'unité de commande d'entraînement d'alimentation, généralement présentées sous la forme d'une séquence d'impulsions pour chaque coordonnée, dont la fréquence détermine la vitesse d'alimentation et le nombre détermine la quantité de mouvement.
Le bloc d'entrée et de lecture d'informations est destiné à l'entrée et à la lecture du programme de commande. La lecture s'effectue de manière séquentielle ligne par ligne à l'intérieur d'une trame.
Bloc mémoire. Etant donné que les informations sont lues séquentiellement, et sont utilisées toutes à la fois dans une trame, lors de leur lecture, elles sont stockées dans le bloc mémoire. Ici, il est également surveillé et un signal est généré lorsqu'une erreur est détectée dans la bande perforée. Étant donné que le traitement des informations se déroule séquentiellement par trames et que le temps de lecture des informations d'une trame est d'environ 0,1 à 0,2 s, un écart dans la transmission des informations est obtenu, ce qui est inacceptable. Par conséquent, deux blocs de mémoire sont utilisés. Pendant que les informations d'une trame du premier bloc de mémoire sont en cours de traitement, la seconde trame est lue et stockée dans le second bloc. Le temps d'introduction des informations du bloc mémoire dans le bloc d'interpolation est négligeable. Dans de nombreux systèmes CNC, le bloc de mémoire peut recevoir des informations en contournant le bloc d'entrée et en lisant directement à partir de l'ordinateur.
bloc d'interpolation. Il s'agit d'un dispositif informatique spécialisé qui forme une trajectoire d'outil partielle entre deux ou plusieurs points spécifiés dans le programme de contrôle. C'est le bloc le plus important dans les systèmes de contournage CNC. La base du bloc est l'interpolateur qui, en fonction des paramètres numériques de la section de contour spécifiés par le programme de commande, restaure la fonction f (x, y). Dans les intervalles de valeurs de coordonnées X et Y, l'interpolateur calcule les valeurs de coordonnées des points intermédiaires de cette fonction.
Aux sorties de l'interpolateur, des impulsions de commande strictement synchronisées dans le temps sont générées pour déplacer le corps de travail de la machine le long des axes de coordonnées correspondants.
Des interpolateurs linéaires et linéaires-circulaires sont utilisés. Conformément à cela, les premiers effectuent une interpolation linéaire, et les seconds linéaires et circulaires.
L'interpolateur linéaire fournit, par exemple, le mouvement du corps de travail avec une fraise d'un diamètre compris entre deux points de référence en ligne droite avec un écart par rapport au contour donné de la valeur .
Dans ce cas, les informations initiales pour l'interpolateur sont l'amplitude des incréments de coordonnées et le temps de traitement du déplacement le long d'une ligne droite, c'est-à-dire , où S est la vitesse d'avance de l'outil définie.
Le fonctionnement d'un interpolateur linéaire-circulaire peut être effectué selon la méthode de la fonction d'évaluation F. La méthode réside dans le fait que lorsque la prochaine impulsion de commande est générée, le circuit logique évalue sur quelle coordonnée cette impulsion doit être émise afin que le mouvement total du corps de travail de la machine-outil le rapproche le plus possible du contour spécifié.
La ligne interpolée (voir Fig. a) divise le plan dans lequel elle se trouve en deux régions : au-dessus de la ligne, où la fonction d'évaluation F>0, et en dessous de la ligne, où F<0. Все точки, лежащие теоретически заданной линии, имеют F=0.
La trajectoire d'interpolation est une certaine séquence de déplacements élémentaires le long des axes de coordonnées depuis le point de départ de coordonnées jusqu'au point final de coordonnées , .
Si le point intermédiaire de la trajectoire est dans la région F>0, alors le pas suivant est effectué le long de l'axe X. Si le point intermédiaire est dans la région F<0, шаг делается по оси Y. Аналогично происходит работа интерполятора при круговой интерполяции (см. рис. б).
Unité de commande d'entraînement d'alimentation. A partir du bloc d'interpolation, les informations sont transmises à l'unité de commande d'entraînement d'alimentation, qui les convertit en une forme appropriée pour contrôler les entraînements d'alimentation. Ce dernier est fait de sorte qu'à la réception de chaque impulsion, le corps de travail de la machine se déplace d'une certaine quantité, caractérisant la discrétion du système CNC. Lorsque chaque impulsion arrive, l'objet contrôlé se déplace d'une certaine quantité, appelée le prix de l'impulsion, qui est généralement de 0,01 à 0,02 mm. Selon le type d'entraînement (fermé ou ouvert, phase ou amplitude) utilisé sur les machines, les unités de commande diffèrent considérablement. Dans les variateurs de type phase en boucle fermée utilisant des capteurs de rétroaction sous la forme de transformateurs rotatifs fonctionnant en mode déphaseur, les unités de commande sont des convertisseurs AC impulsion-phase et des discriminateurs de phase qui comparent la phase du signal à la sortie de la phase convertisseur avec la phase du capteur de rétroaction et délivre un signal d'erreur de différence à l'amplificateur de puissance d'entraînement.
Bloc de vitesse d'avance - fournit une vitesse d'avance donnée le long du contour, ainsi que des processus d'accélération et de décélération au début et à la fin des sections de traitement selon une loi donnée, le plus souvent linéaire, parfois exponentielle. En plus des avances de travail (0,5 - 3000 mm / min), ce bloc fournit généralement également un ralenti avec une vitesse accrue (5000 - 20000 mm / min).
Panneau de contrôle et d'indication. L'opérateur communique avec le système CNC via le panneau de commande et d'affichage. À l'aide de cette console, le système CNC est démarré et arrêté, en commutant le mode de fonctionnement d'automatique à manuel, etc., ainsi qu'en corrigeant l'avance et les tailles d'outils et en modifiant la position initiale de l'outil dans toutes ou certaines coordonnées . Cette console contient une signalisation lumineuse et une indication numérique.
Le bloc de correction de programme permet de modifier les paramètres d'usinage programmés : vitesse d'avance et dimensions de l'outil (longueur et diamètre).
Le bloc de cycles fixes est utilisé pour simplifier le processus de programmation lors du traitement d'éléments répétitifs d'une pièce (par exemple, perçage et alésage, filetage, etc.), un bloc de cycles fixes est utilisé. Par exemple, des mouvements tels que le retrait rapide d'un trou fini ne sont pas programmés sur une bande perforée - cela est incorporé dans le cycle correspondant (G81).
Le bloc de commandes technologiques permet de contrôler le cycle de la machine (son automatisation cyclique), y compris la recherche et l'analyse de l'outil de coupe, la commutation de la vitesse de la broche, le serrage et le desserrage des organes de travail mobiles de la machine et divers verrouillages.
L'unité d'alimentation fournit les tensions et courants constants nécessaires à toutes les unités CNC à partir d'un réseau triphasé conventionnel. Une caractéristique de ce bloc est la présence de stabilisateurs de tension et de filtres qui protègent les circuits électroniques CNC des interférences qui se produisent toujours dans les réseaux électriques industriels.
Capteurs de rétroaction (DOS)
Les DOS sont conçus pour convertir les mouvements linéaires du corps de travail de la machine en signaux électriques contenant des informations sur la direction et l'amplitude des mouvements.
Toute la variété de DOS peut être conditionnellement divisée en angulaire (circulaire) et linéaire. Le DOS circulaire convertit généralement l'angle de rotation de la vis mère ou le mouvement du corps de travail de la machine à travers un engrenage à crémaillère et pignon. L'avantage des DOS circulaires est leur indépendance par rapport à la longueur de mouvement du corps de travail de la machine, la facilité d'installation sur la machine et la facilité d'utilisation. Les inconvénients comprennent le principe de mesure indirecte du déplacement du corps de travail, et donc l'erreur de mesure.
Sujet 1.6. Tâches CNC
Le dispositif CNC est le dispositif de contrôle par rapport à la machine. En même temps, il est lui-même un objet de contrôle lors de l'interaction avec l'environnement, qui est l'opérateur, l'ordinateur de niveau supérieur, etc. Si l'on considère à partir de ces positions les tâches qu'il doit résoudre, on peut alors distinguer les tâches suivantes :
Une tâche géométrique est l'interaction de la CNC avec la machine pour contrôler la mise en forme de la pièce. La solution à ce problème est d'afficher les informations géométriques du dessin dans un ensemble de tels mouvements des organes de travail de la machine, qui matérialisent le dessin en un produit.
La tâche logique est de contrôler l'électroautomatique discrète, c'est-à-dire automatisation des opérations auxiliaires sur la machine (serrage d'outil, changement d'outil, etc.).
Le défi technologique est de gérer le flux de travail et d'atteindre la qualité requise de traitement des pièces à moindre coût.
La tâche terminale est l'interaction de la CNC avec l'environnement.
problème géométrique
L'essence de la tâche géométrique peut être définie comme suit : afficher les informations géométriques du dessin dans l'agrégat de tels mouvements de mise en forme de la machine-outil qui matérialisent le dessin dans le produit final. Chaque machine possède son propre ensemble d'entraînements électriques situés selon le système de coordonnées. Les entraînements électriques sont situés de manière à assurer le traitement des pièces de la classe correspondante, c'est-à-dire déplacer l'outil (ou la pièce) le long des guides.
Par exemple, sur les machines du groupe de tournage, le profil de la pièce est formé en déplaçant l'outil dans un plan, de sorte que les machines de ce groupe sont équipées d'un ensemble de deux entraînements qui déplacent l'outil le long des guides longitudinaux et transversaux.
Tâche logique
De nombreuses opérations auxiliaires, également appelées technologiques, sont automatisées sur des machines CNC modernes. Ceux-ci incluent : changement d'outil, serrage/desserrage d'outil, commutation de boîte d'alimentation, contrôle de montage, refroidissement, protection, lubrification, etc. Toutes ces fonctions sont assurées par un système d'électroautomatique cyclique - un système de contrôle automatique de mécanismes et de groupes de mécanismes, dont le comportement est déterminé par un ensemble d'opérations discrètes avec les relations de succession et de parallélisme. De plus, les opérations individuelles sont initiées par des signaux de commande électriques et les conditions de leur changement sont formées sous l'influence de signaux d'information provenant de l'objet de commande. Tous les processus cycliques complexes exécutés sur une machine CNC peuvent être représentés sous forme de cycles et d'opérations d'automatisation. Le cycle d'automatisation d'une machine à commande numérique est une séquence d'actions nommées par l'un des trois mots d'information suivants du programme de commande : "Vitesse de déplacement principale", "Fonction outil", "Fonction auxiliaire". Le cycle d'automatisation est constitué d'opérations, et une opération peut être comprise comme toute action indépendante d'un mécanisme discret effectuée par un moteur, ouvert par un signal de commande indépendant, confirmé ou non confirmé lorsqu'il est fermé par un signal d'information.
Le mot d'information "Vitesse du mouvement principal" commence par l'adresse S, suivie d'une combinaison de chiffres qui détermine soit la vitesse de coupe, soit la vitesse de la broche dans différents cas. Pour coder la vitesse du mouvement principal, les méthodes de désignation directe, les progressions géométriques et arithmétiques et la méthode symbolique sont utilisées.
La méthode de désignation directe est la plus évidente : le mot S800 signifie par exemple appeler un cycle qui fixe la vitesse à 800 min-1. Lors du codage par la méthode de progression géométrique, la fréquence de rotation est désignée par le code conditionnel 00, .... 98, et les vraies valeurs forment une progression géométrique : 0 ; 1.12 ; 1,25 ; 1,40 ; ...; 80 000.
Le mot d'information "Fonction d'outil" commence par une adresse T suivie d'un ou deux groupes de chiffres. Dans le premier cas, le mot indique uniquement le numéro de l'outil appelé, et le numéro de correction de cet outil est déterminé par un autre mot d'adresse D. Dans le second cas, le deuxième groupe de chiffres précise le numéro de la longueur d'outil, décalage de position ou de diamètre. Par exemple, dans le mot Т1218 : Т – adresse, 12 – numéro d'outil ; 18 - numéro de correcteur.
Le mot d'information "Fonction auxiliaire" définit diverses commandes aux mécanismes cycliques de la machine et à la CNC elle-même. Les fonctions auxiliaires sont définies avec des mots avec l'adresse M et une combinaison de code conditionnel à deux chiffres 00, ..., 99. Certaines fonctions auxiliaires couramment utilisées sont indiquées dans le tableau. 1.2. D'autres fonctions auxiliaires sont introduites lors de la création d'une machine spécifique et d'un dispositif CNC spécifique.
Commande numérique les machines à couper les métaux sont appelées le contrôle des organes de travail de la machine lors du traitement de la pièce selon le programme de contrôle, qui est une séquence de commandes dans un code alphanumérique (sous forme symbolique) dans un langage spécial. La différence fondamentale entre les systèmes CNC et les systèmes de contrôle précédemment considérés réside dans la méthode de calcul de la séquence des signaux de commande et de leur transmission aux organes de travail de la machine.
Dans le dessin, les informations technologiques sont présentées sous forme d'images graphiques (contour), de chiffres (dimensions), de symboles (rugosité), de texte, etc. Dans les systèmes de contrôle précédemment considérés, le programme de traitement est matérialisé par des analogues physiques: copieurs, cames, butées de course, position des fiches du panneau de brassage, etc. Leur fabrication est un processus très laborieux et s'accompagne d'erreurs dans le calcul de la le profil du copieur et les erreurs de fabrication. Lors du fonctionnement atacine les copieurs s'usent, ce qui introduit une erreur supplémentaire.
Dans les systèmes CNC, le programme de contrôle comprend :
Commandes technologiques similaires aux commandes PLC (sélection d'outil, réglage de la vitesse de broche et de la vitesse d'avance, marche/arrêt de l'arrosage, etc.);
Commandes géométriques pour déplacer le corps de travail le long d'une certaine trajectoire qui ne sont pas disponibles dans l'automate (définition des coordonnées des positions successives du RO);
Commandes préparatoires qui servent à contrôler le dispositif de contrôle lui-même et à définir ses modes de fonctionnement.
Chaque commande est un ensemble de symboles et de chiffres, facilement accessible à la compréhension d'une personne (technologue-programmeur d'appareils CNC), ce qui simplifie la programmation et réduit le nombre d'erreurs dans le programme. Voici les principaux termes utilisés lors de la programmation de la CNC.
Point zéro pièce(pièce zéro) - un point de pièce dont les coordonnées sont prises comme zéro dans le système de coordonnées associé à la pièce. A partir du zéro de la pièce, les dimensions des surfaces traitées sont mises à pied. Point zéro machine(zéro machine) - un point dans l'espace qui a des coordonnées nulles dans le système de coordonnées associé à la machine (coïncide généralement avec le point de base de l'appareil). Les axes de coordonnées du système de la machine-outil sont généralement parallèles aux guides de la machine et à l'axe de rotation de la broche
Riz. 6.4. Exemples de trajectoires calculées
Centre d'outils - point fixe de l'outil par rapport au porte-outil, pour lequel la trajectoire est calculée. Pour une fraise, c'est son sommet, pour une fraise, c'est le point d'intersection de l'axe de la fraise avec sa face d'extrémité.
Le système de coordonnées de la machine est déterminé par la conception de la machine, et chaque pièce peut avoir un ou plusieurs de ses propres systèmes de coordonnées, qui sont déterminés en fonction de la commodité de décrire les surfaces à usiner. Les commandes géométriques de la CN sont définies dans le système de coordonnées de la pièce et sont transférées au système de coordonnées de la machine lors de l'exécution de la CN.
point de départ(machine) - un point dans le système de coordonnées de la machine, utilisé comme point de départ de l'opération CN, reliant le zéro machine et le zéro pièce.
Trajectoire estimée - trajectoire du centre de l'outil, qui est calculée à partir de la géométrie des surfaces usinées, en tenant compte de la géométrie de l'outil. Dans le cas le plus simple, la trajectoire calculée coïncide avec le contour de la pièce (par exemple, lors du tournage, lorsque le centre de l'outil est la pointe de l'outil). Il peut s'agir d'une courbe équidistante (Fig. 6.4, a) ou d'une courbe plus complexe (Fig. 6.4, b).
Géométrique de référence ou alors pointe technologique - c'est le point de la trajectoire calculée, où la loi décrivant la trajectoire change, ou les conditions de traitement changent.
Vous trouverez ci-dessous le programme le plus simple du langage de programmation CNC universel CLDATA (Catter Location Data - données sur la position de l'arête de coupe) pour le tournage extérieur d'une surface cylindrique et le détourage de la face d'extrémité (Fig. 6.5) avec des commentaires, compilés conformément à la norme ISO.
Les coordonnées des points de trajectoire sont définies à partir du point zéro de la pièce, qui dans cet exemple est le point d'intersection de l'axe de la pièce avec son extrémité droite, l'axe Z est dirigé le long de l'axe de la pièce vers la droite, l'axe X - le long du rayon.
Riz. 6.5. Le schéma de tournage de la surface cylindrique extérieure et de rognage de la face d'extrémité sur une machine CNC
N10 G90 G95 S670 M4 - coordonnées des points de trajectoire - absolues (G90), réglage de la vitesse de la broche : régler la vitesse de rotation (G95) 670 tr/min (S670)), rotation dans le sens antihoraire (M4) ;
N15 GO X50 Z1.5 T1l M8 - approche rapide de l'outil : positionnement (GO) de l'outil avec le code 11 (T11) sur un point de coordonnées X = 50 mm (X50), Z = 1,5 mm (Z1.5), 1 , 5 mm - section d'entrée, activez le refroidissement avec le code 8 (M8);
N20 Gl Z-10 F0.35 - course de travail - tournage : linéaire
interpolation (G1) (trajectoire - segment de droite) du point précédent X = 50 mm, Z = 1,5 mm à un point avec la même coordonnée X et coordonnée Z - -10 mm (Z-10) avec avance axiale S = 0 , 35 mm/tr (F0.35);
N25 G95 S837 M4 - réglage de la vitesse de la broche : j'ai réglé la vitesse (G95) 837 tr/min (S837)), rotation à nouveau dans le sens antihoraire ;
N30 Gl X56 F0.3 - vers le haut 5+1 mm : interpolation linéaire (G1) au point X = 56 mm, Z = -10 mm (X56) avec avance radiale S = 0,3 mm/tour (F0. 3) ;
N35 GO X70 Z30 - retrait rapide de l'outil vers la droite : positionnement au point X = 70 mm, Z = 30 mm (Z30) ;
N40 M02 - fin de programme.
Le programme est tapé sur une bande perforée ou enregistré sur une bande magnétique ou un disque, après quoi les commandes sont entrées dans la CNC, décryptées, la CNC émet des commandes aux organes de travail de la machine, attend l'achèvement de la commande en cours et passe au suivant. Chaque commande prévoit l'exécution automatique d'actions complexes par les systèmes de contrôle de la machine liés au mouvement des organes de travail dans le temps dans des conditions de perturbations de l'environnement extérieur (fluctuations de la tension d'alimentation, dureté de la pièce, frottement, etc.) - Les commandes sont exécutées séquentiellement, le passage à la commande suivante n'est possible qu'après l'achèvement de la commande en cours.
Bloc de programme de contrôle - partie de l'UE, réalisée dans son ensemble (fourniture d'outils, passage, etc.). Bloc ou alors chef du programme de contrôle - un ensemble de trames réalisées avec un réglage du système technologique (l'exemple considéré ci-dessus). Cadre principal du programme de contrôle- le premier après l'arrêt du traitement définit les nouveaux paramètres du système technologique nécessaires à la poursuite du traitement. Les cadres restants du bloc (chapitre) définissent un changement séquentiel dans les paramètres définis par le cadre principal.
Dans la ROM, la CNC est placée sous la forme de sous-programmes de la séquence de signaux de commande nécessaires à la machine pour effectuer les principales actions associées au traitement de la pièce. La CNC est un interpréteur qui décode la commande CN suivante et lance la sous-routine correspondante pour l'exécution de cette commande (par exemple, la sous-routine de commande de l'approche rapide de l'outil au point souhaité G0), entraînant le fonctionnement des relais, embrayages, commutateurs de voyage, etc. et assurer l'exécution de diverses commandes technologiques (changement d'outil, changement de vitesse de broche, mouvement de compas, etc.).
Cycle constant - une séquence fréquente de commandes CN, conçue comme une sous-routine CNC standard, qui est appelée par une seule macro-instruction CN (par exemple, des sous-routines pour tourner une surface cylindrique, fileter, percer des trous). L'utilisation de boucles simplifie la programmation et réduit la longueur de la CN.
Interpolateur- le bloc CNC chargé de calculer les coordonnées des points intermédiaires de la trajectoire que l'outil doit passer entre les points spécifiés dans la CN. L'interpolateur a comme données d'entrée une commande CN pour déplacer l'outil du point de départ au point final le long du contour sous la forme d'un segment de droite, d'un arc de cercle, etc., par exemple :
N15 G0 X50 Z1.5 T1l M8 - approche rapide en ligne droite ;
N20 Gl Z-10 F0.35 - course de travail en ligne droite.
Le résultat du fonctionnement de l'interpolateur est une séquence d'impulsions de commande pour l'entraînement des flux émis au bon moment, fournissant la vitesse et la quantité de mouvement requises de l'étrier, ou les lois requises X(t), Oui{ t), Z(t) changements dans les coordonnées du corps de travail dans le temps. C'est l'interpolateur qui est le maître du système de contrôle automatique de l'entraînement d'avance multicoordonnée, qui reproduit la trajectoire requise.
Pour assurer une précision de reproduction de trajectoire de l'ordre de 1 µm (la précision des capteurs de position et la précision de positionnement du pied à coulisse sont d'environ 1 µm), l'interpolateur génère des impulsions de commande toutes les 5 ... 10 ms, ce qui nécessite une vitesse élevée à partir de cela.
Afin de simplifier l'algorithme de l'interpolateur, un contour curviligne donné est généralement formé de segments de lignes droites ou d'arcs de cercles, et souvent les étapes de déplacement le long de différents axes de coordonnées sont effectuées non pas simultanément, mais alternativement. Néanmoins, en raison de la fréquence élevée d'émission d'actions de commande et de l'inertie des unités d'entraînement mécaniques, la trajectoire interrompue est lissée en un contour curviligne lisse.
UE est compilé sur la base d'un outil standard, le véritable outil a des dimensions différentes et s'use pendant le fonctionnement. La formation d'une nouvelle version de l'UE pour chaque outil est laborieuse, le stockage d'un grand nombre de variantes d'UE n'est pas pratique. Dans les machines à commande numérique, la possibilité de correction est prévue : réglages CNC manuels ou par commandes CN pour un outil spécifique. Lors de l'exécution de la CN, chaque commande sera automatiquement ajustée pour tenir compte du porte-à-faux réel de l'outil (par translation parallèle) et du rayon du tranchant (par calcul de l'équidistance). Sur la fig. 6.5 montre la trajectoire de la pointe de l'outil spécifiée dans l'UE et la trajectoire du point de base F porte-outil, décalé de L X - décalage de la fraise le long de l'axe X et droit de L z - porte-à-faux de l'outil le long de l'axe Z
Il est possible de corriger automatiquement la trajectoire en tenant compte du nez d'outil (correction du porte-à-faux) ou de la correction d'avance avec une augmentation inacceptable des efforts de coupe, du couple d'entraînement de la broche, des vibrations (contrôle adaptatif).Dans ce cas, une correction à plusieurs niveaux se produit qui modifie pendant le traitement.
Les systèmes CNC sont divisés en les systèmes de positionnement, effectuer l'installation du corps de travail en un point donné de l'espace, et la trajectoire du mouvement est déterminée par la CNC elle-même, et systèmes de contours, assurer le mouvement du corps travaillant le long de la trajectoire spécifiée dans l'UE avec une vitesse de contour donnée.
Les systèmes positionnels sont typiques pour les opérations de perçage, de soudage par points, de coupe, lorsque la trajectoire n'a pas d'importance et que le mouvement est généralement effectué en ligne droite avec des changements de coordonnées alternés ou simultanés.
Les systèmes de contournage CNC sont utilisés dans le traitement de surface sur les tours et les fraiseuses, lorsque la surface requise est reproduite par le mouvement conjoint de l'outil et de la pièce. Les systèmes de contour CNC incluent généralement les fonctions des systèmes de positionnement. Ainsi, l'UE considérée ci-dessus a été compilée pour le dispositif de contrôle de contour d'un tour (la trajectoire de la fraise pendant la course de travail est définie par la commande G1), cependant, dans l'UE, il existe une commande pour l'approche rapide du travail corps (CO) typique des systèmes positionnels.
Pour une synchronisation rigide du mouvement le long des coordonnées et de la rotation de la broche dans la CNC, les impulsions du capteur de vitesse de rotation de l'entraînement principal peuvent être utilisées comme générateur d'horloge (au lieu d'une minuterie dans l'ordinateur). Les entraînements de la machine sont contrôlés principalement par des impulsions, donc la CNC est un dispositif à impulsions équipé d'un USO avec des entrées et des sorties d'impulsions.
Le développement rapide de l'électronique a conduit à la complication constante de la CNC. Les plus simples sont les systèmes CNC de la classe NC (Numeric Control).
La prochaine génération de CNC était constituée de systèmes de classe SNC (Stored Numeric Control) construits sur des circuits intégrés avec une plus grande fiabilité et des capacités et des dimensions plus petites, ce qui a conduit à une augmentation de la puissance des commandes de langage d'entrée, à une simplification de la programmation et à une réduction de la taille du NC. Les systèmes de cette classe avaient suffisamment de RAM pour mémoriser l'intégralité du NC; cela a permis d'entrer NC dans la RAM une fois et de l'exécuter plusieurs fois lors du traitement d'une série de pièces, les performances de ces systèmes se sont considérablement améliorées.
L'utilisation d'un mini-ordinateur de contrôle comme CNC au lieu d'unités de contrôle spéciales a conduit à la création de systèmes de classe DNC (Direct Numeric Control). En raison du coût élevé du mini-ordinateur de l'époque et de ses grandes dimensions, l'ordinateur était situé à l'extérieur de la zone de traitement et contrôlait plusieurs machines en même temps.
L'utilisation d'un calculateur universel comme CNC a permis :
mettre en œuvre des algorithmes de contrôle sous forme de programmes informatiques, ce qui a conduit à la flexibilité du système ;
construire l'UE à partir de commandes puissantes à l'aide de cycles de sous-programmes, ce qui simplifie la programmation et rend l'UE courte ;
chargez l'UE à partir d'une bande perforée, d'un disque magnétique ou transférez-les sur le réseau à partir d'une archive.
Avec l'avènement des micro-ordinateurs, il est devenu possible de placer la CNC directement sur la machine par rapport à cette machine particulière. Les systèmes de cette classe sont appelés CNC (Computer Numeric Control) et présentent les caractéristiques suivantes :
le même type d'ordinateurs est utilisé pour contrôler une variété de machines, ce qui permet d'unifier la CNC, de réduire leur coût, d'augmenter la fiabilité et de simplifier la programmation CNC;
des algorithmes de contrôle spécifiques à la machine sont inclus dans la puce ROM, ce qui garantit leur fiabilité de stockage et la flexibilité de la CNC grâce à la facilité de remplacement d'une puce ROM par une autre.
La connexion, à l'aide d'un réseau informatique, de systèmes CNC individuels qui contrôlent des machines-outils, des robots, des dispositifs de transport, etc., avec un ordinateur qui stocke les archives CN et interconnecte le travail des unités d'équipement CNC individuelles, a conduit à pour création de systèmes de production flexibles. Dans ces systèmes, l'ordinateur central synchronise le fonctionnement de toutes les CNC incluses dans le FMS, surveille la santé des nœuds, sert de console opérateur, est connecté via un réseau à des systèmes de contrôle de niveau supérieur : systèmes de contrôle automatique de la production (APCS) , systèmes de conception automatiques, etc., qui assure un approvisionnement ininterrompu en matières premières, outils, etc.
La croissance de la puissance des ordinateurs utilisés comme CNC de classe CNC a conduit à la création de systèmes de classe HNC (Handled Numeric Control) équipés d'un processeur puissant, d'un disque magnétique et d'un affichage de haute qualité qui permettent une saisie manuelle simple et le débogage de NC sur la machine à l'aide d'outils de programmation auxiliaires.
Plus la CNC est puissante, plus les opérateurs de son langage d'entrée (jusqu'à CLDATA) sont puissants, plus la CN est courte et claire, moins il y a d'erreurs, plus la programmation manuelle et automatisée de la CNC est facile.
La compilation d'une CN pour le traitement de pièces complexes nécessite un programmeur hautement qualifié, et des erreurs dans celle-ci entraînent des pannes d'équipements coûteux et des blessures aux personnes. Par conséquent, la programmation manuelle est remplacée par une programmation automatisée, dans laquelle une personne, en dialogue avec le système d'automatisation de programmation CNC (SAP), installé sur un ordinateur à usage général, résout des problèmes technologiques, et le CAP effectue une exécution détaillée et minutieuse des commandes pour le CNC.
Sur la fig. 6.6 montre un schéma de création et d'exécution d'un programme pour la CNC. La géométrie de la pièce et les informations technologiques sont précisées soit sous forme d'opérateurs de description des données initiales pour SAP (généralement une des variantes du langage APT généralement admis), soit dans un dialogue avec le programme de préparation des données en décrivant la géométrie de la pièce dans un éditeur graphique et sélection des informations dans les tables et menus proposés par l'ordinateur.
Tout SAP est un ensemble de programmes de programmation, y compris des programmes tels que le préprocesseur, le processeur et le postprocesseur.
Le préprocesseur SAP est conçu pour l'analyse préliminaire des données initiales. Le processeur SAP calcule la trajectoire, les points de référence et forme la CN, généralement en CLDATA - le langage de programmation de certaines CNC abstraites, pris en standard. Si la CNC de la machine réelle nécessite une CN dans sa langue d'entrée, la CN est traduite dans cette langue dans le post-processeur SAP. Ensuite, la CN est chargée dans la CNC et exécutée.
Les opérateurs sont décodés à tour de rôle dans le dispositif de commande (CU), qui délivre des impulsions de commande selon les besoins aux contrôleurs de l'entraînement principal, du serrage des outils, etc. Les commandes géométriques sont transmises à l'interpolateur, qui fixe à l'entraînement d'avance les lois requises pour modifier les coordonnées du centre de l'outil. Le correcteur prend en compte les caractéristiques de la géométrie réelle de l'outil, après quoi les impulsions de commande sont transmises à l'entraînement d'avance.
Pendant le traitement, les capteurs correspondants contrôlent le fonctionnement des accouplements et des entraînements électriques, la position de l'étrier, le couple de l'entraînement principal, les forces de coupe, les niveaux de vibration, etc.
SAP CNC s'appuie sur des banques de données (DBD) contenant les composants suivants :
Schémas et ajustements pour le traitement de surfaces typiques (tournage extérieur/intérieur, filetage, rainurage, perçage, rainurage, etc.) ;
Bibliothèque des éléments graphiques les plus simples pour les images géométriques (cercles, ellipses, rectangles, trous, dents, engrenages, etc.) ;
Caractéristiques techniques des machines, montages, outils ;
Données pour le calcul des modes de traitement ; archives des transitions, opérations précédemment développées ;
Archive de l'UE terminée ;
Archive des post-processeurs pour différentes CNC.
Les machines CNC, et donc SAP, sont spécialisées dans :
tours - 2 coordonnées dans le plan XZ;
fraiseuses, perceuses - les figures tridimensionnelles à 2,5 coordonnées sont données par une section dans le plan XY et hauteur Z; Machines à 2,5 axes - cela signifie que deux coordonnées sont contrôlées en même temps (X et Y), après quoi le traitement dans le plan XOU s'arrête et le réarrangement est effectué le long de l'axe Z dans un nouveau plan XOY.
centres d'usinage multi-outils de perçage et d'alésage - 3 coordonnées.
SAP vous permet de simuler et d'afficher à l'écran la trajectoire de l'outil et le processus d'enlèvement de métal, ce qui est pratique pour le contrôle NC. SAP permet la correction manuelle de l'UE à n'importe quelle étape de la préparation.
question test
1. Quelles formes de représentation de l'algorithme connaissez-vous ?
2. A quoi sert le système d'exploitation ?
3. Quel est le but des tests de programme ? (Choisissez la bonne réponse):
a) démonstration de la performance du programme au client ;
b) identifier les erreurs et les lacunes du programme dans des conditions "inconfortables" ;
c) vérification du fonctionnement du programme dans des conditions typiques.
4. Quelle est la différence entre un automate et un ordinateur de contrôle ?
5. Quelle est la différence entre un API et une CNC ?
Questions pour l'examen
1. Logiciels informatiques
2. Algorithmes (schéma fonctionnel de l'algorithme de calcul de la valeur moyenne)
3. Système d'exploitation de l'ordinateur
4. Programmes (programme de moyenne)
5. Contrôleurs logiques programmables
6. Systèmes de contrôle numérique
Riz. 6.6. Schéma de préparation et d'exécution du programme de contrôle de la machine CNC
Il existe de nombreuses CNC SAP dont les plus simples assurent la saisie des données initiales dans la langue d'entrée de type APT, le calcul des trajectoires, la génération de NC sur CLDATA et sa traduction (si nécessaire) dans la langue d'entrée de la CNC. Les SAP plus complexes sont capables, en dialogue avec le technologue, selon le dessin de la pièce, réalisé sur l'un des packages de dessin de machine standard, de former un processus technologique, de concevoir des opérations individuelles avec le choix de la machine, du montage, de l'outil nécessaires , calculer la séquence des transitions et des passes, calculer les modes de traitement, etc. .
L'utilisation de SAP, créée avec la participation et sur la base de l'expérience de technologues-programmeurs qualifiés, simplifie grandement la programmation CNC et améliore la qualité des programmes, ce qui crée les conditions préalables à l'utilisation généralisée des équipements CNC.
SYSTÈMES DE CONTRÔLE DE PROGRAMME NUMÉRIQUE DE MACHINE
Structure des systèmes CNC
De manière générale, la structure du complexe de la machine CNC peut être représentée en trois blocs, chacun exécutant sa tâche: un programme de commande (NC), un dispositif CNC (CNC) et la machine elle-même (Fig. 1.1).
Riz. 1.1. Schéma fonctionnel du contrôle de la machine CNC
^ "MACHINE CNC" COMPLEXE
Tous les blocs du travail complexe interconnectés dans une structure unique. Programme de contrôle contient une description codée élargie de toutes les étapes de la formation géométrique et technologique du produit. Cette description ne doit pas permettre des interprétations ambiguës. Dans le dispositif CNC, les informations de commande sont transmises conformément à l'UE, puis utilisées dans le cycle de calcul. Le résultat est la formation de commandes opérationnelles en temps réel temps machine.
Machine est le principal consommateur d'informations de contrôle, la partie exécutive, l'objet du contrôle et, dans un sens constructif, la structure de support sur laquelle sont montés les mécanismes à contrôle automatique, adaptée pour recevoir les commandes opérationnelles de la CNC. Ces mécanismes comprennent, tout d'abord, ceux qui interviennent directement dans la mise en forme géométrique du produit. En fonction du nombre de coordonnées de mouvement spécifiées par les mécanismes d'alimentation, un système de coordonnées de traitement est formé. Le système de coordonnées peut être plat, tridimensionnel spatial, multidimensionnel spatial. La fonctionnalité d'un véritable système CNC (CNC) est déterminée par le degré de mise en œuvre d'un certain nombre de fonctions lors du contrôle de l'équipement. Considérons une brève description de ces fonctions.
^ Saisie et stockage du logiciel système(SPO). Le logiciel libre comprend un ensemble de programmes qui reflètent les algorithmes pour le fonctionnement d'un objet particulier. Dans la CNC des classes inférieures, le logiciel open source est structurellement intégré et ne peut pas être modifié, et la CNC ne peut contrôler que cet objet (par exemple, uniquement les machines d'un groupe de tournage à deux coordonnées). Dans les systèmes polyvalents qui permettent de contrôler une large classe d'objets, lors de la configuration du système de contrôle pour résoudre une certaine gamme de tâches, le logiciel open source est introduit de l'extérieur. Cela est nécessaire car différents objets ont des différences dans les algorithmes de mise en forme en termes de nombre de coordonnées de contrôle, de vitesses et d'accélérations du mouvement de l'outil. La variété des types de variateurs et la composition des commandes technologiques des objets entraînent des différences dans le nombre et la nature des signaux d'échange.
Dans les dispositifs de contrôle polyvalents autonomes, le logiciel open source est entré à partir d'une bande perforée, d'une disquette, d'un disque compact (CD) et dans des dispositifs automatisés (dans le cadre d'un système de contrôle de processus automatisé, GAP,) - via un canal de communication avec un ordinateur de niveau supérieur. Naturellement, le logiciel open source est stocké dans la mémoire système jusqu'à ce que l'objet de contrôle change. Lors du remplacement d'un objet de contrôle (par exemple, au lieu d'un tour, un robot industriel est connecté à la CNC), il est nécessaire d'entrer de nouveaux programmes (SPO) dans la CNC qui détermineraient les algorithmes de fonctionnement de ce nouvel objet.
Il faut distinguer les logiciels open source des programmes de contrôle : les logiciels open source restent inchangés pour un objet de contrôle donné, et les UE changent lors de la fabrication de différentes pièces sur le même objet. Dans les CNC polyvalentes, la mémoire de stockage des STR doit être non volatile, c'est-à-dire sauvegarder les informations en cas de panne de courant.
^ Saisie et stockage de l'UE. Le programme de contrôle peut être entré dans la CNC à partir du panneau de commande, à partir d'une disquette ou via des canaux de communication avec un ordinateur de niveau supérieur. La mémoire de stockage de la CN, généralement représentée en code ISO, doit être non volatile. Dans les CNC de classe supérieure, la CN est généralement entrée immédiatement et dans son intégralité et stockée dans la RAM du système. De puissantes commandes numériques vous permettent d'enregistrer et de stocker un grand nombre de programmes CN dans la mémoire de votre ordinateur.
^ Interprétation de cadre. Le programme de contrôle se compose de composants - cadres. Le développement de la trame suivante nécessite un certain nombre de procédures préliminaires appelées interprétation de trame. Pour la continuité du contrôle de contour de la procédure d'interprétation je La 1ère trame doit être mise en place lors du contrôle de l'objet par je-ème cadre. En d'autres termes, le système de contrôle doit être prêt à émettre immédiatement (sans interruptions pour la lecture et la reconnaissance des trames) des commandes de contrôle conformément aux commandes de la trame suivante après l'exécution des commandes intégrées dans la trame courante.
Interpolation. Le système de contrôle doit fournir, avec la précision requise, la réception automatique (calcul) des coordonnées des points intermédiaires de la trajectoire des éléments de l'objet contrôlé en fonction des coordonnées des points extrêmes et de la fonction d'interpolation spécifiée.
^ Commande d'entraînement d'alimentation. La complexité de la commande dépend du type de variateur. Dans le cas général, le problème se réduit à l'organisation de systèmes numériques de suivi de position pour chaque coordonnée. L'entrée d'un tel système reçoit des codes (code) correspondant aux résultats d'interpolation. Ces codes doivent correspondre à la position le long de la coordonnée (linéaire ou angulaire) de l'objet en mouvement. La détermination de la position réelle d'un objet en mouvement et son rapport au système de contrôle sont effectués par des capteurs de rétroaction. Outre le contrôle du mode de déplacement le long d'une trajectoire donnée, il est également nécessaire d'organiser certains modes auxiliaires: coordination du système de contrôle de l'entraînement avec la position réelle des capteurs de retour, réglage du système d'entraînement à un zéro fixe de la machine, contrôle du dépassement des valeurs de coordonnées autorisées, sortie automatique des entraînements en mode freinage selon certaines lois, etc.
^ Conduisez le contrôle du mouvement principal. La commande permet d'allumer et d'éteindre l'entraînement, de stabiliser la vitesse et, dans certains cas, de contrôler l'angle de rotation en tant que coordonnée supplémentaire.
^ Contrôle logique. Il s'agit de la commande de nœuds technologiques d'action discrète dont les signaux d'entrée produisent des opérations telles que "activer", "désactiver" et les signaux de sortie état "on", "off". Récemment, des CNC du plus haut niveau sont apparues, possédant les propriétés de la logique non standard, une sorte de haut niveau intellectuel.
^ Correction des dimensions de l'outil. La correction CN pour la longueur d'outil est réduite à un transfert parallèle de coordonnées, c'est-à-dire décalage. La prise en compte du rayon réel de l'outil se réduit à la formation d'une telle trajectoire, équidistante de celle programmée. Dans un certain nombre de CNC de haut niveau, il est possible de corriger et de prendre en compte dans la CN jusqu'à 15 paramètres d'outils différents.
^ Mise en œuvre de cycles. L'attribution de sections répétitives (standard) du programme, appelées cycles, est une méthode efficace pour réduire le NC. Les cycles dits fixes sont typiques de certaines opérations technologiques (perçage, fraisage, alésage, filetage, etc.) et se retrouvent dans la fabrication de nombreux produits. Lors du développement d'un UE, des cycles fixes sont indiqués dans le programme et leur traitement est effectué conformément à un sous-programme spécifique stocké dans la mémoire du système de contrôle par le système logiciel ou un schéma structurel. Dans une CNC de haut niveau, jusqu'à 500 cycles et sous-programmes standard peuvent être stockés dans la mémoire de l'ordinateur de contrôle et, par conséquent, peuvent être utilisés rapidement.
Les cycles technologiques du programme correspondent aux sections répétitives d'une pièce donnée. Ces cycles dans certains systèmes de contrôle peuvent également être attribués et entrés dans la mémoire de contrôle du système de contrôle, et lorsqu'ils sont répétés conformément aux commandes NC, ils peuvent être mis en œuvre en les appelant depuis la mémoire principale.
^ Changement d'outil. Cette fonction est typique des machines multi-outils et polyvalentes. La tâche de changement d'outil comporte généralement deux phases : la recherche d'un emplacement de magasin avec l'outil requis et le remplacement de l'outil utilisé par un neuf. Dans le GAP avec un entrepôt d'outils, il existe des systèmes complexes d'approvisionnement automatique (remplacement) d'outils pour les magasins de machines-outils.
^ Correction des erreurs mécaniques et de mesure dispositifs. Toute unité d'usinage spécifique (c'est-à-dire un objet de contrôle) peut être certifiée à l'aide d'instruments de mesure d'une classe de précision suffisamment élevée. Les résultats d'une telle certification sous forme de tables d'erreurs (erreur intra-étape, erreur cumulée, jeu, erreurs de température) sont entrés dans la mémoire du système de contrôle. Lorsque le système est en marche, les lectures actuelles des capteurs des unités sont corrigées par les données des tables d'erreurs. Les systèmes de haut niveau ont des complexes de contrôle et de mesure intégrés qui contrôlent les principaux paramètres de la machine dans ce que l'on appelle l'arrière-plan. Les résultats du contrôle sont immédiatement utilisés pour effectuer les corrections nécessaires.
^ Contrôle de traitement adaptatif. Pour mettre en œuvre un tel contrôle, les informations nécessaires sont obtenues à partir de capteurs spécialement installés, qui mesurent le moment de résistance à la coupe ou les composantes des forces de coupe, la puissance de l'entraînement du mouvement principal, les vibrations, la température, l'usure de l'outil, etc. La plupart souvent, l'adaptation est effectuée en modifiant la vitesse de contour ou la vitesse de l'entraînement du mouvement principal .
^ Accumulation d'informations statistiques. Les informations statistiques comprennent la fixation de l'heure actuelle et du temps de fonctionnement du système et de ses nœuds individuels, la détermination du facteur de charge de l'équipement, la comptabilisation des produits manufacturés, la fixation de ses paramètres individuels, etc.
^ Contrôle automatique intégré. L'organisation d'un tel contrôle dans la zone de transformation est particulièrement pertinente pour le GAP. Le contrôle continu des dimensions formées de la pièce est l'une des principales tâches de l'amélioration de la qualité du traitement.
^ Fonctionnalités supplémentaires. Les fonctions supplémentaires incluent les éléments suivants : échange d'informations avec un ordinateur de niveau supérieur, contrôle coordonné de l'équipement du module technologique, contrôle des éléments d'un système de transport et de stockage automatique, contrôle des dispositifs externes, communication avec l'opérateur, diagnostic technique de l'équipement technologique et le système CNC lui-même, l'optimisation des modes individuels et le processus technologique des cycles, etc.
^ STRUCTURE D'INFORMATION DES MACHINES CNC
La CNC comprend les moyens intervenant dans l'élaboration des actions de contrôle sur les organes exécutifs de la machine et autres mécanismes selon un programme donné, les moyens pour effectuer et contrôler l'action des corrections externes et adaptatives, ainsi que les moyens de diagnostic et suivi des performances de la CNC et de la machine lors de la fabrication de la pièce. La machine-outil à commande numérique doit comprendre : des moyens techniques ; logiciels (pour systèmes de commande programmables); documentation opérationnelle.
Les moyens techniques du système de contrôle comprennent : la partie informatique-logique (y compris les dispositifs de stockage de différents types pour les systèmes programmables) ; moyens de former des influences sur les organes exécutifs de la machine (entraînements d'alimentation et mouvement principal, dispositifs exécutifs d'électroautomatique, etc.); des moyens de communication avec des sources d'informations sur l'état de l'objet contrôlé (transducteurs de mesure de différents types, dispositifs de contrôle, adaptation, diagnostic, etc.); des moyens qui permettent une interaction avec des systèmes externes et des périphériques (canaux de communication avec des ordinateurs du plus haut rang, etc.). Moyens techniques, inclus dans la CNC sont généralement conçus structurellement sous la forme appareil hors ligne- UCHPU.
Les principales caractéristiques de classification de la CNC sont le niveau de complexité de l'équipement contrôlé et le nombre d'axes connectés en résolvant un seul problème d'interpolation dans le temps. Sur cette base, les machines CNC sont divisées en groupes suivants :
CNC avec mise en forme rectangulaire le long d'un axe de coordonnées ;
CNC avec mise en forme de contour avec un ensemble limité de fonctions le long de deux ou trois axes de coordonnées (canaux d'information);
CNC à fonctionnalités étendues pour équiper des machines polyvalentes et des machines à façonnage volumétrique complexe selon quatre à cinq axes de coordonnées (canaux d'information);
CNC avec fonctionnalités étendues, y compris des tâches de contrôle spéciales, pour équiper des machines lourdes et uniques et des modules de machine avec 10-12 axes de coordonnées (canaux d'information).
La complexité de la structure du système de contrôle est déterminée par les caractéristiques d'information et est estimée par le nombre et la nature des canaux d'information utilisés dans le fonctionnement du système. En raison du fait que l'objectif d'information des dispositifs et de leurs éléments inclus dans le système de contrôle est différent, ils sont affectés à différents rangs hiérarchiques. En règle générale, les machines CNC ont une structure à deux ou trois rangs, tout en donnant accès à des rangs supérieurs pour travailler en tant que composants du FMS, des lignes automatisées, des sections et d'autres complexes de production.
Dans l'analyse des informations structurelles du système de contrôle, une certaine distribution des niveaux et des canaux d'information est adoptée.
Le rang de niveau 0 est une combinaison de facteurs tels que la température, la qualité des matériaux, les données d'instrumentation, etc.
Classement de niveau 1 - il s'agit de convertisseurs qui forment des informations sur les canaux :
Selon la position des organes exécutifs de la machine,
Par des paramètres technologiques et dimensionnels caractérisant l'état du système technologique ;
selon les paramètres de perturbations introduites dans le système technologique ;
par la précision de la pièce traitée sur la machine ;
sur le remplacement des appareils, des outils et de l'état de préparation de la machine;
pour surveiller le bon déroulement du processus de coupe et enregistrer les problèmes qui surviennent, ainsi que pour développer des moyens de les éliminer.
Le niveau du 2e rang est un ensemble d'entraînements réglables exécutifs et d'actionneurs de la machine :
basique, réalisation des mouvements de programme des organes exécutifs,
auxiliaire, effectuer divers types de commandes technologiques, y compris à l'aide d'un robot
Additionnel, destinés aux mouvements de réglage et de correction.
Niveau 3ème rang - le niveau des moyens techniques du système de contrôle.
Les niveaux 4 et les rangs supérieurs vont au-delà du contrôle et de la machine. Le niveau du 4e rang comprend, par exemple, un ordinateur externe.
Dans le cas le plus général, les machines-outils à commande numérique ont une structure à trois rangs.
Classification des appareils CNC
Tous les fils de contrôle des mécanismes automatiques de la machine convergent vers la CNC. Structurellement, la CNC est conçue comme une unité électronique autonome avec un dispositif d'entrée NC, une partie informatique, un canal de communication électrique avec les automatismes de la machine.
L'apparence de la CNC est largement déterminée par le panneau de commande, à partir duquel l'un des modes de contrôle de la machine suivants est sélectionné : manuel, configuration, semi-automatique, automatique ; le programme est corrigé pendant sa période de débogage, une correction est introduite, l'exécution des commandes est surveillée et le bon fonctionnement de la machine et du dispositif CNC lui-même est surveillé, etc. Le panneau de commande CNC (télécommande), à son tour, est déterminé par le système de programmation adopté pour cet appareil, signes caractéristiques du système de contrôle de programme adopté, la classe CNC.
Conformément à la classification internationale, toutes les CNC selon le niveau de capacités techniques sont réparties dans les classes principales suivantes : NC (Commande Numérique); SNC (commande numérique stockée); CNC (Commande Numérique par Ordinateur); DNC (Commande Numérique Directe); HNC (Commande Numérique Manipulée); VNC (Commande numérique vocale).
L'analyse des informations structurelles de ces systèmes est assez compliquée, bien qu'elle permette de distinguer la présence de certains éléments fonctionnels et canaux d'information en eux. La classification des CNC réels est également conditionnelle, car la mise en œuvre des fonctions CNC peut être telle que la version réelle du système de contrôle est une synthèse des caractéristiques individuelles des systèmes de différentes classes. Cela est particulièrement vrai pour les CNC avec des fonctionnalités de classe DNC, qui sont implémentés en tant que systèmes de classes DNC-NC, DNC-SNC, DNC-CNC et autres à la classe CNC CNC, qui sont mis en œuvre en tant que systèmes VNC, CNC-HNC et etc.
SYSTÈMES DE CLASSE NC Et CNS
Machines-outils équipées de classes CNC NC et CNS, sont actuellement encore disponibles dans la pratique des entreprises, mais la sortie des systèmes de ces classes a déjà été interrompue. Ce sont les systèmes de contrôle les plus simples avec un nombre limité de canaux d'information. Dans le cadre de ces systèmes, il n'y a pas d'ordinateur opérationnel et tout le flux d'informations est généralement fermé au niveau du 3e rang. Panneau extérieur des classes CNC NC et CNS est une façon de lire et d'élaborer l'UE.
^ Systèmes de classe NC.
Dans les systèmes de classe NC lecture image par image de la bande perforée pendant le cycle de traitement de chaque pièce. systèmes de classe NC fonctionner dans le mode suivant. Après avoir allumé la machine et la CNC, les premier et deuxième blocs du programme sont lus. Dès qu'ils ont fini de lire, la machine commence à exécuter les commandes de la première image. A ce moment, les informations du deuxième bloc de programme sont dans la mémoire de la CNC. Après avoir exécuté la première image, la machine commence à élaborer la deuxième image, qui pour cela est sortie du dispositif de mémoire. Lors du processus d'élaboration de la deuxième image par la machine, le système lit la troisième image du programme, qui est entrée dans le dispositif de mémoire qui a été libéré des informations de la deuxième image, et ainsi de suite.
Le principal inconvénient du mode de fonctionnement considéré est que pour traiter chaque pièce suivante d'un lot, le système CNC doit relire toutes les trames de la bande perforée ; lors de cette lecture, des pannes surviennent souvent en raison d'un manque fonctionnement fiable des lecteurs CNC. Par conséquent, certaines pièces d'un lot peuvent être défectueuses. De plus, avec ce mode de fonctionnement, la bande perforée s'use rapidement et se salit, ce qui augmente encore la probabilité d'échecs de lecture. Enfin, si le bloc contient des actions que la machine exécute très rapidement, alors la CNC peut ne pas avoir le temps de lire le bloc suivant pendant ce temps, ce qui entraîne également des échecs.
Actuellement classe CNC ^NC ne sont plus délivrés.
systèmes de classe CNS.
Ces systèmes conservent toutes les propriétés des systèmes de classes NC, mais diffèrent d'eux par une quantité accrue de mémoire. systèmes de classe CNS vous permettent de lire tous les blocs du programme et de placer les informations dans un périphérique de stockage de masse. La bande perforée n'est lue qu'une seule fois avant de traiter l'ensemble du lot de pièces identiques et s'use donc peu. Tous les flans sont traités en fonction des signaux du dispositif de stockage, ce qui réduit considérablement le risque de pannes et, par conséquent, le rejet de pièces. Actuellement classe CNC CNS ne sont plus délivrés. Cependant, le schéma de fonctionnement de ces systèmes est très indicatif et détermine l'essence du contrôle du programme. Lors de l'utilisation d'une machine commandée par un système NC ou CNS, le programme encodé est entré sur bande perforée. De plus, des commandes individuelles peuvent être saisies à partir du panneau de commande CNC ou du panneau de commande de la machine. Les informations de la bande perforée via les blocs d'entrée et de décodage entrent dans la mémoire. Lorsque la machine fonctionne en mode automatique, les commandes de programme traitées par l'interpolateur sont envoyées aux entraînements via les unités de contrôle. La vitesse des entraînements est contrôlée en fonction des données du système de rétroaction et les déplacements des entraînements d'alimentation sont contrôlés en fonction des données des capteurs de déplacement PD.
SYSTÈMES DE CLASSE CNC, DNC, HNC
Le développement de la technologie informatique, la réduction des dimensions de ses éléments, l'expansion des fonctionnalités ont permis de créer une CNC basée sur un ordinateur, en installant une technologie informatique puissante directement sur la machine-outil dans les ateliers de production. Les nouveaux systèmes combinaient les fonctions de contrôle de la machine et la solution de presque toutes les tâches de préparation NC.
^ Systèmes de classe CNC
La base de la classe CNC CNC sont:
un ordinateur programmé pour effectuer des fonctions de commande numérique,
des blocs de communication avec des lecteurs de coordonnées, des blocs pour l'émission de commandes technologiques dans l'ordre logique requis,
commandes et indications du système,
canaux d'échange de données avec l'ordinateur central du niveau supérieur.
Dans les systèmes de classe CNC il est possible pendant la période de fonctionnement de changer et d'ajuster à la fois l'UE pour le traitement de la pièce et les programmes pour le fonctionnement du système lui-même afin de prendre en compte autant que possible les caractéristiques de cette machine. Chacune des fonctions exécutées est assurée par son propre ensemble de sous-programmes. Les sous-programmes sont liés par un programme de répartiteur de coordination commun, qui fournit une interaction flexible de tous les blocs du système.
Le complexe logiciel du système de contrôle peut être construit sur une base modulaire. Les principaux modules d'un tel système sont :
Programme de contrôle de chargement UE, comprenant des sous-programmes pour le décodage d'entrée et de trame ;
programme de contrôle de la machine, comprenant un sous-programme pour contrôler les mouvements de coordonnées et un sous-programme pour exécuter des commandes technologiques.
Le programme de contrôle de mouvement de coordonnées se compose de blocs d'interpolation, de réglage de vitesse, de contrôle d'avance rapide, et ces blocs, à leur tour, comprennent les modules suivants :
programme de préparation des données ;
programme de gestion de l'organisation ;
les pilotes sont des opérateurs standard pour travailler avec des périphériques externes.
Vers le stockage système CNC L'UE peut être saisie complètement non seulement à partir d'une disquette ou via un canal de communication externe, mais également dans des cadres séparés - manuellement à partir du panneau de commande CNC. Les cadres du programme peuvent enregistrer non seulement des commandes pour définir des mouvements individuels des organes de travail, mais également des commandes qui définissent des groupes entiers de mouvements, appelés cycles constants, qui sont stockés dans le dispositif de stockage du SPU. Un certain nombre de systèmes ont une bibliothèque de programmes standard, SAP intégré, etc. Cela conduit à une forte diminution du nombre de personnel PM, à une réduction du temps de préparation et à une augmentation de la fiabilité de la machine.
systèmes de classe ^ CNC permettent d'affiner et de déboguer simplement des UE et de les éditer en mode dialogue par saisie manuelle des informations et leur affichage, ainsi que d'obtenir un programme édité et testé sur disque magnétique (disquette), etc. En cours de travail, divers types de corrections sont autorisés.
Avantages des systèmes de classe CNC:
faible coût,
petites dimensions,
grande fiabilité,
de nombreuses CNC de cette classe disposent d'un logiciel qui peut être utilisé pour prendre en compte et corriger automatiquement les erreurs constantes de la machine et ainsi influencer l'ensemble des facteurs qui déterminent la précision du traitement,
l'utilisation de systèmes de surveillance et de diagnostic augmente la fiabilité et les performances des machines CNC de la classe ^ CNC.
Certaines classes CNC CNC ont des programmes de test spéciaux pour vérifier les performances de toutes les parties structurelles du système. Ces programmes de test sont élaborés à chaque fois que l'appareil est allumé, et si toutes les pièces sont en bon état, un signal est généré indiquant que le système est prêt à fonctionner. Pendant le fonctionnement de la machine et de la CNC, les programmes de test sont traités par parties en mode dit d'arrière-plan, sans interférer avec le développement de la CN principale. En cas de dysfonctionnement, son code apparaît sur le tableau de signalisation lumineuse, puis, à l'aide du code du tableau, l'emplacement et la cause du dysfonctionnement sont déterminés. De plus, le système détecte les erreurs associées à un mauvais fonctionnement de l'appareil ou au dépassement des conditions thermiques, vous permet de trouver la tension d'alimentation et d'autres paramètres.
Une partie intégrante de la classe CNC CNC est une mémoire intégrée étendue qui peut être utilisée comme archive UE.
Un moyen très important d'optimiser la connexion entre la CNC et la machine est l'introduction de paramètres machine ou de constantes dans la mémoire. À l'aide de ces constantes, les restrictions sur la zone de traitement peuvent être automatiquement prises en compte, les exigences relatives à la dynamique des entraînements spécifiques sont définies, les trajectoires de phase d'accélération et de décélération sont formées, les caractéristiques spécifiques des boîtes de vitesses, les entraînements d'alimentation sont pris en compte, les erreurs systématiques de ces engrenages sont compensées, etc.
La représentation réelle de la CNC CNC de haut niveau suppose la présence de deux consoles - un panneau opérateur et une console machine, une combinaison de blocs CNC avec un contrôleur programmable, un type séparé de système de contrôle d'alimentation et d'entraînement de broche. Le système se distingue par une programmation simple et un confort d'utilisation, fournit toutes sortes de fonctions d'une CNC moderne, des systèmes de correction améliorés pour la compensation du jeu, les erreurs du système de mesure, les erreurs de course de vis, les erreurs NC, dispose d'un ensemble de cycles standard pour la programmation, un universel interface etc...
^ Systèmes de classe DNC
systèmes de classe DNC peut être contrôlé directement par les variateurs depuis l'ordinateur central, en contournant le lecteur de la machine. Cependant, la présence d'un ordinateur ne signifie pas que le besoin d'une machine-outil à commande numérique est complètement éliminé. Dans l'un des systèmes les plus courants DNC chaque type d'équipement du site conserve ses classes CNC CN, SNC, CNC. Normal pour une telle section est le mode de fonctionnement avec contrôle par ordinateur, mais en cas de panne temporaire de l'ordinateur, une telle section reste opérationnelle, puisque chaque type d'équipement peut fonctionner à l'aide d'une disquette préparée à l'avance en cas de urgence.
En fonction DNC comprend la gestion d'autres équipements de la section automatisée, par exemple un entrepôt automatisé, un système de transport et des robots industriels, ainsi que la solution de certaines tâches organisationnelles et économiques de planification et d'ordonnancement des travaux du site. Une partie intégrante du logiciel et du support mathématique DNC il peut y avoir un système spécialisé pour automatiser la préparation de l'UE. Modification de l'UE dans DNC cela est possible sur un ordinateur externe sur lequel la préparation automatisée de l'UE est effectuée, sur un ordinateur qui contrôle un groupe de machines-outils et sur un ordinateur intégré à la CNC d'une machine particulière. Dans tous les cas, les UE préparées et éditées pour les équipements de chantier sont stockées dans la mémoire informatique du groupement de machines de contrôle, d'où elles sont transmises aux machines via des canaux de communication.
^ Systèmes de classe HNC
Classe opérationnelle CNC HNC permettent la saisie manuelle de programmes dans la mémoire électronique de l'ordinateur CNC directement depuis sa console. Un programme composé d'un nombre suffisamment important de trames est facilement tapé et corrigé à l'aide des touches ou des commutateurs du panneau de commande CNC. Après le débogage, il est fixé jusqu'à la fin du traitement d'un lot de pièces identiques. Classe CNC à l'origine HNC, ayant un schéma simplifié, dans certains cas, n'avait pas la capacité d'apporter des corrections, de la mémoire tampon et d'autres éléments.
CNC de classe moderne ^ HNC construit sur la base de la meilleure classe CNC CNC, ne différant formellement de ce dernier que par l'absence de dispositifs d'entrée d'UE à partir d'une bande perforée. Mais classe CNC HNC avoir un périphérique d'entrée pour connecter des périphériques externes. Les derniers modèles de classe CNC HNC ont une capacité de mémoire accrue du micro-ordinateur intégré. De tels dispositifs permettent la programmation à partir de la console CNC en mode dialogue et en utilisant une grande archive de sous-programmes standard stockés dans la mémoire du micro-ordinateur intégré. Ces sous-programmes sont appelés sur l'écran d'affichage par une commande de la télécommande, à la fois le schéma de traitement et le texte avec une liste des données nécessaires à entrer dans la CNC en fonction du sous-programme sélectionné sont affichés à l'écran.
Cours CNC CNC, DNC, HNC ils permettent également une sélection automatique des outils parmi ceux disponibles dans l'atelier d'usinage, déterminent les modes de traitement de l'outil sélectionné pour les pièces en divers matériaux, trouvent la séquence optimale des opérations, etc. - ou des travaux préliminaires spéciaux de nature technologique. Ceci, bien sûr, impose des exigences accrues sur la préparation professionnelle de l'opérateur de la machine CNC. Un certain nombre de CNC de la classe considérée permettent une programmation parallèle au fonctionnement de la machine selon un programme préalablement élaboré et stocké dans la mémoire de la CNC, ce qui élimine les temps d'arrêt de la machine.
Cours CNC CNC, DNC, HNC font référence à des appareils à structure variable. Les principaux algorithmes de fonctionnement de ces appareils sont définis par programme et peuvent être modifiés pour diverses conditions, ce qui permet de réduire le nombre de modifications CNC et d'accélérer leur développement, y compris la CNC avec des algorithmes auto-ajustables. Les CNC de ces classes ont la structure d'un ordinateur et présentent les caractéristiques d'un ordinateur. La CNC doit être correctement programmée pour fonctionner. Pour cela, ces systèmes disposent d'un logiciel spécial et d'un logiciel mathématique, qui est un complexe d'algorithmes de traitement des informations reçues sous forme d'UE. Le logiciel mathématique peut être entré dans le système via le périphérique d'entrée, ainsi que l'UE principal. Ensuite, le système CNC appartient à la classe des librement programmables. Dans d'autres cas, le logiciel est embarqué dans la mémoire permanente du système au stade de sa fabrication. Cependant, dans tous les cas, il existe des possibilités de modifier, de compléter, d'enrichir ce logiciel, de sorte que de telles CNC ont une grande flexibilité et la possibilité d'évoluer fonctionnellement.
Possibilités de classes CNC modernes CNC, DNC, HNC illimité et déterminé uniquement par les capacités des ordinateurs qui y sont utilisés.
Systèmes de classe VNC
Les CNC de classe VNC vous permettent de saisir des informations directement à la voix. Les informations reçues sont converties en UE puis affichées sous forme de graphiques et de texte sur l'écran, ce qui permet un contrôle visuel des données saisies, leur correction et leur traitement. La saisie vocale d'informations est introduite dans la robotique de manière particulièrement active; Dans les systèmes de contrôle de robots, deux méthodes de conversion des signaux vocaux en commandes sont utilisées : "synthèse par règles" ou "synthèse par échantillons".
Dans le premier cas, la saisie vocale n'est mise en œuvre que s'il existe des règles stockées dans la mémoire de la console de l'opérateur. Il est difficile d'obtenir ici une qualité élevée en raison de la capacité de stockage limitée et de la complexité des programmes de messagerie vocale. Le système contient un dispositif de stockage pour stocker des codes de texte de message, un convertisseur de texte et un synthétiseur. Le convertisseur de texte traduit les signaux audio du texte en caractères phonétiques et effectue une analyse. Les symboles reçus sont utilisés comme signes de code pour l'organisation du programme de commande.
Avec la méthode "synthèse par échantillons", le synthétiseur est basé sur un modèle linéaire de production de parole basé sur des générateurs de courant principaux, un filtre linéaire et un modèle d'apprentissage. Cela élargit la portée des commandes d'entrée vocale.
Cependant, la classe CNC VNC n'ont pas encore été adoptés par l'industrie, mais sont susceptibles d'être largement présentés dans un proche avenir comme les conceptions les plus avancées offrant le plus haut niveau de capacités de service.
^ SYSTÈMES DE CONTRÔLE NEURO-FUZZY (HEYPO-FUZZY)
Le début des travaux avec les réseaux de neurones informatiques remonte aux années 40, mais seules les technologies informatiques modernes ont ouvert la voie à leur utilisation commerciale. Actuellement, de nombreuses entreprises travaillent à la création de réseaux de neurones à des fins diverses, mais jusqu'à présent, seules quelques-unes ont réussi à mettre en œuvre NEURO-FLUO systèmes de gestion dans les pratiques de production. De l'avis général, ces systèmes appartiennent au futur.
Les réseaux de neurones informatiques sont un type particulier d'ordinateurs qui imitent les processus mentaux du cerveau à un degré ou à un autre. Dans ces ordinateurs, les données sont organisées comme les neurones du cerveau dans un réseau avec des connexions à plusieurs niveaux. Ces systèmes résolvent tout simplement non seulement les tâches standard ordinaires, mais principalement les tâches non standard et non standard qui surviennent de manière inattendue pendant le traitement, dont la solution nécessite une logique non standard, c'est-à-dire une certaine intelligence. Les réseaux de neurones résolvent des problèmes qu'un ordinateur ordinaire à grande vitesse est totalement incapable de résoudre.
^ Générateurs CNC Neuro-Fuzzy W(solidifier SODICK Co.Ltd., Japon) est le premier système de contrôle industriel au monde doté d'une intelligence artificielle basée sur un réseau neuronal informatique. Le système est utilisé pour contrôler les machines électroérosives de perçage de gabarit. En plus du réseau de neurones informatiques, le neuro-flou comprend également un système de contrôle flou ou contrôle par ensembles flous utilisant la logique floue experte.
Le système fournit un contrôle entièrement automatisé de l'usinage électroérosif, fournissant ses conditions et modes optimaux. La programmation du traitement s'effectue dans le dialogue opérateur-CNC, dans lequel l'opérateur ne répond qu'aux questions graphiquement illustrées et intuitives de la machine (Fig. 1.2).
Pour définir les données initiales, les tableaux de modes et d'instructions ne sont pas nécessaires, l'opérateur entre un minimum de données et le système lui-même calcule automatiquement les modes et les conditions de fonctionnement de la machine. Dans le même temps, du positionnement à la fin du traitement, aucun code CNC n'est nécessaire, ainsi qu'une expérience particulière avec cet équipement.
Riz. 1.2. Schéma fonctionnel du générateur CNC Neuro-fuzzy W
Le contrôle flou des modes et du déroulement du traitement avec une réaction instantanée à tout écart optimise le processus pour un maximum de productivité et d'efficacité. Le système d'apprentissage neuronal corrige automatiquement les résultats et atteint la qualité et les performances requises. L'expérience d'auto-apprentissage est appliquée par le système dans le traitement ultérieur car le système se souvient de ce qu'il fait. Le système ne nécessite pas beaucoup de temps pour maîtriser; sur les machines équipées de tels systèmes, même un opérateur inexpérimenté travaille plus rapidement et plus efficacement qu'un opérateur qualifié sur une machine avec des systèmes CNC conventionnels.
TÂCHES DE GESTION
Automates programmables
Le contrôleur est un appareil spécialisé équipé d'un terminal sous la forme d'un ordinateur personnel. Une augmentation de la puissance et du niveau de service d'un ordinateur personnel permet de combiner le terminal, le programmateur et le contrôleur lui-même au sein d'un même système informatique avec un module supplémentaire d'entrée-sortie de signaux électriques.
Il existe une préimage appelée système ^ PCC (contrôleur d'ordinateur personnel- contrôleur programmable personnel). Développement RSS va dans les directions suivantes :
utilisation d'une version mono-ordinateur avec un système Windows ;
augmentation du nombre de fonctions d'interface opérateur grâce au contrôle multimode et à l'utilisation de systèmes d'outils de programmation intégrés ;
maintenir des modèles graphiques dynamiques en temps réel de l'objet géré ;
l'utilisation de la programmation visuelle de l'électroautomatique (par exemple, selon le type de langage graphique graphique élevé entreprises Siemens).
La tâche principale du contrôleur est l'exécution simultanée de plusieurs commandes et le traitement parallèle de signaux externes. Chaque processus de contrôleur qui doit allouer un thread séparé s'exécute dans le processus principal. Le temps processeur alloué par le système d'exploitation au processeur principal doit être réparti entre les threads. Le temps processeur est alloué aux threads dans des quanta séparés. Un seul thread peut être implémenté dans chaque quantum. Tous les flux sont divisés en groupes prioritaires - plus le temps de réponse aux influences externes est court, plus la priorité du flux est élevée
Nous recommandons également
Pensée productive et reproductive
Égoïsme raisonnable - quelle est la théorie de l'égoïsme raisonnable ?
Boris Nikolaïevitch Eltsine, le premier président de la Russie
Combats souterrains. Rois souterrains. Qu'est-ce que « ne pas se battre pour les masses » ? Où pouvez-vous vous battre pour de l'argent?
Yakov Pavlov et d'autres héros de Stalingrad que vous devez savoir
Survivez à un accident en mer dans un rêve - en réalité, vivez un nouvel amour
Chargement...