Tipi di sistemi di controllo del programma. Schema a blocchi tipico di un sistema cnc

L'ingegneria meccanica è la base per lo sviluppo di successo di tutti i settori economia nazionale. L'efficienza della produzione di macchine edili e la qualità dei prodotti fabbricati sono in gran parte determinate dal livello della sua automazione. La direzione principale nell'automazione della produzione di macchine edili è attualmente basata sulla diffusa introduzione di dispositivi e macchine di calcolo digitale.

Per controllare macchine universali e altre apparecchiature tecnologiche, sistemi di controllo numerico(CNC).

Il CNC controlla il movimento dei corpi di lavoro di macchine utensili e attrezzature, la loro velocità durante la sagomatura dei pezzi, i movimenti di installazione, nonché la sequenza delle modalità di lavorazione e delle funzioni ausiliarie.

I programmi pezzo del sistema di controllo contengono due tipi di informazioni necessarie funzionamento automatico macchine utensili (attrezzature): geometriche e tecnologiche. Geometrico le informazioni includono dati sulla forma, le dimensioni degli elementi della parte e dell'utensile, nonché la loro posizione relativa nello spazio.

Tecnologico le informazioni sono istruzioni sulla sequenza di messa in funzione degli utensili, sulla modifica delle condizioni di taglio, sulla sostituzione degli utensili, sull'attivazione dell'alimentazione del refrigerante, ecc.

Le informazioni tecnologiche vengono utilizzate anche per il controllo in altri dispositivi software, ad esempio nei sistemi di controllo del programma ciclico (SCP). L'informazione geometrica nella SCPU è implementata da battute riconfigurabili poste direttamente sulla macchina (attrezzatura). I vantaggi dell'SCPA sono nella loro grande versatilità, possibilità di rapido riadattamento, correzione del programma e inclusione in sistemi integrati più complessi. produzione automatizzata. I CNC sono complessi sistemi di controllo automatico multi-loop, poiché controllano contemporaneamente diversi parametri oggetto (coordinate) indipendenti o correlati. Di conseguenza, ci sono diversi circuiti di controllo (canali) nella struttura del sistema di controllo. Quindi, ad esempio, in macchine utensili Il CNC controlla contemporaneamente il movimento principale di sagomatura, il movimento di avanzamento e i movimenti ausiliari: trasporto, bloccaggio, svincolo e accostamento, cambio utensile, ecc.

I CNC sono classificati in base alle seguenti caratteristiche: struttura e principio (algoritmo) di controllo, scopo, tipo di azionamento, natura del movimento dell'azionamento, metodo di definizione del programma.

In base alla struttura, i CNC si dividono in aperti, chiusi e combinati.

Il principio di controllo dei CNC ad anello aperto si basa sull'utilizzo della sola azione master incorporata nel programma di controllo (principio di controllo rigido). Nei sistemi di controllo chiusi, oltre all'influenza principale - programma di controllo vengono utilizzate informazioni sui valori effettivi dei parametri controllati, ad es. principio di controllo basato sulla deviazione del parametro controllato (controllo flessibile).

A combinato Il controllo CNC dei parametri principali (movimento principale e movimento di avanzamento) è effettuato da circuiti di controllo chiusi che operano secondo il principio di deviazione, e il controllo dei parametri ausiliari (bloccaggio pezzo, avvicinamento utensile, cambio utensile, accensione del refrigerante, ecc.) possono essere eseguiti da circuiti di controllo aperti.

A adattivo Il CNC dispone di sensori aggiuntivi per informazioni sui parametri del processo di lavorazione: forza di taglio, temperatura, usura utensile, ecc. Queste informazioni vengono utilizzate nel CNC per correggere i parametri tecnologici impostati dal programma di controllo, in funzione della variazione del sovrametallo di lavorazione, della durezza e rigidità dei pezzi, delle condizioni dell'utensile, ecc.

A seconda dello scopo dell'apparecchiatura dotata di dispositivi CNC, i sistemi di controllo sono suddivisi in posizionale, di contorno e universale.

A posizionale coordinate programmate dei sistemi di controllo (x, y) singoli punti discreti (Fig. 13.4, un), determinazione della posizione (posizione) dell'utensile o del pezzo. Tali sistemi sono utilizzati per controllare perforatrici e alesatrici.

Una varietà di sistemi di controllo della posizione sono rettangolare sistemi che controllano il movimento lungo i segmenti (indicati in Fig. 13.4, b numeri 7 ... b), parallelamente alle guide della macchina. I sistemi rettangolari sono progettati per il controllo sequenziale di una delle due coordinate reciprocamente perpendicolari. Tali sistemi sono utilizzati in tornitura

un B C

Riso. 13.4. Alla definizione del tipo di controllo nel controllo:

un - posizionale; b- rettangolare; in- contorno

macchine per controllare la lavorazione di pezzi come rulli a gradini e su pezzi di fresatura con profilo rettangolare.

A contorno Il sistema di controllo esegue il controllo interconnesso simultaneo lungo più coordinate lungo segmenti e sezioni di curve, in fig. 13.4, in etichettato 1... 6 e r 1 , r 2 , per ottenere pezzi dal profilo complesso. Tali sistemi sono utilizzati per controllare torni, fresatrici, macchine elettroerosive e saldatrici.

Nelle macchine multifunzionali progettate per la lavorazione di parti complesse (come un corpo) con più utensili contemporaneamente, universale (contorno posizionale) sistemi di controllo.

A seconda del numero di coordinate controllate contemporaneamente, i CNC si distinguono con il controllo su una, due, tre, quattro, cinque o più coordinate.

A seconda del tipo di energia utilizzata nei motori dei dispositivi di azionamento, esistono CNC con azionamento elettrico, elettroidraulico ed elettropneumatico.

Nel CNC vengono utilizzati principalmente vari servoazionamenti, basati sul principio dei sistemi di controllo automatici chiusi (servo). Meno spesso, gli azionamenti ad anello aperto vengono utilizzati utilizzando solo motori passo-passo che consentono il controllo software diretto sia del valore della cilindrata che della sua velocità.

Nei dispositivi con servoazionamento, è possibile utilizzare motori e CC. corrente alternata, oltre a motori passo-passo idraulici e pneumatici. La frequenza di rotazione dei motori nel servoazionamento deve variare in un ampio intervallo (di 1000 o più volte).

Gli azionamenti utilizzano sensori di spostamento che generano un segnale di feedback che viene inviato al CNC, dove viene confrontato con il segnale di comando ricevuto dal programma di controllo. Selsyns, trasformatori rotanti, inductosyns e potenziometri multigiro vengono utilizzati come sensori di spostamento nei dispositivi analogici del servoazionamento CNC. Inoltre, nei dispositivi analogici del servoazionamento CNC vengono utilizzati vari tipi di convertitori da movimento a codice.

A seconda della struttura del dispositivo CNC, tutti i sistemi sono divisi in due tipi principali: costruiti sul principio di un modello digitale e costruiti sulla struttura di un computer.

Nei sistemi in cui il dispositivo CNC è costruito secondo il principio modello digitale, tutte le operazioni sono svolte dalle corrispondenti unità elettroniche specializzate con funzioni rigorosamente definite e le connessioni tra queste unità rimangono invariate. Viene chiamato il principio di costruzione di un dispositivo CNC basato sull'uso di blocchi - unità con funzioni chiaramente definite aggregato. Tale dispositivo di controllo opera secondo un algoritmo invariato, mentre tutti i blocchi lavorano in parallelo, eseguendo le operazioni di conversione delle informazioni loro assegnate.

Nei sistemi in cui il dispositivo CNC (CNC) è costruito secondo struttura informatica, i blocchi sono di natura universale e i collegamenti tra di loro possono essere modificati secondo un determinato programma. Le operazioni di controllo in questo caso vengono eseguite in sequenza utilizzando l'unità aritmetica centrale. Come parte del CNC ci sono dispositivi di memorizzazione: operativi (RAM) e permanenti (ROM).

Il funzionamento di RAM e ROM viene eseguito secondo l'algoritmo per l'elaborazione delle informazioni ricevute sotto forma di un programma di controllo, ad es. questi dispositivi richiedono un software speciale. Inoltre, il software può essere memorizzato in ROM se non sono richieste frequenti modifiche agli algoritmi di funzionamento, oppure può essere inserito tramite un dispositivo di input come parte di un programma di controllo. Tale costruzione semplifica la correzione dell'algoritmo del dispositivo CNC e lo migliora man mano che vengono accumulate informazioni statistiche sulla qualità dei pezzi fabbricati.

Promette di creare dispositivi CNC basati sull'uso di uno o più microprocessori costruiti su grandi circuiti integrati (LSI), ad es. l'uso del principio aggregato di costruire un CNC basato su microprocessori programmati compiti specifici. È possibile costruire un dispositivo CNC sulla base di un microcomputer, integrandolo con un microprocessore o controller: dispositivi logici programmabili per l'elaborazione delle informazioni. In futuro, con il miglioramento della base degli elementi, potrebbe diventare razionale costruire un CNC basato su un minicomputer. Ciò amplierà le funzionalità del CNC e faciliterà la loro inclusione in sistemi di produzione automatizzati integrati più complessi: linee automatiche, sezioni, officine, sistemi di produzione automatizzati flessibili. generalizzato diagramma funzionale CNC tornio, costruito sul principio di un sistema aperto, è mostrato in Fig. 13.5. Qui, gli attuatori del movimento principale (M1), del movimento di avanzamento (M2, MZ), del movimento ausiliario - rotazione e avanzamento della torretta con utensili (M4, M5) ricevono segnali di controllo dall'unità di controllo dell'azionamento (BUP).

Il dispositivo di input-output (I/O) riceve il programma di controllo dal computer centrale (con controllo di gruppo, quando il sistema di controllo opera come parte di un sistema di produzione flessibile) o lo legge da un nastro fustellato (con controllo autonomo). Allo stesso tempo, il programma di controllo, i risultati intermedi dei calcoli, le costanti necessarie vengono archiviati in un dispositivo di memoria (memoria) e, se necessario, vengono utilizzati da un dispositivo informatico (CD) per generare azioni di controllo sulla TCU. Quest'ultimo contiene unità di controllo elettroniche per motori passo-passo o amplificatori di segnali di errore (nei dispositivi di servoazionamento), convertitori a tiristori per il controllo della velocità del movimento principale (in questo circuito, la velocità del mandrino), ecc.

Il pannello di controllo (CP) è dotato di pulsanti e una tastiera per il controllo dei singoli blocchi o il controllo manuale dell'azionamento, nonché per l'inserimento manuale totale o parziale (in fase di impostazione) del programma di controllo nella memoria ed elaborazione della prima parte che lo utilizza, seguito dalla modifica del programma (nel CNC con programmi di input diretto). Il pannello di controllo consente di visualizzare

per segnalare (sul display) eventuali blocchi del programma o altre informazioni elaborate dal sistema, e segnalare il verificarsi di malfunzionamenti.

Nei CNC posizionali che funzionano secondo un algoritmo rigido, la VU potrebbe essere assente. Nei CNC di profilo costruiti sul principio di un modello digitale, VU viene utilizzato come interpolatore, che è un'unità di blocco specializzata che controlla la velocità di elaborazione contemporaneamente in due coordinate. Gli interpolatori possono essere lineari, circolari, parabolici.

Gli interpolatori lineari vengono utilizzati se il contorno del pezzo può essere rappresentato come segmenti di linea retta posizionati a qualsiasi angolo rispetto agli assi delle coordinate. Le sezioni curvilinee sono in questo caso approssimate da segmenti di linea. Gli interpolatori lineari-circolari vengono utilizzati quando si elaborano parti con un contorno complesso, costituito da vari archi di cerchio e segmenti di linea. L'arco di un cerchio in tali interpolatori è specificato da un blocco del programma e il profilo curvilineo generale è approssimato da diverse linee rette e archi di cerchi di raggi diversi. Gli interpolatori parabolici vengono utilizzati nella lavorazione di parti molto complesse (pale dell'elica, turbine, ecc.).

Nel CNC, basato sul principio della struttura di un computer, i microprocessori, così come i micro e mini computer, vengono utilizzati come VU. I CNC basati su minicomputer sono più promettenti quando si creano sistemi integrati complessi per la produzione automatica, come moduli tecnologici, linee automatiche, sezioni, officine e sistemi di produzione flessibili.

Il modulo tecnologico è una macchina multioperativa automatizzata e un manipolatore automatico uniti da un comune ACS.

Complesso tecnologicoè un complesso di produzione automatica, costituito da un gruppo di macchine a controllo numerico, un manipolatore automatico, un trasporto e dispositivi di memoria, uniti da un comune ACS, operante da un elaboratore centrale, e prevedendo l'elaborazione totale o parziale di un determinato tipo di parte.

Una linea automatica è un complesso di macchine operatrici automatizzate collocate nella sequenza di operazioni tecnologiche collegate tramite mezzi di trasporto e equipaggiamento ausiliario, uniti da un comune ACS, che opera da un computer centrale e fornisce un ciclo completo di elaborazione di una parte o di un gruppo di parti dello stesso tipo.

Una sezione automatizzata è un complesso di più macchine o moduli automatizzati, combinati con l'ausilio di un sistema di trasporto e manipolatori, ausiliari

dispositivi potenti, un unico sistema di controllo di gruppo dal computer centrale, che fornisce un'elaborazione complessa dello stesso tipo di parti con diverse sequenze di operazioni.

Flessibile sistemi di produzione(GPS) sono progettati per la progettazione automatizzata e la fabbricazione di nuovi prodotti nelle condizioni di produzione multiprodotto su piccola scala.

Il passaggio dei Vigili del fuoco dello Stato alla produzione di nuovi prodotti è assicurato da software senza ristrutturazione manuale delle apparecchiature. Il GPS unisce diversi complessi, ognuno dei quali utilizza un computer locale per il controllo. Per gestione generale Il complesso GPS utilizza un potente computer principale e l'intera struttura di gestione si basa su un principio gerarchico.

Sulla fig. 13.6 mostrato schema strutturale Controllo GPS, che include i seguenti sottosistemi:

Progettazione CAD - sistema disegno automatico progettazioni di nuovi prodotti, costituiti da postazioni automatiche del progettista (ARM-K);

Tecnologia CAD - sistema di progettazione automatico processi tecnologici realizzazione di nuovi prodotti, costituiti da postazioni automatiche di un tecnologo (ARM-T);

Sistema OKP - un sistema di pianificazione operativa, collegato tramite un computer con sistema automatico gestione della produzione (APCS);

SAP - un sistema per la preparazione automatica di programmi di controllo per macchine CNC e manipolatori automatici;

SAC è un sistema di controllo automatico e diagnostica che controlla il funzionamento di tutti i sistemi inclusi nel GPS, oltre a correggere e classificare i guasti in tutti i sottosistemi.

Inoltre, il sistema di produzione automatizzato comprende i sottosistemi 7 ... 7, mostrati in Fig. 13.6.

La classe di computer utilizzati in ciascun sistema e sottosistema dipende dalla complessità delle attività eseguite. In generale, la gestione del GPS è un complesso informatico associato al sistema di controllo automatizzato.

Robot industriali

Robot si chiama macchina automatica lavoro fisico invece di una persona. La portata dei robot è molto ampia. Esplorazione dello spazio e delle profondità degli oceani, agricoltura, trasporti e produzione industriale, edilizia - ovunque c'è un urgente bisogno di tali macchine. I robot possono sostituire una persona quando lavora in condizioni pericolose per la vita e la salute, liberandola da lavori monotoni, noiosi e spiacevoli. Il massimo sviluppo attualmente ricevuto robot industriali, che sono la componente più importante dell'automazione complessa processi di produzione. I robot industriali si differenziano dagli strumenti di automazione tradizionali per la versatilità dei movimenti riproducibili e la capacità di cambiarli rapidamente in nuove operazioni, nonché per la capacità di combinarli in complessi insieme alle apparecchiature di processo.

I robot sono utilizzati principalmente nell'ingegneria meccanica per sostituire i lavoratori, addetto alla manutenzione macchine utensili, presse, forni ed altro dotazioni tecnologiche, nonché per eseguire operazioni tecnologiche di base come la saldatura, semplice montaggio, trasporti, ecc. L'utilizzo di robot industriali consente non solo di automatizzare in modo completo il funzionamento delle singole macchine, ma anche di passare all'automazione delle singole sezioni, come la lavorazione, lo stampaggio, la saldatura a punti, creando complessi robotici. Tali complessi sono obbligatori parte integrale GPS - sistemi superiori (ottenibili per tecnologia moderna) livello di automazione della produzione.

Il compito principale svolto dai robot industriali sono le azioni manipolative nel processo produttivo.

Azioni manipolative- questo è il movimento e l'orientamento nello spazio di oggetti (grezzi, pezzi finiti) e strumenti (utensili). Basato sul compito principale di un robot industriale, può essere definito come un insieme mani meccaniche- manipolatori e dispositivo di controllo. Nel caso generale, il robot può avere anche veicoli.

I robot più semplici, il cui compito principale è quello di eseguire determinati movimenti(manipolazioni) date dal programma vengono richiamate manipolatori automatici. A seconda della complessità del lavoro svolto, esistono tre tipi di manipolatori automatici: tre generazioni.

braccia robotiche prima generazione funzionano secondo un programma rigoroso e la loro interazione con l'ambiente è limitata da feedback elementari. I robot di prima generazione possono essere senzienti, ad es. dispongono di sensori tattili (in particolare sensori tattili - tattili, che consentono di regolare la forza di compressione dell'impugnatura). L'ambiente in cui operano tali robot deve essere organizzato in un certo modo. Ciò significa che tutti gli elementi (grezzi e pezzi finiti, strumenti, elementi strutturali, macchine utensili, attrezzature, ecc.) devono trovarsi in determinati luoghi e avere un certo orientamento nello spazio. Questo requisito impone alcune restrizioni all'uso di bracci robotici di prima generazione.

braccia robotiche seconda generazione hanno elementi di adattamento alle condizioni ambientali e sono in grado di risolvere problemi più complessi. Si tratta di robot senzienti dotati di sensori sensoriali che consentono loro di coordinare i movimenti in base ai segnali di stato percepiti. ambiente. In particolare, questi possono essere sensori tattili che consentono di modificare la forza sviluppata, sensori di posizione (luce, ultrasuoni, televisione, raggi gamma, ecc.) che consentono di modificare la traiettoria del manipolatore quando appare un ostacolo, la necessità per combinare parti che non sono chiaramente orientate nello spazio, ecc.

braccia robotiche terza generazione sono in grado di elaborare logicamente le informazioni in entrata, ad es. avere intelligenza artificiale. Questi robot sono in grado di apprendere e adattarsi, possono dialogare con un operatore umano, riconoscere e analizzare situazioni difficili, formulare concetti e creare un modello dell'ambiente, pianificare il comportamento sotto forma di un programma d'azione (tenendo conto dell'esperienza precedente), ecc. Oshu lavora su questo algoritmo complesso possibile solo con un computer.

La base del parco nel settore è attualmente costituita da robot di prima generazione in quanto più semplici, affidabili ed economici.

Sulla fig. 13.7 mostra schematicamente il dispositivo di un braccio robotico automatico, e in fig. 13.8 mostra uno schema funzionale del suo controllo. Strutturalmente, un tale robot è costituito da due parti principali: una esecutiva, che comprende uno o più manipolatori (M) e un dispositivo di movimento (PM), e una di controllo, ovvero un dispositivo di controllo del robot (CU).

Il braccio del robot ha un braccio orizzontale 3, che può muoversi sia orizzontalmente (lungo l'asse x) che verticalmente (lungo l'asse x). t) indicazioni relative al rack 2. In questo caso, il supporto può essere ruotato di un angolo a attorno all'asse verticale 2 rispetto alla base fissa 1. Meccanismo manuale fissato all'estremità del braccio 4, fornendo inoltre due gradi di libertà per la presa 5: rotazione attorno all'asse longitudinale del braccio di un angolo p e rotazione (oscillazione) rispetto all'asse perpendicolare A all'angolo a Per fissare il pezzo è possibile chiudere automaticamente la presa 5 (movimento in direzione della freccia MA).

(rettangolare, cilindrico, sferico, combinato) per l'attuazione del movimento portatile del corpo di lavoro (movimento del braccio vero e proprio del manipolatore), l'area di lavoro del manipolatore può essere a forma di parallelepipedo, cilindro, palla e corpi spaziali più complessi. Poiché il braccio del manipolatore mostrato in Fig. 13.7, ha un grado di libertà (mobilità) di rotazione e due di traslazione: movimento lungo gli assi X e A e rotazione attorno all'asse 2, la sua area di lavoro appare come un cilindro. Movimento del pennello: rotazione attorno a un asse X e oscillare attorno all'asse A si stanno orientando. I manipolatori robotici automatici possono avere da tre a sette gradi di mobilità e il dispositivo del loro corpo di lavoro dipende dallo scopo del robot.

Nei robot che eseguono operazioni di carico e scarico, trasporto, cambio utensile, usano e diversi tipi cattura, fornendo la cattura, l'orientamento e la conservazione dell'oggetto di manipolazione. Nei robot che funzionano operazioni tecnologiche, il corpo di lavoro può essere una pistola a spruzzo, una testa di saldatura, una chiave inglese o un altro strumento.

I principi di funzionamento e il design delle pinze sono molto diversi, poiché le dimensioni, la forma e caratteristiche fisico-chimiche gli oggetti di manipolazione possono variare ampiamente. Secondo il metodo di cattura e mantenimento dell'oggetto da manipolare, i dispositivi di presa sono suddivisi in meccanici, sottovuoto, elettromagnetici e combinati.

Gli attuatori del manipolatore sono azionati da motori, il cui numero dipende dal numero di gradi della sua mobilità. Esistono manipolatori che hanno un motore per diversi gradi di libertà, dotati di frizioni per la distribuzione del movimento. Il tipo di motore di azionamento dipende dallo scopo del manipolatore e dai suoi parametri. Attualmente, i motori pneumatici, idraulici ed elettrici vengono utilizzati all'incirca allo stesso modo.

I robot mobili possono avere vari dispositivi movimenti - dai noti dispositivi di rotolamento ai meccanismi di deambulazione (pedipulator), che sono stati sviluppati di recente.

Il dispositivo di controllo del manipolatore robotico può essere realizzato come unità indipendente (strutturalmente isolata) oppure essere integrato nel corpo della sua parte esecutiva. Solitamente, il dispositivo di controllo (vedi Fig. 13.8) comprende: un pannello di controllo (CP), che consente di accedere e controllare l'attività; un dispositivo di memoria (memoria) che memorizza il programma di lavoro; meccanismi di servoazionamento del manipolatore e dispositivo di movimento; amplificatori; convertitori; riserve energetiche; elementi di comando (relè, contattori, cursori, tubi jet, distributori di movimento, elettrovalvole, ecc.).

Il numero di sensori di feedback nel circuito di controllo (DOS1, DOS2) è determinato dal numero di gradi di libertà del manipolatore e dal numero di coordinate del suo movimento dispositivo esecutivo. Sono utilizzati nell'azionamento inseguitore per controllare il movimento del corpo di lavoro del manipolatore e, in generale, del suo intero attuatore (DA).

Potenziometri, selsyn, trasformatori rotanti, inductosyns, convertitori di codifica, ecc. sono usati come sensori di feedback del movimento nei manipolatori robotici.

I robot sensibili e adattivi possono avere sensori tattili per ricevere Informazioni aggiuntive sulla situazione reale nella zona d'azione dei loro manipolatori. In quanto sensori tattili inclusi nel sistema di rilevamento, oltre ai sensori tattili e di posizione, nei manipolatori robotici è possibile utilizzare qualsiasi altro sensore: temperatura, pressione, campo magnetico, colori, ecc. Le informazioni sensoriali vengono immesse in un dispositivo informatico (CD) per correggere l'azione del robot.

Il braccio robotico crea la forza lavoro principale Yx su apparecchiature tecnologiche o un oggetto di manipolazione (pezzo, parte, utensile). Inoltre, le azioni di controllo possono essere applicate alle apparecchiature tecnologiche. (U1, U2) e team tecnologici 2 direttamente dall'unità di controllo del processo (PCU) - per bloccare il funzionamento dell'apparecchiatura durante i movimenti di lavoro del manipolatore, modificare la modalità operativa dell'apparecchiatura, ecc. A loro volta, le informazioni e le azioni di controllo su questo robot possono provenire da apparecchiature tecnologiche o altri robot (condizionatamente da sensori di telerilevamento).

Nei sistemi robotici e nei sistemi GPS, il robot può ricevere input G1 da dispositivi di comando di rango superiore (livello).

Quindi, dal computer principale, lavoro di gestione complessi o GPS, possono arrivare nuovi programmi di lavoro, nonché comandi che correggono un determinato programma o coordinano l'azione di un braccio robotico con le azioni di altri robot o con il processo di funzionamento di apparecchiature tecnologiche.

Influenza principale offline G2 creato da un programma memorizzato. Nella modalità di configurazione o di allenamento, l'influenza del maestro G3 creato dall'operatore tramite la PU. In questo caso, può essere il dispositivo di elaborazione del robot diversi livelli(nei robot con ciclico gestione del programma WU è assente). Più versatile è il robot e più complessi sono i compiti risolti con il suo aiuto, maggiore è il livello di CS: microprocessore, micro o minicomputer. Nei complessi robotici e nel GPS vengono utilizzati computer di media e alta potenza, nonché complessi di più computer.

I robot-manipolatori industriali sono classificati in base ad alcune delle seguenti caratteristiche principali incluse nel simbolo del loro tipo:

numero di manipolatori (1M, 2M, 3M, ...);

il numero di gradi di mobilità, tenendo conto del dispositivo di movimento (2; 3 o più);

tipo di area di lavoro (piatta - Pl, superficie - Pv, a forma di parallelepipedo - Pr, sferica - Sh, combinata - PrTsl, TslSh, PrSh);

capacità di carico;

Tipo di azionamento del manipolatore (pneumatico - Pn, idraulico - G, elettromeccanico - E, combinato - GPn, GE, EPn);

tipo di sistema di controllo (ciclico - C, posizionale - P, contorno - K, robot sensibile - O, con intelligenza artificiale - I);

classe di precisione (0; 1; 2; 3).

Ad esempio, un braccio robotico con simbolo 1M4Tsl-5EK1 ha un manipolatore con quattro gradi di libertà, area di lavoro forma cilindrica, capacità di carico 5 kg, azionamento elettromeccanico, sistema di controllo del profilo, precisione di prima classe (errore di riproduzione della traiettoria da 0,01 a 0,05%). Parte delle informazioni che caratterizzano il robot sono indicate verbalmente (la presenza di un dispositivo di movimento, azionamento separato o comune a seconda dei gradi di libertà, controllo adattativo o non adattativo, tipo di esecuzione - termoprotettivo, antideflagrante, normale, eccetera.).

La figura mostra uno schema a blocchi generale ingrandito del sistema CNC. Comprende i seguenti elementi principali: dispositivo CNC; azionamenti di alimentazione dei corpi di lavoro della macchina e sensori di feedback (DOS) installati per ciascuna coordinata controllata. Il dispositivo CNC è progettato per emettere azioni di controllo da parte del corpo di lavoro della macchina secondo il programma di controllo inserito sul nastro fustellato. Il programma di controllo viene letto in sequenza all'interno di un frame con memorizzazione nel blocco di memoria, da dove viene alimentato nei blocchi di comandi tecnologici, interpolazione e velocità di avanzamento. Il blocco di interpolazione - un dispositivo informatico specializzato (interpolatore) - formula una traiettoria parziale dell'utensile tra due o più punti specificati nel programma di controllo. Le informazioni di uscita da questo blocco entrano nell'unità di controllo dell'azionamento dell'alimentazione, solitamente presentata come una sequenza di impulsi per ciascuna coordinata, la cui frequenza determina la velocità di avanzamento e il numero determina la quantità di movimento.

Il blocco di immissione e lettura delle informazioni è destinato all'immissione e alla lettura del programma di controllo. La lettura viene eseguita in sequenza riga per riga all'interno di un fotogramma.

Blocco di memoria. Poiché le informazioni vengono lette in sequenza e vengono utilizzate tutte in una volta all'interno di un frame, durante la lettura vengono archiviate nel blocco di memoria. Qui viene anche monitorato e viene generato un segnale quando viene rilevato un errore nel nastro perforato. Poiché l'elaborazione delle informazioni procede in sequenza per frame e il tempo per leggere le informazioni da un frame è di circa 0,1 - 0,2 s, si ottiene un divario nella trasmissione delle informazioni, che è inaccettabile. Pertanto, vengono utilizzati due blocchi di memoria. Durante l'elaborazione delle informazioni di una trama dal primo blocco di memoria, la seconda trama viene letta e memorizzata nel secondo blocco. Il tempo per l'introduzione delle informazioni dal blocco di memoria nel blocco di interpolazione è trascurabile. In molti sistemi CNC, il blocco di memoria può ricevere informazioni bypassando il blocco di input e leggendole direttamente dal computer.

blocco di interpolazione. Questo è un dispositivo informatico specializzato che forma un percorso utensile parziale tra due o più punti specificati nel programma di controllo. Questo è il blocco più importante nei sistemi di contornatura CNC. La base del blocco è l'interpolatore che, in base ai parametri numerici della sezione del profilo specificati dal programma di controllo, ripristina la funzione f (x, y). Negli intervalli dei valori delle coordinate X e Y, l'interpolatore calcola i valori delle coordinate dei punti intermedi di questa funzione.

Alle uscite dell'interpolatore vengono generati impulsi di controllo rigorosamente sincronizzati nel tempo per muovere il corpo di lavoro della macchina lungo gli assi coordinati corrispondenti.

Vengono utilizzati interpolatori lineari e lineari-circolari. In accordo con ciò, i primi eseguono l'interpolazione lineare, i secondi lineare e circolare.

L'interpolatore lineare prevede, ad esempio, il movimento del corpo di lavoro con una fresa di diametro compreso tra due punti di riferimento in linea retta con uno scostamento dal profilo dato di .

In questo caso, l'informazione iniziale per l'interpolatore è l'entità degli incrementi nelle coordinate e il tempo di elaborazione dello spostamento lungo una linea retta, ad es. , dove S è la velocità di avanzamento utensile impostata.

Il funzionamento di un interpolatore lineare-circolare può essere effettuato secondo il metodo della funzione di valutazione F. Il metodo sta nel fatto che quando viene generato il prossimo impulso di controllo, il circuito logico valuta su quale coordinata deve essere emesso questo impulso, quindi che il movimento totale del corpo di lavoro della macchina utensile lo avvicini il più possibile al profilo specificato.

La retta interpolata (vedi Fig. a) divide il piano in cui si trova in due regioni: sopra la retta, dove la funzione di valutazione F>0, e sotto la retta, dove F<0. Все точки, лежащие теоретически заданной линии, имеют F=0.

La traiettoria di interpolazione è una certa sequenza di spostamenti elementari lungo gli assi delle coordinate dal punto iniziale con coordinate al punto finale con coordinate , .

Se il punto intermedio della traiettoria si trova nella regione F>0, il passo successivo viene eseguito lungo l'asse X. Se il punto intermedio si trova nella regione F<0, шаг делается по оси Y. Аналогично происходит работа интерполятора при круговой интерполяции (см. рис. б).

Alimentatore unità di controllo. Dal blocco di interpolazione, l'informazione viene inviata all'unità di controllo dell'azionamento dell'alimentazione, che la converte in una forma adatta per il controllo degli azionamenti dell'alimentazione. Quest'ultimo è fatto in modo tale che, alla ricezione di ogni impulso, il corpo di lavoro della macchina si muova di una certa quantità, che caratterizza la discrezione del sistema CNC. Quando arriva ogni impulso, l'oggetto controllato si muove di una certa quantità, chiamata prezzo dell'impulso, che di solito è 0,01 - 0,02 mm. A seconda del tipo di azionamento (chiuso o aperto, di fase o di ampiezza) utilizzato sulle macchine, le unità di controllo differiscono notevolmente. Negli azionamenti di tipo fase ad anello chiuso che utilizzano sensori di retroazione sotto forma di trasformatori rotanti operanti in modalità sfasatore, le unità di controllo sono convertitori CA impulso-fase e discriminatori di fase che confrontano la fase del segnale all'uscita della fase convertitore con la fase del sensore di retroazione ed emette un segnale di errore di differenza all'amplificatore di potenza dell'azionamento.

Blocco velocità di avanzamento: fornisce una determinata velocità di avanzamento lungo il contorno, nonché processi di accelerazione e decelerazione all'inizio e alla fine delle sezioni di lavorazione secondo una determinata legge, il più delle volte lineare, a volte esponenziale. Oltre agli avanzamenti di lavoro (0,5 - 3000 mm / min), questo blocco, di regola, fornisce anche il minimo con una velocità maggiore (5000 - 20000 mm / min).

Pannello di controllo e indicazione. L'operatore comunica con il sistema CNC attraverso il pannello di controllo e visualizzazione. Con l'aiuto di questa console, il sistema CNC viene avviato e arrestato, passando dalla modalità operativa da automatico a manuale, ecc., nonché correggendo l'avanzamento e le dimensioni dell'utensile e modificando la posizione iniziale dell'utensile in tutte o alcune coordinate . Questa console contiene una segnalazione luminosa e un'indicazione digitale.

Il blocco di correzione programma permette di modificare i parametri di lavorazione programmati: avanzamento e dimensioni utensile (lunghezza e diametro).

Il blocco di cicli fissi viene utilizzato per semplificare il processo di programmazione durante l'elaborazione di elementi ripetuti di un pezzo (ad esempio foratura e alesatura, filettatura, ecc.), viene utilizzato un blocco di cicli fissi. Ad esempio, movimenti come il ritiro veloce da un foro finito non sono programmati su un nastro fustellato - questo è incorporato nel ciclo corrispondente (G81).

Il blocco dei comandi tecnologici prevede il controllo del ciclo della macchina (la sua automazione ciclica), compresa la ricerca e l'analisi dell'utensile da taglio, la commutazione della velocità del mandrino, il bloccaggio e lo sbloccaggio dei corpi mobili della macchina e vari interblocchi.

L'alimentatore fornisce le necessarie tensioni e correnti costanti a tutte le unità CNC da una rete trifase convenzionale. Una caratteristica di questo blocco è la presenza di stabilizzatori di tensione e filtri che proteggono i circuiti elettronici del CNC dalle interferenze che si verificano sempre nelle reti elettriche industriali.

Sensori di feedback (DOS)

I DOS sono progettati per convertire i movimenti lineari del corpo di lavoro della macchina in segnali elettrici contenenti informazioni sulla direzione e l'entità dei movimenti.

L'intera varietà di DOS può essere suddivisa condizionatamente in angolare (circolare) e lineare. I DOS circolari convertono solitamente l'angolo di rotazione della madrevite o il movimento del corpo di lavoro della macchina attraverso un pignone e cremagliera. Il vantaggio dei DOS circolari è la loro indipendenza dalla lunghezza di movimento del corpo di lavoro della macchina, dalla facilità di installazione sulla macchina e dalla facilità di funzionamento. Gli svantaggi includono il principio della misurazione indiretta dello spostamento del corpo di lavoro e quindi l'errore di misurazione.

Argomento 1.6. Compiti del CNC

Il dispositivo CNC è il dispositivo di controllo in relazione alla macchina. Allo stesso tempo, è esso stesso un oggetto di controllo nell'interazione con l'ambiente, che è l'operatore, il computer di livello superiore, ecc. Se consideriamo da queste posizioni i compiti che dovrebbe risolvere, si possono distinguere i seguenti compiti:

Un compito geometrico è l'interazione del CNC con la macchina per controllare la sagomatura del pezzo. La soluzione a questo problema è visualizzare le informazioni geometriche del disegno in un insieme di tali movimenti dei corpi di lavoro della macchina, che materializzano il disegno in un prodotto.

Il compito logico è controllare l'elettroautomatica discreta, ad es. automazione delle operazioni ausiliarie sulla macchina (bloccaggio utensile, cambio utensile, ecc.).

La sfida tecnologica consiste nel gestire il flusso di lavoro e ottenere la qualità richiesta per la lavorazione delle parti a un costo inferiore.

Il compito terminale è l'interazione del CNC con l'ambiente.

problema geometrico

L'essenza del compito geometrico può essere definita come segue: visualizzare le informazioni geometriche del disegno nell'aggregato di tali movimenti di sagomatura della macchina utensile che materializzano il disegno nel prodotto finale. Ogni macchina ha il proprio set di azionamenti elettrici posizionati in base al sistema di coordinate. Gli azionamenti elettrici sono posizionati in modo tale da garantire la lavorazione di parti della classe corrispondente, ad es. spostando l'utensile (o il pezzo) lungo le guide.

Ad esempio, sulle macchine del gruppo di tornitura, il profilo del pezzo è formato spostando l'utensile su un piano, quindi le macchine di questo gruppo sono dotate di un insieme di due azionamenti che muovono l'utensile lungo le guide longitudinale e trasversale.

Compito logico

Numerose operazioni ausiliarie, dette anche tecnologiche, sono automatizzate su moderne macchine a controllo numerico. Questi includono: cambio utensile, bloccaggio/sbloccaggio utensile, commutazione della scatola di alimentazione, controllo del mandrino, raffreddamento, protezione, lubrificazione, ecc. Tutte queste funzioni sono eseguite da un sistema di elettroautomatiche cicliche - un sistema di controllo automatico di meccanismi e gruppi di meccanismi, il cui comportamento è determinato da un insieme di operazioni discrete con le relazioni di successione e parallelismo. Inoltre, le singole operazioni vengono avviate da segnali di controllo elettrici e le condizioni per il loro cambiamento si formano sotto l'influenza di segnali informativi provenienti dall'oggetto di controllo. Tutti i processi ciclici complessi eseguiti su una macchina CNC possono essere rappresentati come cicli e operazioni di automazione. Il ciclo di automazione di una macchina CNC è una sequenza di azioni chiamata per nome da una delle seguenti tre parole informative del programma di controllo: “Velocità di movimento principale”, “Funzione utensile”, “Funzione ausiliaria”. Il ciclo di automazione è costituito da operazioni e un'operazione può essere intesa come qualsiasi azione indipendente di un meccanismo discreto eseguita da un motore, aperto da un segnale di controllo indipendente, confermato o non confermato quando chiuso da un segnale informativo.

La parola informativa "Velocità del movimento principale" inizia con l'indirizzo S, seguito da una combinazione di numeri che determina o la velocità di taglio o la velocità del mandrino in diversi casi. Per codificare la velocità del movimento principale vengono utilizzati i metodi della designazione diretta, delle progressioni geometriche e aritmetiche e del metodo simbolico.

Il metodo di designazione diretta è il più ovvio: la parola S800 significa, ad esempio, chiamare un ciclo che imposta la velocità a 800 min-1. Quando si codifica con il metodo della progressione geometrica, la frequenza di rotazione è indicata dal codice condizionale 00, .... 98 e i valori veri formano una progressione geometrica: 0; 1.12; 1.25; 1.40; ...; 80.000.

La parola informativa "Funzione utensile" inizia con un indirizzo T seguito da uno o due gruppi di cifre. Nel primo caso la parola indica solo il numero dell'utensile chiamato, e il numero di correzione per questo utensile è determinato da un'altra parola con indirizzo D. Nel secondo caso, il secondo gruppo di cifre specifica il numero della lunghezza dell'utensile, offset di posizione o diametro. Ad esempio, nella parola Т1218: Т – indirizzo, 12 – numero utensile; 18 - numero correttore.

La parola informativa "Funzione ausiliaria" definisce vari comandi ai meccanismi ciclici della macchina e del CNC stesso. Le funzioni ausiliarie sono impostate con parole con indirizzo M e una combinazione di codice condizionale a due cifre 00, ..., 99. Alcune funzioni ausiliarie di uso comune sono riportate nella tabella. 1.2. Altre funzioni ausiliarie vengono introdotte durante la creazione di una macchina specifica e di un dispositivo CNC specifico.

Controllo numerico le macchine per il taglio dei metalli sono chiamate il controllo dei corpi di lavoro della macchina durante la lavorazione del pezzo secondo il programma di controllo, che è una sequenza di comandi in un codice alfanumerico (in forma simbolica) in un linguaggio speciale. La differenza fondamentale tra i sistemi CNC e i sistemi di controllo precedentemente considerati risiede nel metodo di calcolo della sequenza dei segnali di controllo e di trasmissione degli stessi ai corpi di lavoro della macchina.

Nel disegno, le informazioni tecnologiche sono presentate sotto forma di immagini grafiche (contorno), numeri (dimensioni), simboli (rugosità), testo, ecc. Nei sistemi di controllo precedentemente considerati, il programma di elaborazione è incarnato in analoghi fisici: fotocopiatrici, camme, arresti di corsa, posizione dei connettori del patch panel, ecc. La loro fabbricazione è un processo molto laborioso ed è accompagnata da errori nel calcolo del profilo della fotocopiatrice ed errori nella loro fabbricazione. Quando si opera atacina le fotocopiatrici si consumano, il che introduce un ulteriore errore.

Nei sistemi CNC, il programma di controllo comprende:

Comandi tecnologici simili ai comandi del PLC (selezione utensile, impostazione velocità mandrino e avanzamento, inserimento/disinserimento refrigerante, ecc.);

Comandi geometrici per lo spostamento del corpo di lavoro lungo una determinata traiettoria non disponibili nel PLC (impostazione delle coordinate delle posizioni successive della RO);

Comandi preparatori che servono per controllare il dispositivo di controllo stesso e impostarne le modalità di funzionamento.

Ogni comando è un insieme di simboli e numeri, facilmente accessibile alla comprensione di una persona (tecnologo-programmatore di dispositivi CNC), che semplifica la programmazione e riduce il numero di errori nel programma. Di seguito sono riportati i termini principali utilizzati durante la programmazione del CNC.

Punto zero della parte(parte zero) - un punto della parte le cui coordinate vengono prese come zero nel sistema di coordinate associato alla parte. Dallo zero della parte, le dimensioni delle superfici lavorate vengono rimosse. Punto zero macchina(zero macchina) - un punto nello spazio che ha coordinate zero nel sistema di coordinate associato alla macchina (solitamente coincide con il punto base dell'attrezzatura). Gli assi delle coordinate del sistema della macchina utensile sono generalmente paralleli alle guide della macchina e all'asse di rotazione del mandrino

Riso. 6.4. Esempi di traiettorie calcolate

Centro utensili - punto fisso dell'utensile rispetto al portautensile, per il quale viene calcolata la traiettoria. Per una fresa, questa è la sua sommità, per una fresa, è il punto di intersezione dell'asse della fresa con la sua faccia terminale.

Il sistema di coordinate della macchina è determinato dal progetto della macchina e ogni parte può avere uno o più dei propri sistemi di coordinate, che sono determinati in base alla comodità di descrivere le superfici da lavorare. I comandi geometrici del CN ​​sono impostati nel sistema di coordinate del pezzo e vengono trasferiti al sistema di coordinate della macchina durante l'esecuzione del CN.

punto di partenza(macchina) - un punto nel sistema di coordinate macchina, utilizzato come punto di partenza dell'operazione NC, che collega lo zero macchina e lo zero pezzo.

Traiettoria stimata - traiettoria del centro utensile, che viene calcolata dalla geometria delle superfici lavorate, tenendo conto della geometria dell'utensile. Nel caso più semplice, la traiettoria calcolata coincide con il contorno del pezzo (ad esempio, durante la tornitura, quando il centro dell'utensile è la punta dell'utensile). Questa può essere una curva equidistante (Fig. 6.4, a) o una curva più complessa (Fig. 6.4, b).

Riferimento geometrico o punto tecnologico - questo è il punto della traiettoria calcolata, in cui cambia la legge che descrive la traiettoria, o cambiano le condizioni di elaborazione.

Di seguito è riportato il programma più semplice nel linguaggio di programmazione CNC universale CLDATA (Catter Location Data - dati sulla posizione del tagliente) per la tornitura esterna di una superficie cilindrica e la rifilatura della superficie frontale (Fig. 6.5) con commenti, compilati secondo la norma ISO.

Le coordinate dei punti della traiettoria sono impostate dal punto zero del pezzo, che in questo esempio è il punto di intersezione dell'asse del pezzo con la sua estremità destra, l'asse Z è diretto lungo l'asse del pezzo a destra, l'asse X - lungo il raggio.

Riso. 6.5. Lo schema di tornitura della superficie cilindrica esterna e rifilatura della faccia terminale su una macchina CNC

N10 G90 G95 S670 M4 - coordinate dei punti di traiettoria - assoluta (G90), impostazione velocità mandrino: impostare la velocità di rotazione (G95) 670 giri/min (S670)), rotazione in senso antiorario (M4);

N15 GO X50 Z1.5 T1l M8 - avvicinamento rapido utensile: posizionamento (GO) dell'utensile con codice 11 (T11) in un punto con coordinate X = 50 mm (X50), Z = 1.5 mm (Z1.5), 1 , 5 mm - sezione di ingresso, accendere il raffreddamento con il codice 8 (M8);

N20 Gl Z-10 F0.35 - corsa di lavoro - tornitura: lineare

interpolazione (G1) (traiettoria - segmento di retta) dal punto precedente X = 50 mm, Z = 1,5 mm ad un punto con la stessa coordinata X e Z -10 mm (Z-10) con avanzamento assiale S = 0 , 35 mm/giro (F0.35);

N25 G95 S837 M4 - impostazione della velocità del mandrino: ho impostato la velocità (G95) 837 giri/min (S837)), rotazione ancora in senso antiorario;

N30 Gl X56 F0.3 - rivolto verso l'alto 5+1 mm: interpolazione lineare (G1) al punto X = 56 mm, Z = -10 mm (X56) con avanzamento radiale S = 0.3 mm/giro (F0.3);

N35 GO X70 Z30 - rientro rapido dell'utensile a destra: posizionamento al punto X = 70 mm, Z = 30 mm (Z30);

N40 M02 - fine programma.

Il programma viene digitato su nastro fustellato o registrato su nastro o disco magnetico, dopodiché i comandi vengono inseriti nel CNC, decifrati, il CNC impartisce ordini ai corpi di lavoro della macchina, attende il completamento del comando in corso e procede al successivo. Ogni comando prevede l'esecuzione automatica di azioni complesse da parte dei sistemi di controllo macchina relative al movimento dei corpi di lavoro nel tempo in condizioni di disturbi provenienti dall'ambiente esterno (fluttuazioni della tensione di alimentazione, durezza del pezzo, attrito, ecc.) - I comandi vengono eseguiti in sequenza, il passaggio al comando successivo è possibile solo dopo il completamento di quello corrente.

Blocco del programma di controllo - parte della UE, svolta nel suo insieme (fornitura utensile, passaggio, ecc.). Bloccare o capo del programma di controllo - un insieme di frame eseguiti con un'impostazione del sistema tecnologico (l'esempio sopra considerato). Quadro principale del programma di controllo- il primo dopo l'interruzione del trattamento imposta le nuove impostazioni del sistema tecnologico necessarie per continuare il trattamento. I restanti frame del blocco (capitolo) impostano un cambiamento sequenziale nelle impostazioni definite dal frame principale.

Nella ROM il CNC è posto sotto forma di sottoprogrammi della sequenza di segnali di controllo necessari affinché la macchina esegua le principali azioni associate alla lavorazione del pezzo. Il CNC è un interprete che decodifica il comando NC successivo e lancia il sottoprogramma corrispondente per eseguire tale comando (ad esempio il sottoprogramma per controllare l'avvicinamento rapido dell'utensile al punto G0 desiderato), portando all'azionamento di relè, frizioni, interruttori di viaggio, ecc. e fornendo l'esecuzione di vari comandi tecnologici (cambio utensile, cambio velocità mandrino, movimento pinza, ecc.).

Ciclo costante - una sequenza frequente di comandi NC, progettata come un sottoprogramma CNC standard, che viene richiamata da una singola istruzione macro NC (ad esempio, sottoprogrammi per tornitura di una superficie cilindrica, filettatura, foratura). L'utilizzo di loop semplifica la programmazione e riduce la lunghezza del CN.

Interpolatore- il blocco CNC preposto al calcolo delle coordinate dei punti intermedi della traiettoria che l'utensile deve passare tra i punti specificati nel CN. L'interpolatore ha come dati di input un comando NC per spostare l'utensile dal punto iniziale al punto finale lungo il profilo sotto forma di un segmento di retta, un arco di cerchio, ecc., ad esempio:

N15 G0 X50 Z1.5 T1l M8 - avvicinamento veloce in linea retta;

N20 Gl Z-10 F0.35 - corsa di lavoro in linea retta.

Il risultato del funzionamento dell'interpolatore è una sequenza di impulsi di controllo per l'azionamento di alimentazioni emesse al momento giusto, che forniscono la velocità e la quantità di movimento richieste della pinza, o le leggi richieste X(t), Y{ t), Z(t) cambiamenti nelle coordinate del corpo di lavoro nel tempo. È l'interpolatore che fa da padrone al sistema di controllo automatico dell'avanzamento multicoordinato, che riproduce la traiettoria richiesta.

Per garantire la precisione della riproduzione della traiettoria dell'ordine di 1 µm (l'accuratezza dei sensori di posizione e la precisione di posizionamento della pinza sono di circa 1 µm), l'interpolatore genera impulsi di controllo ogni 5 ... 10 ms, che richiede un'elevata velocità da.

Per semplificare l'algoritmo dell'interpolatore, un dato profilo curvilineo è solitamente formato da segmenti di rette o da archi di cerchio, e spesso i passi di movimento lungo diversi assi coordinati vengono eseguiti non simultaneamente, ma alternativamente. Tuttavia, a causa dell'elevata frequenza di emissione delle azioni di controllo e dell'inerzia delle unità di azionamento meccanico, la traiettoria interrotta viene levigata in un contorno curvilineo liscio.

UE è compilato sulla base di alcuni strumenti standard, lo strumento reale ha dimensioni diverse e si consuma durante il funzionamento. La formazione di una nuova versione dell'UE per ogni strumento è laboriosa, memorizzare un gran numero di varianti dell'UE è scomodo. Nelle macchine a controllo numerico è prevista la possibilità di correzione: impostazioni CNC manualmente o tramite comandi NC per uno specifico utensile. Durante l'esecuzione del CN, ogni comando verrà automaticamente regolato per tenere conto della reale sporgenza dell'utensile (mediante traslazione parallela) e del raggio del tagliente (calcolando l'equidistanza). Sulla fig. 6.5 mostra la traiettoria della punta dell'utensile specificata nella UE e la traiettoria del punto base F portautensili, spostato verso l'alto l X - offset fresa lungo l'asse X e diritto a l z - sporgenza utensile lungo l'asse Z

È possibile correggere automaticamente la traiettoria tenendo conto della punta dell'utensile (correzione dello sbalzo) o della correzione dell'avanzamento con un aumento inaccettabile delle forze di taglio, della coppia di azionamento del mandrino, delle vibrazioni (controllo adattativo).In questo caso si verifica una correzione multilivello che cambia durante l'elaborazione.

I sistemi CNC sono suddivisi in sistemi di posizione, eseguire l'installazione del corpo di lavoro in un determinato punto dello spazio, e la traiettoria del movimento è determinata dal CNC stesso, e sistemi di contorno, garantire il movimento del corpo di lavoro lungo la traiettoria specificata nella UE con una data velocità di contorno.

I sistemi posizionali sono tipici per le operazioni di foratura, saldatura a punti, taglio, quando la traiettoria non ha importanza e il movimento viene solitamente eseguito in linea retta con cambi di coordinate alternati o simultanei.

I sistemi di contornatura CNC vengono utilizzati nel trattamento delle superfici su torni e fresatrici, quando la superficie richiesta viene riprodotta dal movimento di giunzione dell'utensile e del pezzo. I sistemi di contorno CNC di solito includono le funzioni dei sistemi posizionali. Pertanto, l'UE sopra considerata è stata compilata per il dispositivo di controllo del profilo di un tornio (la traiettoria della fresa durante la corsa di lavoro è impostata dal comando G1), tuttavia, nell'UE è presente un comando per l'avvicinamento rapido della lavorazione corpo (CO) tipico dei sistemi posizionali.

Per una rigida sincronizzazione del movimento lungo le coordinate e la rotazione del mandrino nel CNC, gli impulsi del sensore di velocità di rotazione dell'azionamento principale possono essere utilizzati come generatore di clock (invece di un timer nel computer). Gli azionamenti della macchina sono controllati principalmente da impulsi, quindi il CNC è un dispositivo a impulsi dotato di un USO con ingressi e uscite a impulsi.

Il rapido sviluppo dell'elettronica ha portato alla continua complicazione del CNC. I più semplici sono i sistemi CNC della classe NC (controllo numerico).

La prossima generazione di CNC sono stati i sistemi di classe SNC (Stored Numeric Control) costruiti su circuiti integrati con maggiore affidabilità e capacità e dimensioni più ridotte, che hanno portato ad un aumento della potenza dei comandi del linguaggio di input, alla semplificazione della programmazione e alla riduzione delle dimensioni del NC. I sistemi di questa classe avevano RAM sufficiente per memorizzare l'intero NC; ciò ha permesso di inserire un NC nella RAM una volta ed eseguirlo più volte durante l'elaborazione di una serie di parti, le prestazioni di questi sistemi sono notevolmente migliorate.

L'utilizzo di un minicomputer di controllo come CNC al posto di speciali unità di controllo ha portato alla creazione di sistemi di classe DNC (Direct Numeric Control). A causa dell'alto costo del minicomputer di quei tempi e delle sue grandi dimensioni, il computer si trovava fuori dall'area di lavorazione e controllava più macchine contemporaneamente.

L'uso di un computer universale come CNC consentiva:

implementare algoritmi di controllo sotto forma di programmi per computer, che hanno portato alla flessibilità del sistema;

costruire UE da potenti comandi usando sottoprogrammi-cicli, che semplifica la programmazione e rende l'UE breve;

caricare UE da un nastro perforato, un disco magnetico o trasferirli sulla rete da un archivio.

Con l'avvento dei microcomputer, è diventato possibile posizionare il CNC direttamente sulla macchina in relazione a questa particolare macchina. I sistemi di questa classe sono chiamati CNC (Computer Numeric Control) e hanno le seguenti caratteristiche:

lo stesso tipo di computer viene utilizzato per controllare una varietà di macchine, il che consente di unificare il CNC, ridurne i costi, aumentare l'affidabilità e semplificare la programmazione del CNC;

gli algoritmi di controllo specifici della macchina sono inclusi nel chip ROM, che ne garantisce l'affidabilità di memorizzazione e la flessibilità del CNC grazie alla facilità di sostituzione di un chip ROM con un altro.

Il collegamento, tramite una rete informatica, di singoli sistemi CNC che controllano macchine utensili, robot, dispositivi di trasporto, ecc., con un computer che archivia archivi NC e interconnette il lavoro delle singole apparecchiature CNC, ha portato a a creazione di sistemi di produzione flessibili. In questi sistemi, il computer centrale sincronizza il funzionamento di tutti i CNC inclusi nell'FMS, monitora lo stato di salute dei nodi, funge da console operatore, è collegato tramite una rete a sistemi di controllo di livello superiore: sistemi di controllo automatico della produzione (APCS) , sistemi automatici di progettazione, ecc., che garantiscono un approvvigionamento ininterrotto di materie prime, strumenti, ecc.

La crescita della potenza dei computer utilizzati come CNC di classe CNC ha portato alla creazione di sistemi di classe HNC (Handled Numeric Control) dotati di un potente processore, un disco magnetico e un display di alta qualità che consentono un semplice input manuale e il debug di NC sulla macchina utilizzando strumenti di programmazione ausiliari.

Più potente è il CNC, più potenti sono gli operatori del suo linguaggio di input (fino a CLDATA), più corto e chiaro è il CN, meno errori, più facile è la programmazione manuale e automatizzata del CNC.

La compilazione di un NC per l'elaborazione di parti complesse richiede un programmatore altamente qualificato e gli errori in esso contenuti portano a guasti di apparecchiature costose e lesioni alle persone. Pertanto, la programmazione manuale viene sostituita da quella automatizzata, in cui una persona, in dialogo con il sistema di automazione della programmazione CNC (SAP), installato su un computer generico, risolve problemi tecnologici e il CAP esegue minuziosamente e dettagliatamente i comandi per il CNC.

Sulla fig. 6.6 mostra un diagramma di creazione ed esecuzione di un programma per il CNC. La geometria del pezzo e le informazioni tecnologiche sono specificate o sotto forma di operatori per la descrizione dei dati iniziali per SAP (solitamente una delle varianti del linguaggio APT generalmente accettato), o in un dialogo con il programma di preparazione dei dati raffigurando la geometria del pezzo in un editor grafico e selezionando le informazioni dalle tabelle e dai menu offerti dal computer.

Qualsiasi SAP è un insieme di programmi di programmazione, inclusi programmi come preprocessore, processore e postprocessore.

Il preprocessore SAP è progettato per l'analisi preliminare dei dati iniziali. Il processore SAP calcola la traiettoria, i punti di riferimento e forma il CN, solitamente in CLDATA - il linguaggio di programmazione di alcuni CNC astratti, preso come standard. Se il CNC macchina reale richiede il CN nella sua lingua di input, il CN viene tradotto in quella lingua nel post-processore SAP. Successivamente, il CN viene caricato nel CNC ed eseguito.

Gli operatori vengono decodificati a turno nel dispositivo di controllo (CU), che emette gli impulsi di controllo necessari ai controller dell'azionamento principale, del bloccaggio dell'utensile, ecc. I comandi geometrici vengono trasmessi all'interpolatore, che imposta all'azionamento di avanzamento le leggi richieste per modificare le coordinate del centro utensile. Il correttore tiene conto delle caratteristiche della geometria reale dell'utensile, dopodiché gli impulsi di controllo vengono inviati all'azionamento di avanzamento.

Durante la lavorazione, i sensori corrispondenti controllano il funzionamento di giunti e azionamenti elettrici, la posizione della pinza, la coppia dell'azionamento principale, le forze di taglio, i livelli di vibrazione, ecc.

SAP CNC si basa su banche dati (DBD) contenenti i seguenti componenti:

Schemi e regolazioni per la lavorazione di superfici tipiche (tornitura esterna/interna, filettatura, scanalatura, foratura, fresatura di asole, ecc.);

Libreria degli elementi grafici più semplici per immagini geometriche (cerchi, ellissi, rettangoli, fori, denti, ingranaggi, ecc.);

Caratteristiche tecniche di macchine, attrezzature, utensili;

Dati per il calcolo delle modalità di elaborazione; archivio di transizioni, operazioni precedentemente sviluppate;

Archivio della UE finita;

Archivio dei postprocessori per diversi CNC.

Le macchine a controllo numerico, e quindi SAP, sono specializzate in:

torni - 2 coordinate nel piano XZ;

fresatrici, trapani - Le figure tridimensionali a 2,5 coordinate sono date da una sezione nel piano XY e altezza Z; Macchine a 2,5 assi: ciò significa che due coordinate sono controllate contemporaneamente (X e Y), dopodiché l'elaborazione nel piano XOU si interrompe e il riarrangiamento viene eseguito lungo l'asse Z in un nuovo piano XOY.

centri di lavoro multiutensile di foratura e alesatura - 3 coordinate.

SAP consente di simulare e visualizzare sullo schermo la traiettoria dell'utensile e il processo di asportazione del metallo, conveniente per il controllo NC. SAP consente la correzione manuale dell'UE in qualsiasi fase della preparazione.

domande di prova

1. Quali forme di rappresentazione dell'algoritmo conosci?

2. Qual è lo scopo del sistema operativo?

3. Qual è lo scopo del test del programma? (Scegli la risposta corretta):

a) dimostrazione al cliente dell'esecuzione del programma;

b) individuare errori e carenze del programma in condizioni “scomode”;

c) verifica del funzionamento del programma in condizioni tipiche.

4. Qual è la differenza tra un PLC e un computer di controllo?

5. Qual è la differenza tra un PLC e un CNC?

Domande per l'esame

1. Software per computer

2. Algoritmi (Diagramma a blocchi dell'algoritmo per il calcolo del valore medio)

3. Sistema operativo del computer

4. Programmi (programma di media)

5. Controllori logici programmabili

6. Sistemi di controllo numerico

Riso. 6.6. Schema di preparazione ed esecuzione del programma di controllo della macchina CNC

Esistono molti CNC SAP, il più semplice dei quali prevede l'inserimento dei dati iniziali nel linguaggio di input del tipo APT, il calcolo delle traiettorie, la generazione del NC su CLDATA e la sua traduzione (se necessaria) nel linguaggio di input del CNC. I SAP più complessi sono in grado, in dialogo con il tecnico, in base al disegno del pezzo, realizzato su uno dei pacchetti di disegno macchina standard, di formare un processo tecnologico, progettare singole operazioni con la scelta della macchina, dell'attrezzatura, dell'utensile necessari , calcolare la sequenza di transizioni e passaggi, calcolare le modalità di elaborazione, ecc. .

L'utilizzo di SAP, realizzato con la partecipazione e sulla base dell'esperienza di tecnologi-programmatori qualificati, semplifica notevolmente la programmazione CNC e migliora la qualità dei programmi, creando i presupposti per l'uso diffuso delle apparecchiature CNC.

SISTEMI DI CONTROLLO DEI PROGRAMMI NUMERICI DELLA MACCHINA

Struttura dei sistemi CNC

In termini generali, la struttura del complesso macchina CNC può essere rappresentata come tre blocchi, ognuno dei quali svolge il proprio compito: un programma di controllo (NC), un dispositivo CNC (CNC) e la macchina stessa (Fig. 1.1).

Riso. 1.1. Schema funzionale del controllo macchina CNC

^ COMPLESSO "MACCHINA CNC"

Tutti i blocchi della complessa opera interconnessi in un'unica struttura. Programma di controllo contiene una descrizione codificata ingrandita di tutte le fasi della formazione geometrica e tecnologica del prodotto. Questa descrizione non dovrebbe consentire interpretazioni ambigue. Nel dispositivo CNC, le informazioni di controllo vengono trasmesse in conformità con l'UE e quindi utilizzate nel ciclo di calcolo. Il risultato è la formazione di comandi operativi in ​​tempo reale della macchina.

Macchinaè il principale consumatore delle informazioni di controllo, la parte esecutiva, l'oggetto del controllo e, in senso costruttivo, la struttura portante, su cui sono montati meccanismi a controllo automatico, atti a ricevere comandi operativi dal CNC. Questi meccanismi includono, in primo luogo, quelli che sono direttamente coinvolti nella forma geometrica del prodotto. A seconda del numero di coordinate di movimento specificate dai meccanismi di avanzamento, viene formato un sistema di coordinate di elaborazione. Il sistema di coordinate può essere piatto, spaziale tridimensionale, spaziale multidimensionale. La funzionalità di un vero sistema CNC (CNC) è determinata dal grado di implementazione di una serie di funzioni durante il controllo delle apparecchiature. Considera una breve descrizione di queste funzioni.

^ Immissione e memorizzazione del software di sistema(SPO). Il software libero include un insieme di programmi che riflettono gli algoritmi per il funzionamento di un particolare oggetto. Nei CNC delle classi inferiori, il software open source è strutturalmente incorporato e non può essere modificato e il CNC può controllare solo questo oggetto (ad esempio solo macchine di un gruppo di tornitura a due coordinate). Nei sistemi multiuso che forniscono il controllo su un'ampia classe di oggetti, quando si imposta il sistema di controllo per risolvere una determinata gamma di attività, il software open source viene introdotto dall'esterno. Ciò è necessario perché oggetti diversi presentano differenze negli algoritmi di sagomatura in termini di numero di coordinate di controllo, velocità e accelerazioni del movimento dell'utensile. Una varietà di tipi di azionamenti e la composizione dei comandi tecnologici degli oggetti porta a differenze nel numero e nella natura dei segnali di scambio.

Nei dispositivi di controllo multiuso autonomi, il software open source viene inserito da un nastro perforato, da un floppy disk, da un compact disc (CD) e in dispositivi automatizzati (come parte di un sistema di controllo di processo automatizzato, GAP,) - tramite un canale di comunicazione con un computer di livello superiore. Naturalmente, il software open source viene archiviato nella memoria di sistema fino a quando l'oggetto di controllo non cambia. Quando si sostituisce un oggetto di controllo (ad esempio al posto di un tornio si collega al CNC un robot industriale), è necessario inserire nel CNC nuovi programmi (SPO) che determinerebbero gli algoritmi per il funzionamento di questo nuovo oggetto.

È necessario distinguere tra software open source e programmi di controllo: il software open source rimane invariato per un determinato oggetto di controllo e le UE cambiano durante la produzione di parti diverse sullo stesso oggetto. Nei CNC multiuso, la memoria per la memorizzazione delle STR deve essere non volatile, ovvero salvare le informazioni in caso di interruzione di corrente.

^ Input e archiviazione dell'UE. Il programma di controllo può essere inserito nel CNC dal pannello di controllo, da un floppy disk o tramite canali di comunicazione con un computer di livello superiore. La memoria di archiviazione del CN, solitamente rappresentata in codice ISO, deve essere non volatile. Nei CNC di classe superiore, il CN viene solitamente inserito immediatamente e nella sua interezza e memorizzato nella RAM del sistema. I potenti CNC per computer consentono di registrare e memorizzare un gran numero di programmi NC nella memoria del computer.

^ Interpretazione del telaio. Il programma di controllo è costituito da componenti - frame. Lo sviluppo del frame successivo richiede una serie di procedure preliminari denominate interpretazione del frame. Per la continuità del controllo del contorno della procedura interpretativa io Il 1° frame deve essere implementato durante il controllo dell'oggetto da parte di io-esimo fotogramma. In altre parole, il sistema di controllo deve essere pronto per l'immediato (senza interruzioni per la lettura e il riconoscimento dei frame) impartire comandi di controllo in accordo con i comandi del frame successivo dopo l'esecuzione dei comandi incorporati nel frame corrente.

Interpolazione. Il sistema di controllo deve fornire, con la precisione richiesta, la ricezione (calcolo) automatica delle coordinate dei punti intermedi della traiettoria degli elementi dell'oggetto controllato secondo le coordinate dei punti estremi e la funzione di interpolazione specificata.

^ Controllo dell'avanzamento. La complessità del controllo dipende dal tipo di azionamento. Nel caso generale, il problema si riduce all'organizzazione di sistemi di rilevamento della posizione digitale per ciascuna coordinata. L'input di tale sistema riceve codici (codice) corrispondenti ai risultati dell'interpolazione. Questi codici devono corrispondere alla posizione lungo la coordinata (lineare o angolare) dell'oggetto in movimento. La determinazione della posizione effettiva di un oggetto in movimento e la sua segnalazione al sistema di controllo vengono effettuati da sensori di feedback. Oltre al controllo nella modalità di movimento lungo una determinata traiettoria, è anche necessario organizzare alcune modalità ausiliarie: coordinamento del sistema di controllo dell'azionamento con la posizione reale dei sensori di feedback, impostazione del sistema di azionamento su uno zero fisso della macchina, controllo del superamento dei valori consentiti delle coordinate, uscita automatica degli azionamenti in modalità di frenatura secondo determinate leggi e così via.

^ Controllo dell'azionamento del movimento principale. Il controllo prevede l'abilitazione e la disabilitazione dell'azionamento, la stabilizzazione della velocità e, in alcuni casi, il controllo dell'angolo di rotazione come coordinata aggiuntiva.

^ Controllo logico. Questo è il controllo dei nodi tecnologici di azione discreta, i cui segnali di ingresso producono operazioni come "abilita", "disabilita" e i segnali di uscita sono "on", "off". Recentemente sono apparsi CNC di altissimo livello, che possiedono le proprietà di una logica non standard, una sorta di alto livello intellettuale.

^ Correzione per le dimensioni dell'utensile. La correzione NC per la lunghezza dell'utensile viene ridotta al trasferimento parallelo delle coordinate, ad es. compensare. Tenendo conto del raggio effettivo dell'utensile si riduce alla formazione di tale traiettoria, che è equidistante a quella programmata. In numerosi CNC di alto livello è possibile correggere e tenere conto nel CN ​​fino a 15 diversi parametri utensile.

^ Attuazione dei cicli. L'assegnazione di sezioni ripetitive (standard) del programma, dette cicli, è un metodo efficace per ridurre NC. I cosiddetti cicli fissi sono tipici di alcune lavorazioni tecnologiche (foratura, svasatura, alesatura, filettatura, ecc.) e si trovano nella realizzazione di molti prodotti. Quando si sviluppa una UE, nel programma sono indicati cicli fissi e la loro elaborazione viene eseguita secondo una specifica subroutine memorizzata nella memoria del sistema di controllo dal sistema software o da un diagramma strutturale. In un CNC di alto livello, è possibile memorizzare fino a 500 cicli fissi e sottoprogrammi nella memoria del computer di controllo e, quindi, possono essere utilizzati rapidamente.

I cicli tecnologici di programma corrispondono alle sezioni ripetute di un determinato pezzo. Questi cicli in alcuni sistemi di controllo possono anche essere assegnati e inseriti nella memoria di controllo del sistema di controllo e, quando ripetuti secondo i comandi NC, possono essere implementati richiamandoli dalla memoria principale.

^ Cambio utensile. Questa funzione è tipica delle macchine multiutensile e multiuso. L'operazione di cambio utensile prevede generalmente due fasi: la ricerca di un nido magazzino con l'utensile richiesto e la sostituzione dell'utensile usato con uno nuovo. Nel GAP con magazzino utensili sono presenti complessi sistemi di fornitura (sostituzione) automatica di utensili per magazzini di macchine utensili.

^ Correzione di errori meccanici e di misura dispositivi. Qualsiasi unità di lavorazione specifica (ovvero un oggetto di controllo) può essere certificata utilizzando strumenti di misura di classe di precisione sufficientemente elevata. I risultati di tale certificazione sotto forma di tabelle di errori (errore intra-step, errore accumulato, gioco, errori di temperatura) vengono inseriti nella memoria del sistema di controllo. Quando il sistema è in funzione, le letture correnti dei sensori delle unità vengono corrette dai dati delle tabelle degli errori. I sistemi di alto livello hanno complessi di controllo e misurazione integrati che controllano i parametri principali della macchina nel cosiddetto background. I risultati del controllo vengono immediatamente utilizzati per effettuare le correzioni necessarie.

^ Controllo dell'elaborazione adattiva. Per implementare tale controllo, le informazioni necessarie sono ottenute da sensori appositamente installati, che misurano il momento di resistenza al taglio o le componenti delle forze di taglio, la potenza dell'azionamento del movimento principale, le vibrazioni, la temperatura, l'usura degli utensili, ecc. La maggior parte spesso l'adattamento viene effettuato variando la velocità del profilo o la velocità dell'azionamento del movimento principale.

^ Accumulo di informazioni statistiche. Le informazioni statistiche includono la fissazione dell'ora corrente e del tempo di funzionamento del sistema e dei suoi singoli nodi, la determinazione del fattore di carico dell'apparecchiatura, la contabilizzazione dei prodotti fabbricati, la fissazione dei suoi parametri individuali, ecc.

^ Controllo integrato automatico. L'organizzazione di tale controllo nella zona di lavorazione è particolarmente importante per GAP. Il controllo continuo delle dimensioni formate del pezzo è uno dei compiti principali per migliorare la qualità della lavorazione.

^ Funzionalità aggiuntive. Ulteriori funzioni includono: scambio di informazioni con un computer di livello superiore, controllo coordinato delle apparecchiature del modulo tecnologico, controllo degli elementi di un sistema automatico di trasporto e stoccaggio, controllo di dispositivi esterni, comunicazione con l'operatore, diagnostica tecnica delle apparecchiature tecnologiche e il sistema CNC stesso, ottimizzazione dei singoli modi e cicli di processo tecnologico, ecc.

^ STRUTTURA INFORMATIVA DELLE MACCHINE CNC

Il CNC include i mezzi coinvolti nello sviluppo di azioni di controllo sugli organi esecutivi della macchina e altri meccanismi secondo un determinato programma, i mezzi per effettuare e controllare l'azione di correzioni esterne e adattative, nonché i mezzi per diagnosticare e monitorare le prestazioni del CNC e della macchina durante la fabbricazione del pezzo. La macchina utensile CNC dovrebbe includere: mezzi tecnici; software (per sistemi di controllo programmabili); documentazione operativa.

I mezzi tecnici del sistema di controllo comprendono: la parte computazionale-logica (compresi dispositivi di memorizzazione di vario tipo per sistemi programmabili); mezzi per formare influenze sugli organi esecutivi della macchina (azionamenti di alimentazioni e movimento principale, dispositivi esecutivi di elettroautomatiche, ecc.); mezzi di comunicazione con fonti di informazione sullo stato dell'oggetto controllato (trasduttori di misura di vario tipo, dispositivi di controllo, adattamento, diagnostica, ecc.); significa che prevedono l'interazione con sistemi esterni e dispositivi periferici (canali di comunicazione con computer di altissimo livello, ecc.). Mezzi tecnici, inclusi nel CNC sono generalmente progettati strutturalmente nella forma dispositivo offline- UCHPU.

Le principali caratteristiche di classificazione del CNC sono il livello di complessità delle apparecchiature controllate e il numero di assi collegati risolvendo nel tempo un unico problema di interpolazione. Su questa base, le macchine a controllo numerico sono suddivise nei seguenti gruppi:

• 
  CNC con sagomatura rettangolare lungo un asse delle coordinate;
• 
  CNC con sagomatura del profilo con un insieme limitato di funzioni lungo due o tre assi di coordinate (canali di informazione);
• 
  CNC con funzionalità estese per l'equipaggiamento di macchine multiuso e macchine con sagomatura volumetrica complessa lungo da quattro a cinque assi di coordinate (canali di informazione);
• 
  CNC con funzionalità estese, inclusi compiti di controllo speciali, per l'equipaggiamento di macchine pesanti e uniche e moduli macchina con 10-12 assi di coordinate (canali di informazione).

La complessità della struttura del sistema di controllo è determinata dalle caratteristiche informative ed è stimata dal numero e dalla natura dei canali informativi utilizzati nel funzionamento del sistema. A causa del fatto che lo scopo informativo dei dispositivi e dei loro elementi inclusi nel sistema di controllo è diverso, sono assegnati a diversi gradi gerarchici. Tipicamente, le macchine CNC hanno una struttura a due o tre ranghi, fornendo al contempo l'accesso a ranghi superiori per lavorare come componenti dell'FMS, linee automatizzate, sezioni e altri complessi di produzione.

Nell'analisi strutturale-informativa del sistema di controllo viene adottata una certa distribuzione dei livelli e dei canali informativi.

Il livello 0 è una combinazione di fattori quali temperatura, qualità dei materiali, dati della strumentazione, ecc.

Rango di livello 1 - questi sono convertitori che formano le informazioni sul canale:

In base alla posizione degli organi esecutivi della macchina,

Da parametri tecnologici e dimensionali che caratterizzano lo stato del sistema tecnologico;

• 
  secondo i parametri dei disturbi introdotti nel sistema tecnologico;
• 
  dalla precisione del pezzo lavorato sulla macchina;
• 
  sulla sostituzione di attrezzature, utensili e prontezza della macchina;
• 
  monitorare il corretto svolgimento del processo di taglio e registrare i problemi che si verificano, nonché sviluppare modi per eliminarli.

Il livello del 2° rango è un insieme di azionamenti e attuatori regolabili esecutivi della macchina:

di base, svolgimento del programma di movimento degli organi esecutivi,

ausiliario, eseguire vari tipi di comandi tecnologici, anche con l'ausilio di un robot

aggiuntivo, destinati a movimenti di regolazione e correttivi.

Livello 3° grado: il livello dei mezzi tecnici del sistema di controllo.

I livelli 4 e superiori vanno oltre il controllo e la macchina. Il livello del 4° grado include, ad esempio, un computer esterno.

Nel caso più generale, le macchine utensili a controllo numerico hanno una struttura a tre ranghi.

Classificazione dei dispositivi CNC

Tutti i fili di controllo dei meccanismi automatici della macchina convergono al CNC. Strutturalmente il CNC è concepito come un'unità elettronica autonoma con un dispositivo di input NC, una parte di calcolo, un canale di comunicazione elettrica con i meccanismi automatici della macchina.

L'aspetto del CNC è in gran parte determinato dal pannello di controllo, dal quale viene selezionata una delle seguenti modalità di controllo della macchina: manuale, setup, semiautomatica, automatica; il programma viene corretto durante il suo periodo di debug, viene introdotta una correzione, viene monitorata l'esecuzione dei comandi e viene monitorato il corretto funzionamento della macchina e del dispositivo CNC stesso, ecc. Il pannello di controllo del CNC (telecomando), a sua volta, è determinato dal sistema di programmazione adottato per questo dispositivo, segni caratteristici del sistema di controllo del programma adottato, la classe CNC.

In accordo con la classificazione internazionale, tutti i CNC in base al livello di capacità tecniche sono suddivisi nelle seguenti classi principali: NC (controllo numerico); SNC (controllo numerico memorizzato); CNC (Controllo Numerico Computerizzato); DNC (Controllo Numerico Diretto); HNC (Controllo Numerico Gestito); VNC (controllo numerico vocale).

L'analisi strutturale e informativa di questi sistemi è piuttosto complicata, sebbene consenta di individuare in essi la presenza di determinati elementi funzionali e canali informativi. Anche la classificazione per i CNC reali è condizionale, poiché l'implementazione delle funzioni del CNC può essere tale che la versione reale del sistema di controllo sia una sintesi delle singole caratteristiche di sistemi di classi diverse. Ciò è particolarmente vero per CNC con caratteristiche di classe DNC, che sono implementati come sistemi di classi DNC-NC, DNC-SNC, DNC-CNC e altri alla classe CNC CNC, che vengono implementati come sistemi VNC, CNC-HNC e così via.

SISTEMI DI CLASSE NC E SNC

Macchine utensili dotate di classi CNC NC e SNC, sono attualmente ancora disponibili nella pratica delle imprese, ma il rilascio dei sistemi di queste classi è già stato interrotto. Questi sono i sistemi di controllo più semplici con un numero limitato di canali di informazione. Come parte di questi sistemi, non esiste un computer operativo e l'intero flusso di informazioni è solitamente chiuso al livello del 3° grado. Segno esterno delle classi CNC NC e SNCè un modo per leggere ed elaborare l'UE.

^ Sistemi di classi NC.

Nei sistemi di classe NC lettura fotogramma per fotogramma del nastro fustellato durante il ciclo di lavorazione di ogni pezzo. sistemi di classe NC operare nella modalità seguente. Dopo aver acceso la macchina e il CNC, vengono letti il ​​primo e il secondo blocco del programma. Non appena terminano la lettura, la macchina inizia ad eseguire i comandi del primo frame. In questo momento, le informazioni del secondo blocco di programma sono nella memoria del CNC. Dopo aver eseguito il primo frame, la macchina inizia a elaborare il secondo frame, che per questo viene emesso dal dispositivo di memoria. Nel processo di elaborazione del secondo frame da parte della macchina, il sistema legge il terzo frame del programma, che viene inserito nel dispositivo di archiviazione liberato dalle informazioni del secondo frame, e così via.

Lo svantaggio principale della modalità di funzionamento considerata è che per elaborare ogni pezzo successivo da un lotto, il sistema CNC deve leggere nuovamente tutti i frame del nastro fustellato; nel processo di tale lettura, spesso si verificano guasti dovuti a insufficiente funzionamento affidabile dei lettori CNC. Di conseguenza, le singole parti di un lotto potrebbero essere difettose. Inoltre, con questa modalità operativa, il nastro perforato si consuma rapidamente e si sporca, aumentando ulteriormente la probabilità di errori di lettura. Infine, se il blocco contiene azioni che la macchina esegue molto rapidamente, il CNC potrebbe non avere il tempo di leggere il blocco successivo durante questo periodo, il che porta anche a guasti.

Attualmente classe CNC ^NC non vengono più emessi.
sistemi di classe SNC.

Questi sistemi conservano tutte le proprietà dei sistemi di classi NC, ma differiscono da loro per una maggiore quantità di memoria. sistemi di classe SNC consentono di leggere tutti i blocchi del programma e di inserire le informazioni in un dispositivo di archiviazione di massa. Il nastro perforato viene letto solo una volta prima di elaborare l'intero lotto di parti identiche e quindi si consuma poco. Tutti i pezzi grezzi vengono elaborati in base ai segnali del dispositivo di archiviazione, il che riduce drasticamente la probabilità di guasti e, di conseguenza, il rifiuto delle parti. Attualmente classe CNC SNC non vengono più emessi. Tuttavia, lo schema di funzionamento di questi sistemi è molto indicativo e determina l'essenza del controllo del programma. Quando si utilizza una macchina controllata da un sistema NC o SNC, il programma codificato viene immesso su nastro perforato. Inoltre, è possibile immettere singoli comandi dal pannello di controllo del CNC o dal pannello di controllo della macchina. Le informazioni dal nastro perforato attraverso i blocchi di input e decodifica entrano nella memoria. Quando la macchina funziona in modalità automatica, i comandi del programma elaborati dall'interpolatore vengono inviati agli azionamenti tramite le centraline. La velocità degli azionamenti è controllata in base ai dati del sistema di retroazione e gli spostamenti per gli azionamenti di avanzamento sono controllati in base ai dati dei sensori di corsa PD.
SISTEMI DI CLASSE CNC, DNC, HNC

Lo sviluppo della tecnologia informatica, la riduzione delle dimensioni dei suoi elementi, l'ampliamento delle funzionalità hanno permesso di creare un CNC basato su un computer, installando una potente tecnologia informatica direttamente sulla macchina utensile nelle officine di produzione. I nuovi sistemi combinavano le funzioni di controllo macchina e la soluzione di quasi tutti i compiti di preparazione del CN.

^ Sistemi di classi CNC

Le basi della classe CNC CNC sono:

• 
  un computer programmato per svolgere funzioni di controllo numerico,
• 
  blocchi di comunicazione con azionamenti di coordinate, blocchi per l'emissione di comandi tecnologici nella sequenza logica richiesta,
• 
  controlli e indicazioni del sistema,
• 
  canali di scambio dati con il computer centrale del livello superiore.

Nei sistemi di classe CNCè possibile durante il periodo di funzionamento modificare e correggere sia la UE per l'elaborazione del pezzo che i programmi per il funzionamento del sistema stesso in modo da tenere il più possibile conto delle caratteristiche di questa macchina. Ciascuna delle funzioni eseguite è fornita dal proprio insieme di subroutine. Le subroutine sono collegate da un comune programma di coordinamento del dispatcher, che fornisce un'interazione flessibile di tutti i blocchi di sistema.

Il complesso software del sistema di controllo può essere costruito su base modulare. I moduli principali di un tale sistema sono:

• 
  Programma di controllo del caricamento UE, comprese le subroutine per la decodifica di input e frame;
• 
  programma di controllo della macchina, comprendente una subroutine per il controllo dei movimenti delle coordinate e una subroutine per l'esecuzione di comandi tecnologici.

Il programma di controllo del movimento delle coordinate è costituito da blocchi di interpolazione, impostazione della velocità, controllo del rapido e questi blocchi, a loro volta, includono i seguenti moduli:

• 
  programma di preparazione dei dati;
• 
  programma di gestione dell'organizzazione;
• 
  i driver sono operatori standard per lavorare con dispositivi esterni.

Alla memoria di sistema CNC L'UE può essere inserita completamente non solo da un floppy disk o tramite un canale di comunicazione esterno, ma anche in frame separati, manualmente dal pannello di controllo del CNC. I frame del programma possono registrare non solo comandi per impostare singoli movimenti dei corpi di lavoro, ma anche comandi che impostano interi gruppi di movimenti, detti cicli costanti, che vengono memorizzati nel dispositivo di memorizzazione della SPU. Un certo numero di sistemi ha una libreria di programmi standard, SAP integrato, ecc. Ciò comporta una forte diminuzione del personale PM, una riduzione dei tempi per la sua preparazione e un aumento dell'affidabilità della macchina.

sistemi di classe ^ CNC consentono di perfezionare e debuggare le UE in modo semplice e di modificarle in modalità dialogo utilizzando l'immissione manuale di informazioni e la loro visualizzazione, nonché di ottenere un programma modificato e testato su un disco magnetico (floppy disk), ecc. Nel processo di lavoro, sono consentiti vari tipi di correzioni.

Vantaggi dei sistemi di classe CNC:

basso costo,

piccole dimensioni,

alta affidabilità,

molti CNC di questa classe dispongono di software che possono essere utilizzati per tenere conto e correggere automaticamente gli errori costanti della macchina e quindi influenzare l'insieme di fattori che determinano l'accuratezza della lavorazione,

l'uso di sistemi di monitoraggio e diagnostica aumenta l'affidabilità e le prestazioni delle macchine a controllo numerico della classe ^ CNC.

Un po' di classe CNC CNC disporre di programmi di test speciali per verificare le prestazioni di tutte le parti strutturali del sistema. Questi programmi di test vengono elaborati ogni volta che si accende il dispositivo e, se tutte le parti sono in buone condizioni, viene generato un segnale che il sistema è pronto per il funzionamento. Durante il funzionamento della macchina e del CNC, i programmi di prova vengono elaborati in parti nella cosiddetta modalità in background, senza interferire con lo sviluppo del CN ​​principale. In caso di malfunzionamento, il suo codice appare sulla scheda di indicazione luminosa, quindi, utilizzando il codice della tabella, vengono determinati l'ubicazione e la causa del malfunzionamento. Inoltre, il sistema rileva errori associati al funzionamento improprio del dispositivo o al superamento delle condizioni termiche, consente di trovare la tensione per l'alimentazione e altri parametri.

Parte integrante della classe CNC CNCè un'ampia memoria incorporata che può essere utilizzata come archivio UE.

Un mezzo molto importante per ottimizzare la connessione tra il CNC e la macchina è l'introduzione di parametri macchina o costanti nella memoria. Con l'aiuto di queste costanti, è possibile prendere automaticamente in considerazione le restrizioni sulla zona di elaborazione, vengono impostati i requisiti per la dinamica di azionamenti specifici, si formano traiettorie di fase di accelerazione e decelerazione, vengono prese in considerazione le caratteristiche specifiche dei riduttori, gli azionamenti di alimentazione, gli errori sistematici di questi ingranaggi vengono compensati, ecc.

La rappresentazione reale del CNC CNC di alto livello presuppone la presenza di due console: un pannello operatore e una console della macchina, una combinazione di blocchi CNC con un controller programmabile, un tipo separato di sistema di controllo dell'avanzamento e dell'azionamento del mandrino. Il sistema si distingue per la semplice programmazione e il comfort dell'utente, fornisce tutti i tipi di funzioni di un moderno CNC, sistemi di correzione avanzati per la compensazione del gioco, errori del sistema di misurazione, errori di corsa della vite, errori NC, ha una serie di cicli standard per la programmazione, un interfaccia, ecc.

^ Sistemi di classi DNC

sistemi di classe DNC può essere controllato direttamente dagli azionamenti dal computer centrale, bypassando il lettore della macchina. Tuttavia, la presenza di un computer non significa che la necessità di una macchina utensile CNC sia completamente eliminata. In uno dei sistemi più comuni DNC ogni tipo di attrezzatura sul sito conserva le sue classi CNC NC, SNC, CNC. Normale per tale sezione è la modalità di funzionamento con controllo computerizzato, ma in caso di guasto temporaneo del computer, tale sezione rimane operativa, poiché ogni tipo di apparecchiatura può funzionare utilizzando un floppy disk preventivamente preparato in caso di emergenza.

In funzione DNC comprende la gestione di altre apparecchiature della sezione automatizzata, ad esempio un magazzino automatizzato, un sistema di trasporto e robot industriali, nonché la soluzione di alcuni compiti organizzativi ed economici di pianificazione e programmazione dei lavori di cantiere. Parte integrante del software e supporto matematico DNC potrebbe esserci un sistema specializzato per automatizzare la preparazione di UE. Modifica UE in DNCè possibile su un computer esterno su cui viene eseguita la preparazione automatizzata della UE, su un computer che controlla un gruppo di macchine utensili e su un computer integrato nel CNC di una particolare macchina. In tutti i casi, le UE preparate e modificate per le apparecchiature del sito sono archiviate nella memoria del computer del gruppo di controllo delle macchine, da dove vengono trasmesse alle macchine tramite canali di comunicazione.

^ Sistemi di classi HNC

Classe operativa CNC HNC consentono l'inserimento manuale dei programmi nella memoria elettronica del computer CNC direttamente dalla sua console. Un programma composto da un numero sufficientemente grande di frame può essere digitato e corretto facilmente utilizzando i tasti o gli interruttori del pannello di controllo del CNC. Dopo il debug, viene risolto fino alla fine dell'elaborazione di un lotto di pezzi identici. Originariamente classe CNC HNC, avendo uno schema semplificato, in alcuni casi non aveva la capacità di apportare correzioni, buffer di memoria e altri elementi.

CNC di classe moderna ^ HNC costruito sulla base della migliore classe CNC CNC, differendo da quest'ultimo solo formalmente per l'assenza di dispositivi per l'immissione di UE da nastro perforato. Ma classe CNC HNC disporre di un dispositivo di input per il collegamento di dispositivi esterni. Gli ultimi modelli di classe CNC HNC avere una maggiore capacità di memoria del microcomputer integrato. Tali dispositivi consentono la programmazione dalla console del CNC in modalità dialogo e utilizzando un ampio archivio di sottoprogrammi standard archiviati nella memoria del microcomputer integrato. Questi sottoprogrammi vengono richiamati sul display da un comando del telecomando, sullo schermo vengono visualizzati sia lo schema di elaborazione che il testo con l'elenco dei dati necessari da inserire nel CNC in base al sottoprogramma selezionato.

Classi CNC CNC, DNC, HNC forniscono inoltre la selezione automatica degli utensili tra quelli disponibili in officina, determinano le modalità di lavorazione dell'utensile selezionato per parti di vari materiali, trovano la sequenza ottimale delle operazioni, ecc. - o lavori preliminari speciali di natura tecnologica. Questo, ovviamente, impone maggiori requisiti alla preparazione professionale dell'operatore della macchina CNC. Alcuni CNC di questa classe consentono di programmare in parallelo al funzionamento della macchina secondo un programma precedentemente elaborato e memorizzato nella memoria del CNC, eliminando così i tempi di fermo macchina.

Classi CNC CNC, DNC, HNC fare riferimento a dispositivi con struttura variabile. Gli algoritmi principali per il funzionamento di questi dispositivi sono impostati in modo programmatico e possono essere modificati per varie condizioni, il che consente di ridurre il numero di modifiche al CNC e accelerarne lo sviluppo, incluso il CNC con algoritmi di autoregolazione. I CNC di queste classi hanno la struttura di un computer e hanno le caratteristiche di un computer. Il CNC deve essere opportunamente programmato per funzionare. Per questo, tali sistemi hanno un software speciale e un software matematico, che è un complesso di algoritmi per elaborare le informazioni ricevute sotto forma di UE. Il software matematico può essere inserito nel sistema attraverso il dispositivo di input, così come l'UE principale. Quindi il sistema CNC appartiene alla classe dei liberamente programmabili. In altri casi, il software è incorporato nella memoria permanente del sistema in fase di fabbricazione. Tuttavia, in tutti i casi, ci sono opportunità per modificare, integrare, arricchire questo software, quindi tali CNC hanno una grande flessibilità e la capacità di espandersi funzionalmente.

Possibilità delle moderne classi CNC CNC, DNC, HNC illimitato e determinato solo dalle capacità dei computer utilizzati in essi.

Sistemi di classe VNC

I CNC di classe VNC consentono di inserire le informazioni direttamente a voce. Le informazioni ricevute vengono convertite in UE e quindi visualizzate sul display sotto forma di grafica e testo, che fornisce il controllo visivo dei dati inseriti, la loro correzione ed elaborazione. L'immissione vocale di informazioni viene introdotta nella robotica in modo particolarmente attivo; Nei sistemi di controllo robotico vengono utilizzati due metodi per convertire i segnali vocali in comandi: "sintesi per regole" o "sintesi per campioni".

Nel primo caso, l'input vocale viene implementato solo se nella memoria della consolle operatore sono presenti delle regole. È difficile ottenere un'elevata qualità qui a causa della capacità di archiviazione limitata e della complessità dei programmi di messaggistica vocale. Il sistema contiene un dispositivo di memorizzazione per la memorizzazione dei codici di testo dei messaggi, un convertitore di testo e un sintetizzatore. Il convertitore di testo traduce i segnali audio del testo in caratteri fonetici ed esegue l'analisi. I simboli ricevuti vengono utilizzati come simboli di codice per l'organizzazione del programma di controllo.

Con il metodo "sintesi per campioni", il sintetizzatore si basa su un modello di produzione vocale lineare basato sui principali generatori di corrente, un filtro lineare e un modello di apprendimento. Ciò amplia l'ambito dei comandi di input vocale.

Tuttavia, la classe CNC VNC non sono ancora stati adottati dall'industria, ma è probabile che saranno ampiamente presentati nel prossimo futuro come i progetti più avanzati che forniscono il massimo livello di capacità di servizio.

^ SISTEMI DI CONTROLLO NEURO-FUZZY (HEYPO-FUZZY).

L'inizio del lavoro con le reti neurali dei computer risale agli anni '40, ma solo le moderne tecnologie informatiche hanno aperto la strada al loro uso commerciale. Attualmente molte aziende stanno lavorando alla creazione di reti neurali per vari scopi, ma finora solo poche sono riuscite a implementarle NEURO-FUZZY sistemi di gestione nella pratica di produzione. Per credenza comune, questi sistemi appartengono al futuro.

Le reti neurali dei computer sono un tipo speciale di computer che imitano i processi mentali del cervello in un modo o nell'altro. In questi computer, i dati sono organizzati come neuroni cerebrali in una rete con connessioni multilivello. Questi sistemi risolvono semplicemente non solo le normali attività standard, ma principalmente attività non standard e non standard che si verificano inaspettatamente durante l'elaborazione, la cui soluzione richiede una logica non standard, ad es. una certa intelligenza. Le reti neurali risolvono problemi che un normale computer ad alta velocità non è completamente in grado di fare.

^ Generatori CNC Neuro-Fuzzy W(ditta SODICK Co.Ltd., Giappone) è il primo sistema di controllo industriale al mondo con intelligenza artificiale basato su una rete neurale di computer. Il sistema è utilizzato per controllare le macchine perforatrici elettroerosive. Oltre alla rete neurale del computer, il neuro-fuzzy include anche un sistema di controllo fuzzy o il controllo da parte di set fuzzy utilizzando una logica fuzzy esperta.

Il sistema fornisce un controllo completamente automatizzato della lavorazione elettroerosiva, fornendo le sue condizioni e modalità ottimali. La programmazione dell'elaborazione avviene nel dialogo operatore-CNC, in cui l'operatore risponde solo a domande della macchina illustrate graficamente e intuitive (Fig. 1.2).

Per impostare i dati iniziali, non sono necessarie tabelle di modalità e istruzioni, l'operatore inserisce un minimo di dati e il sistema stesso calcola automaticamente le modalità e le condizioni operative della macchina. Allo stesso tempo, dal posizionamento alla fine della lavorazione, non sono necessari codici CNC, oltre a una particolare esperienza su questa attrezzatura.

Riso. 1.2. Schema a blocchi del generatore CNC Neuro-fuzzy W
Il controllo fuzzy delle modalità e del corso della lavorazione con reazione istantanea a qualsiasi deviazione ottimizza il processo al massimo della produttività e dell'efficienza. Il sistema di apprendimento neurale corregge automaticamente i risultati e raggiunge la qualità e le prestazioni richieste. L'esperienza di autoapprendimento viene applicata dal sistema nell'elaborazione successiva perché il sistema ricorda ciò che fa. Il sistema non richiede molto tempo per padroneggiarlo; su macchine con tali sistemi, anche un operatore inesperto lavora in modo più rapido ed efficiente di un operatore qualificato su una macchina con sistemi CNC convenzionali.

COMPITI DI GESTIONE

Controllori programmabili

Il responsabile del trattamento è un dispositivo specializzato dotato di un terminale sotto forma di personal computer. Un aumento della potenza e del livello di servizio di un personal computer consente di combinare il terminale, il programmatore e il controllore stesso all'interno di un unico sistema informatico con un modulo aggiuntivo per l'ingresso-uscita dei segnali elettrici.

C'è una preimmagine chiamata sistema ^ PCC (controllore del personal computer- controllore programmabile personale). Sviluppo RSS va nelle seguenti direzioni:

• 
  utilizzo di una versione per computer singolo con sistema Windows;
• 
  aumento del numero di funzioni dell'interfaccia operatore grazie al controllo multimodale e all'uso di sistemi di strumenti di programmazione integrati;
• 
  mantenimento di modelli grafici dinamici in tempo reale dell'oggetto gestito;
• 
  l'uso della programmazione visiva degli elettroautomatici (ad esempio in base al tipo di linguaggio grafico grafico alto aziende Siemens).

Il compito principale del controller è l'esecuzione simultanea di più comandi e l'elaborazione parallela di segnali esterni. Ogni processo del controller che deve allocare un thread separato viene eseguito all'interno del processo principale. Il tempo del processore allocato dal sistema operativo al processore principale deve essere diviso tra i thread. Il tempo del processore viene assegnato ai thread in quanti separati. È possibile implementare un solo thread in ogni quanto. Tutti i flussi sono divisi in gruppi di priorità: minore è il tempo di risposta alle influenze esterne, maggiore è la priorità del flusso