Tipuri de sisteme de control al programelor. Schema bloc tipică a unui sistem cnc

Ingineria mecanică este baza dezvoltării cu succes a tuturor industriilor economie nationala. Eficiența producției de construcție de mașini și calitatea produselor fabricate sunt în mare măsură determinate de nivelul de automatizare a acesteia. Direcția principală în automatizarea producției de construcție de mașini se bazează în prezent pe introducerea pe scară largă a dispozitivelor și mașinilor de calcul digital.

Pentru a controla mașini universale și alte echipamente tehnologice, sisteme de control numeric(CNC).

CNC controlează mișcarea corpurilor de lucru ale mașinilor-unelte și echipamentelor, viteza acestora în timpul modelării pieselor, mișcările de instalare, precum și succesiunea modurilor de prelucrare și a funcțiilor auxiliare.

Programele piese ale sistemului de control conțin două tipuri de informații necesare funcţionare automată mașini-unelte (echipamente): geometrice și tehnologice. Geometric informațiile includ date despre forma, dimensiunile elementelor piesei și sculei, precum și poziția relativă a acestora în spațiu.

Tehnologic informațiile sunt instrucțiuni privind succesiunea punerii în funcțiune a sculelor, schimbarea condițiilor de tăiere, schimbarea sculelor, pornirea alimentării cu lichid de răcire etc.

Informațiile tehnologice sunt, de asemenea, utilizate pentru control în alte dispozitive software, de exemplu, în sistemele de control al programelor ciclice (SCP). Informația geometrică din SCPU este implementată prin opriri reconfigurabile plasate direct pe mașină (echipament). Avantajele SCPA constau in marea lor versatilitate, posibilitatea de reajustare rapida, corectarea programelor si includerea in sisteme integrate mai complexe. producție automatizată. CNC-urile sunt sisteme complexe de control automat cu mai multe bucle, deoarece controlează simultan mai mulți parametri ai obiectului independenți sau înrudiți (coordonate). În consecință, există mai multe bucle de control (canale) în structura sistemului de control. Deci, de exemplu, în masini-unelte CNC controlează simultan mișcarea principală de modelare, mișcarea de avans și mișcările auxiliare: transport, strângere, retragere și apropiere, schimbarea sculei etc.

CNC-urile sunt clasificate în funcție de următoarele caracteristici: structura și principiul (algoritmul) de control, scopul, tipul de acționare, natura mișcării unității, metoda de definire a programului.

Conform structurii, CNC-urile sunt împărțite în deschise, închise și combinate.

Principiul de control al CNC-urilor în buclă deschisă se bazează pe utilizarea numai a acțiunii principale încorporate în programul de control (principiul hard control). În sistemele de control închise, pe lângă influența principală - program de control sunt utilizate informații despre valorile reale ale parametrilor controlați, adică principiu de control bazat pe abaterea parametrului controlat (control flexibil).

LA combinate Controlul CNC al parametrilor principali (mișcarea principală și mișcarea de avans) se realizează prin bucle de control închise care funcționează pe principiul abaterii și controlul parametrilor auxiliari (strângerea piesei de prelucrat, apropierea sculei, schimbarea sculei, pornirea lichidului de răcire, etc.) pot fi realizate prin bucle de control deschise.

LA adaptativ CNC-ul dispune de senzori suplimentari pentru informatii despre parametrii procesului de prelucrare: forta de taiere, temperatura, uzura sculei etc. Aceste informații sunt utilizate în CNC pentru a corecta parametrii tehnologici stabiliți de programul de control, în funcție de modificarea alocației de prelucrare, de duritatea și rigiditatea pieselor de prelucrat, de starea sculei etc.

În funcție de scopul echipamentului echipat cu dispozitive CNC, sistemele de control sunt împărțite în pozițional, contur și universal.

LA pozițional coordonatele programate ale sistemelor de control (x, y) puncte individuale discrete (Fig. 13.4, A), determinarea poziţiei (poziţiei) sculei sau piesei de prelucrat. Astfel de sisteme sunt utilizate pentru a controla mașinile de găurit și alezat.

O varietate de sisteme de control pozițional sunt dreptunghiular sisteme care controlează mișcarea de-a lungul segmentelor (indicate în Fig. 13.4, b numerele 7 ... b), paralel cu ghidajele mașinii. Sistemele dreptunghiulare sunt proiectate pentru controlul secvenţial al uneia dintre cele două coordonate reciproc perpendiculare. Astfel de sisteme sunt folosite la strunjire

a B C

Orez. 13.4. Pentru definirea tipului de control în control:

A - pozițional; b- dreptunghiular; în- contur

mașini pentru controlul prelucrării pieselor, cum ar fi role trepte, și pe piese de frezat cu contur dreptunghiular.

LA contur Sistemul de control efectuează controlul interconectat simultan de-a lungul mai multor coordonate de-a lungul segmentelor și secțiunilor de curbe, în fig. 13.4, în etichetat 1... 6 și r 1 , r 2 , pentru a obţine piese cu profil complex. Astfel de sisteme sunt utilizate pentru a controla mașinile de strunjire, frezare, electroerozive, precum și mașini de sudură.

În mașinile multi-operaționale concepute pentru prelucrarea pieselor complexe (cum ar fi un corp) cu mai multe unelte în același timp, universal (contur pozițional) sistem de control.

În funcție de numărul de coordonate controlate simultan, CNC-urile se disting cu controlul asupra uneia, două, trei, patru, cinci sau mai multe coordonate.

În funcție de tipul de energie utilizată în motoarele dispozitivelor de antrenare, există CNC-uri cu acţionare electrică, acţionare electrohidraulice și electropneumatice.

În CNC, sunt utilizate în principal diverse servomotorizări, construite pe principiul sistemelor de control automat închise (servo). Mai rar, acționările în buclă deschisă sunt folosite folosind doar motoare pas cu pas care permit controlul direct prin software atât al valorii deplasării, cât și al vitezei acesteia.

În dispozitivele cu servomotor, pot fi utilizate DC și motoare. curent alternativ, precum și motoare hidraulice și pneumatice pas cu pas. Frecvența de rotație a motoarelor din servomotor trebuie să varieze într-o gamă largă (de 1000 sau de mai multe ori).

Acționările folosesc senzori de deplasare care generează un semnal de feedback care este trimis către CNC, unde este comparat cu semnalul de comandă primit de la programul de control. Selsyns, transformatoare rotative, inductosyns și potențiometre cu mai multe ture sunt utilizate ca senzori de deplasare în dispozitivele analogice ale servomotorului CNC. În plus, diferite tipuri de convertoare de mișcare în cod sunt utilizate în dispozitivele analogice ale servomotorului CNC.

În funcție de structura dispozitivului CNC, toate sistemele sunt împărțite în două tipuri principale: construite pe principiul unui model digital și construite pe structura unui computer.

În sistemele în care dispozitivul CNC este construit conform principiului model digital, toate operațiunile sunt efectuate de unitățile electronice specializate corespunzătoare cu funcții strict definite, iar conexiunile dintre aceste unități rămân neschimbate. Se numește principiul construirii unui dispozitiv CNC bazat pe utilizarea blocurilor - unități cu funcții clar definite agregat. Un astfel de dispozitiv de control funcționează după un algoritm neschimbat, în timp ce toate blocurile lucrează în paralel, efectuând operațiunile de conversie a informațiilor care le sunt atribuite.

În sistemele în care dispozitivul CNC (CNC) este construit conform structura computerului, blocurile sunt de natură universală și legăturile dintre ele pot fi modificate în conformitate cu un program dat. Operațiile de control în acest caz sunt efectuate secvenţial folosind unitatea aritmetică centrală. Ca parte a CNC există dispozitive de stocare: operaționale (RAM) și permanente (ROM).

Funcționarea RAM și ROM se realizează conform algoritmului de procesare a informațiilor primite sub forma unui program de control, adică. aceste dispozitive necesită software special. Mai mult, software-ul poate fi stocat în ROM dacă nu sunt necesare modificări frecvente ale algoritmilor de operare sau poate fi introdus printr-un dispozitiv de intrare ca parte a unui program de control. O astfel de construcție facilitează corectarea algoritmului dispozitivului CNC și îmbunătățirea acestuia pe măsură ce se acumulează informații statistice despre calitatea pieselor fabricate.

Este promițătoare crearea de dispozitive CNC bazate pe utilizarea unuia sau mai multor microprocesoare construite pe circuite integrate mari (LSI), adică utilizarea principiului agregat al construirii unui CNC bazat pe microprocesoare programate pe sarcini specifice. Este posibil să construiți un dispozitiv CNC pe baza unui microcomputer, completându-l cu un microprocesor sau controlere - dispozitive logice programabile pentru procesarea informațiilor. În viitor, pe măsură ce baza elementului se îmbunătățește, poate deveni rațional să construiești un CNC bazat pe un mini-computer. Acest lucru va extinde funcționalitatea CNC-ului și va facilita includerea lor în sisteme de producție automatizate integrate mai complexe: linii automate, secțiuni, ateliere, sisteme de producție automatizate flexibile. Generalizat diagrama functionala CNC strung, construit pe principiul unui sistem deschis, este prezentat în Fig. 13.5. Aici, actuatoarele mișcării principale (M1), mișcării de avans (M2, MZ), mișcării auxiliare - rotația și avansarea turelei cu unelte (M4, M5) primesc semnale de control de la unitatea de comandă (BUP).

Dispozitivul de intrare-ieșire (I/O) primește programul de control de la computerul central (cu control de grup, când sistemul de control funcționează ca parte a unui sistem de producție flexibil) sau îl citește de pe o bandă perforată (cu control autonom). În același timp, programul de control, rezultatele intermediare ale calculelor, constantele necesare sunt stocate într-un dispozitiv de memorie (memorie) și, după caz, sunt utilizate de un dispozitiv de calcul (CD) pentru a genera acțiuni de control asupra TCU. Acesta din urmă conține unități electronice de control pentru motoarele pas cu pas sau amplificatoare de semnal de eroare (în dispozitivele de servomotor), convertoare cu tiristoare pentru controlul vitezei mișcării principale (în acest circuit, viteza axului) etc.

Panoul de control (CP) are butoane și o tastatură pentru controlul blocurilor individuale sau controlul manual al unității, precum și pentru introducerea manuală totală sau parțială (în timpul configurării) a programului de control în memorie și procesarea primei părți folosindu-l, urmată de editarea programului (în CNC cu programe de intrare directă). Panoul de control vă permite să afișați

să indice (pe afișaj) orice bloc al programului sau alte informații procesate de sistem și să semnaleze apariția defecțiunilor.

În CNC-urile poziționale care funcționează conform unui algoritm rigid, UV-ul poate fi absent. În CNC-urile de contur construite pe principiul unui model digital, VU este utilizat ca interpolator, care este o unitate-bloc specializată care controlează viteza de procesare simultan în două coordonate. Interpolatoarele pot fi liniare, circulare, parabolice.

Interpolatoarele liniare sunt utilizate dacă conturul piesei de prelucrat poate fi reprezentat ca segmente de linie dreaptă situate la orice unghi față de axele de coordonate. Secțiunile curbilinii sunt aproximate în acest caz prin segmente de linie. Interpolatoarele liniar-circulare sunt utilizate la prelucrarea pieselor cu un contur complex, alcătuit din diferite arce de cerc și segmente de linie. Arcul de cerc în astfel de interpolatoare este specificat de un bloc al programului, iar conturul general curbiliniu este aproximat prin mai multe linii drepte și arce de cercuri cu raze diferite. Interpolatoarele parabolice sunt utilizate la prelucrarea pieselor foarte complexe (pale de elice, turbine etc.).

În CNC, construit pe principiul structurii unui computer, microprocesoarele, precum și micro- și mini-calculatoarele, sunt utilizate ca un VU. CNC-urile bazate pe minicalculatoare sunt cele mai promițătoare atunci când creează sisteme integrate complexe pentru producția automată, cum ar fi module tehnologice, linii automate, secțiuni, ateliere și sisteme de producție flexibile.

Modulul tehnologic este o mașină automată multi-operațională și un manipulator automat unite printr-un ACS comun.

Complex tehnologic este un complex de producție automată, format dintr-un grup de mașini CNC, un manipulator automat, transport și dispozitive de stocare, unite de un ACS comun, care funcționează de la un computer central și asigură procesarea totală sau parțială a unui anumit tip de piesă.

O linie automată este un complex de mașini automate de lucru situate în succesiunea operațiunilor tehnologice conectate prin mijloace de transport și echipament auxiliar, unite de un ACS comun, care funcționează de la un computer central și care asigură un ciclu complet de procesare a unei piese sau a unui grup de piese de același tip.

O secție automatizată este un complex de mai multe mașini sau module automate, combinate cu ajutorul unui sistem de transport și manipulatoare, auxiliare

dispozitive puternice, un singur sistem de control de grup de la computerul central, care asigură procesarea complexă a aceluiași tip de piese cu secvențe diferite de operații.

Flexibil sisteme de productie(GPS) sunt concepute pentru proiectarea și fabricarea automată de produse noi în condițiile producției la scară mică de mai multe produse.

Transferul Serviciului de Stat de Pompieri la producerea de noi produse este asigurat de software fără restructurare manuală a echipamentelor. GPS-ul unește mai multe complexe, fiecare dintre ele utilizând un computer local pentru control. Pentru management general Complexul GPS folosește un computer principal puternic, iar întreaga structură de management se bazează pe un principiu ierarhic.

Pe fig. 13.6 prezentat schema structurala Control GPS, care include următoarele subsisteme:

Proiectare CAD - sistem proiectare automată proiecte de produse noi, constând în stații de lucru automate ale proiectantului (ARM-K);

Tehnologia CAD - sistem automat de proiectare procese tehnologice fabricarea de produse noi, constând în stații de lucru automate ale unui tehnolog (ARM-T);

Sistemul OKP - un sistem de programare operațională, conectat printr-un computer cu sistem automat managementul producției (APCS);

SAP - un sistem de pregătire automată a programelor de control pentru mașini CNC și manipulatoare automate;

SAC este un sistem de control și diagnosticare automată care controlează funcționarea tuturor sistemelor incluse în GPS, precum și remedierea și clasificarea defecțiunilor în toate subsistemele.

În plus, sistemul de producție automatizat include subsistemele 7 ... 7, prezentate în Fig. 13.6.

Clasa de calculatoare utilizate în fiecare sistem și subsistem depinde de complexitatea sarcinilor efectuate. În general, managementul GPS-ului este un complex informatic asociat cu sistemul de control automat.

Roboți industriali

Robot se numește mașină automată munca fizicaîn loc de o persoană. Domeniul de aplicare al roboților este foarte extins. Explorarea spațiului și a adâncurilor oceanelor, Agricultură, transport și productie industriala, construcții - peste tot este nevoie urgentă de astfel de mașini. Roboții pot înlocui o persoană atunci când lucrează în condiții periculoase pentru viață și sănătate, eliberându-l de munca monotonă, obositoare, neplăcută. Cea mai mare dezvoltareîn prezent primesc roboți industriali, care sunt cea mai importantă componentă a automatizării complexe Procese de producție. Roboții industriali diferă de instrumentele tradiționale de automatizare prin versatilitatea mișcărilor reproductibile și capacitatea de a le schimba rapid în operațiuni noi, precum și capacitatea de a le combina în complexe împreună cu echipamentele de proces.

Roboții sunt utilizați în principal în inginerie mecanică pentru a înlocui muncitorii, angajat in service mașini-unelte, prese, cuptoare și altele echipamente tehnologice, precum și pentru a efectua operațiuni tehnologice de bază precum sudarea, montaj simplu, transport etc. Utilizarea roboților industriali face posibilă nu numai automatizarea completă a funcționării mașinilor individuale, ci și trecerea la automatizarea secțiunilor individuale, cum ar fi prelucrarea, ștanțarea, sudarea în puncte, prin crearea complexe robotice. Astfel de complexe sunt obligatorii parte integrantă GPS - sisteme superioare (realizabile pentru tehnologie moderna) nivelul de automatizare a producției.

Sarcina principală îndeplinită de roboții industriali este acțiunile manipulative în procesul de producție.

Acțiuni manipulative- aceasta este deplasarea si orientarea in spatiu a obiectelor (spaturi, piese finite) si a sculelor (unelte). Pe baza sarcinii principale a unui robot industrial, acesta poate fi definit ca un set mâini mecanice- manipulatoare si dispozitiv de control. În cazul general, robotul poate avea și vehicule.

Cei mai simpli roboți, a căror sarcină principală este să efectueze anumite mișcări sunt numite (manipulări) date de program manipulatoare automate.În funcție de complexitatea muncii efectuate, există trei tipuri de manipulatoare automate - trei generații.

brațe robotizate prima generatie lucrează conform unui program strict, iar interacțiunea lor cu mediul este limitată de feedback-uri elementare. Roboții din prima generație pot fi sensibili, de exemplu. au senzori tactili (în special senzori tactili - tactili, permițându-vă să reglați forța de compresie a prinderii). Mediul în care acţionează astfel de roboţi trebuie organizat într-un anumit fel. Aceasta înseamnă că toate articolele (eboșuri și piese finite, unelte, elemente structurale, mașini-unelte, echipamente etc.) trebuie să fie în anumite locuri și să aibă o anumită orientare în spațiu. Această cerință impune unele restricții privind utilizarea brațelor robotizate de prima generație.

brațe robotizate a doua generație au elemente de adaptare la condiţiile de mediu şi sunt capabili să rezolve probleme mai complexe. Aceștia sunt roboți sensibili care au senzori senzoriali care le permit să coordoneze mișcările pe baza semnalelor de stare percepute. mediu inconjurator. În special, aceștia pot fi senzori tactili care vă permit să schimbați forța dezvoltată, senzori de locație (lumină, ultrasunete, televiziune, raze gamma etc.) care vă permit să schimbați traiectoria manipulatorului atunci când apare un obstacol, necesitatea a combina părți care nu sunt clar orientate în spațiu etc.

brațe robotizate a treia generatie sunt capabili să proceseze în mod logic informațiile primite, de ex. au inteligență artificială. Acești roboți sunt capabili să învețe și să se adapteze, pot purta un dialog cu un operator uman, pot recunoaște și analiza situatii dificile, formează concepte și creează un model al mediului, planifică comportamentul sub forma unui program de acțiune (ținând cont de experiența anterioară) etc. Oshu lucrează la astfel de lucruri algoritm complex posibil doar cu un computer.

Baza parcului în industrie este în prezent alcătuită din roboți de prima generație ca fiind cei mai simpli, fiabili și mai economici.

Pe fig. 13.7 prezintă schematic dispozitivul unui braț robotizat automat, iar în fig. 13.8 prezintă o diagramă funcțională a controlului acestuia. Din punct de vedere structural, un astfel de robot constă din două părți principale: una executivă, care include un manipulator sau manipulatoare (M) și un dispozitiv de mișcare (PM), și una de control, adică un dispozitiv de control al robotului (CU).

Brațul robotului are un braț orizontal 3, care se poate deplasa atât orizontal (de-a lungul axei x) cât și vertical (de-a lungul axei x). t) direcții în raport cu rack 2. În acest caz, suportul poate fi rotit printr-un unghi a în jurul axei verticale 2 în raport cu baza fixă 1. Mecanism de mână fixat la capătul brațului 4, în plus, oferind două grade de libertate pentru a prinde 5: rotație în jurul axei longitudinale a brațului la un unghi p și rotație (swing) față de axa perpendiculară la la coltul la Pentru a fixa piesa, mânerul 5 poate fi închis automat (mișcare în direcția săgeții DAR).

(dreptunghiular, cilindric, sferic, combinat) pentru implementarea mișcării portabile a corpului de lucru (mișcarea brațului real al manipulatorului), zona de lucru a manipulatorului poate fi sub forma unui paralelipiped, cilindru, minge și corpuri spațiale mai complexe. Deoarece brațul manipulatorului prezentat în Fig. 13.7, are un grade de libertate de rotație și două de translație (mobilitate): mișcare de-a lungul axelor Xși lași rotație în jurul axei 2, zona sa de lucru arată ca un cilindru. Mișcarea pensulei - rotație în jurul unei axe Xși balansați în jurul axei la se orientează. Manipulatoarele robotizate automate pot avea de la trei până la șapte grade de mobilitate, iar dispozitivul corpului lor de lucru depinde de scopul robotului.

La roboții care efectuează operațiuni de încărcare și descărcare, transport, schimbare de scule, folosesc și tipuri diferite capteaza, asigurand captarea, orientarea si retinerea obiectului manipularii. La roboții care performează operațiuni tehnologice, corpul de lucru poate fi un pistol de pulverizare, cap de sudare, cheie sau alt instrument.

Principiile de funcționare și designul prinderilor sunt foarte diverse, deoarece dimensiunile, forma și caracteristici fizico-chimice obiectele de manipulare pot varia foarte mult. Conform metodei de captare și ținere a obiectului de manipulare, dispozitivele de prindere sunt împărțite în mecanice, în vid, electromagnetice și combinate.

Actuatoarele manipulatorului sunt antrenate de motoare, al căror număr depinde de numărul de grade de mobilitate a acestuia. Există manipulatoare care au un singur motor pentru mai multe grade de libertate, echipate cu ambreiaje pentru distribuirea mișcării. Tipul de motor de antrenare depinde de scopul manipulatorului și de parametrii acestuia. În prezent, motoarele pneumatice, hidraulice și electrice sunt utilizate aproximativ în mod egal.

Roboții mobili pot avea diverse dispozitive mișcări – de la dispozitive de rulare binecunoscute până la mecanisme de mers (pedipulatoare), care au fost dezvoltate recent.

Dispozitivul de control al manipulatorului robotizat poate fi realizat sub forma unei unități independente (izolate structural) sau poate fi încorporat în corpul părții sale executive. De obicei, dispozitivul de control (vezi Fig. 13.8) include: un panou de control (CP), care vă permite să introduceți și să controlați sarcina; un dispozitiv de memorie (memorie) care stochează programul de lucru; mecanisme de servomotor ale manipulatorului și dispozitivului de mișcare; amplificatoare; convertoare; surse de alimentare; elemente de control (relee, contactori, bobine, conducte cu jet, distribuitoare de mișcare, electrovalve etc.).

Numărul de senzori de feedback din circuitul de control (DOS1, DOS2) este determinat de numărul de grade de libertate ale manipulatorului și numărul de coordonate ale mișcării acestuia dispozitiv executiv. Ele sunt utilizate în servomotor pentru a controla mișcarea corpului de lucru al manipulatorului și, în general, a întregului său actuator (DA).

Potențiometrele, selsyn-urile, transformatoarele rotative, inductosyn-urile, convertoarele de codare etc. sunt utilizate ca senzori de feedback de mișcare în manipulatoarele robotizate.

Roboții detectați și adaptabili pot avea senzori de atingere pentru a primi Informații suplimentare despre situația reală din zona de acțiune a manipulatorilor lor. Ca senzori tactili incluși în sistemul de detectare, pe lângă senzorii tactili și de locație, orice alți senzori pot fi utilizați în manipulatoarele robotizate: temperatură, presiune, camp magnetic, culori etc. Informațiile senzorului sunt introduse într-un dispozitiv de calcul (CD) pentru a corecta acțiunea robotului.

Brațul robotului creează forța de muncă principală Y x pe un echipament tehnologic sau un obiect de manipulare (piesă, piesă, unealtă). În plus, acțiunile de control pot fi aplicate echipamentelor tehnologice. (U 1 , U 2)și echipe de tehnologie 2 direct de la unitatea de control al procesului (PCU) - pentru a bloca funcționarea echipamentului în timpul mișcărilor de lucru ale manipulatorului, a schimba modul de funcționare al echipamentului etc. La rândul lor, acțiunile de informare și control asupra acestui robot pot proveni din echipamente tehnologice sau alți roboți (condiționat de la senzori de teledetecție).

În sistemele robotizate și sistemele GPS, robotul poate primi intrări G1 de la dispozitive de control de rang (nivel) superior.

Deci, de pe computerul principal, munca de management complexe sau GPS, pot veni noi programe de lucru, precum și comenzi care corectează un program dat sau coordonează acțiunea unui braț robot cu acțiunile altor roboți sau cu procesul de funcționare a echipamentelor tehnologice.

Influența principală offline G2 creat de un program stocat în memorie. În modul de configurare sau antrenament, maestrul influențează G3 creat de operator prin PU. În acest caz, dispozitivul de calcul al robotului poate fi diferite niveluri(la roboții cu ciclic managementul programului WU este absent). Cu cât robotul este mai versatil și cu cât sarcinile rezolvate cu ajutorul lui sunt mai complexe, cu atât nivelul CS este mai mare: microprocesor, micro- sau mini-computer. În complexele robotice și GPS-ul se folosesc calculatoare de putere medie și mare, precum și complexe de mai multe computere.

Roboții-manipulatori industriali sunt clasificați în funcție de o serie de următoarele caracteristici principale incluse în simbolul tipului lor:

numărul de manipulatoare (1M, 2M, 3M, ...);

numărul de grade de mobilitate, ținând cont de dispozitivul de mișcare (2; 3 sau mai multe);

tip de zonă de lucru (plată - Pl, suprafață - Pv, sub formă de paralelipiped - Pr, sferică - Sh, combinată - PrTsl, TslSh, PrSh);

capacitate de incarcare;

Tipul de antrenare a manipulatorului (pneumatic - Pn, hidraulic - G, electromecanic - E, combinat - GPn, GE, EPn);

tip de sistem de control (ciclic - C, pozițional - P, contur - K, robot sensibil - O, cu inteligență artificială - I);

clasa de precizie (0; 1; 2; 3).

De exemplu, un braț robotizat cu simbol 1M4Tsl-5EK1 are un manipulator cu patru grade de libertate, zonă de muncă formă cilindrică, capacitate de încărcare 5 kg, antrenare electromecanică, sistem de control al conturului, precizie de primă clasă (eroare de reproducere a traiectoriei de la 0,01 la 0,05%). O parte din informațiile care caracterizează robotul este indicată verbal (prezența unui dispozitiv de mișcare, acționare separată sau comună în funcție de gradele de libertate, control adaptiv sau neadaptativ, tip de execuție - termoprotector, antideflagrant, normal, etc.).

Figura prezintă o diagramă bloc generală mărită a sistemului CNC. Include următoarele elemente principale: dispozitiv CNC; unități de alimentare ale corpurilor de lucru ale mașinii și senzori de feedback (DOS) instalați pentru fiecare coordonată controlată. Dispozitivul CNC este proiectat să emită acțiuni de control de către corpul de lucru al mașinii în conformitate cu programul de control introdus pe banda perforată. Programul de control este citit secvențial într-un cadru cu stocare în blocul de memorie, de unde este alimentat în blocurile de comenzi tehnologice, interpolare și viteze de avans. Bloc de interpolare - un dispozitiv de calcul specializat (interpolator) - formulează o traiectorie parțială a sculei între două sau mai multe puncte specificate în programul de control. Informațiile de ieșire din acest bloc intră în unitatea de control al acționării alimentării, de obicei prezentate ca o secvență de impulsuri pentru fiecare coordonată, a căror frecvență determină viteza de avans, iar numărul determină cantitatea de mișcare.

Blocul de introducere și citire a informațiilor este destinat introducerii și citirii programului de control. Citirea se realizează secvenţial linie cu linie într-un cadru.

Bloc de memorie. Deoarece informațiile sunt citite secvențial și sunt folosite dintr-o dată într-un cadru, atunci când o citesc, acestea sunt stocate în blocul de memorie. Aici, este de asemenea monitorizat și este generat un semnal atunci când este detectată o eroare în banda perforată. Deoarece procesarea informațiilor se desfășoară secvenţial pe cadre, iar timpul de citire a informațiilor dintr-un cadru este de aproximativ 0,1 - 0,2 s, se obține un decalaj în transmiterea informațiilor, ceea ce este inacceptabil. Prin urmare, sunt utilizate două blocuri de memorie. În timp ce informațiile unui cadru din primul bloc de memorie sunt procesate, al doilea cadru este citit și stocat în al doilea bloc. Timpul pentru introducerea informațiilor din blocul de memorie în blocul de interpolare este neglijabil. În multe sisteme CNC, blocul de memorie poate primi informații ocolind blocul de intrare și citind direct de la computer.

bloc de interpolare. Acesta este un dispozitiv de calcul specializat care formează o cale parțială a sculei între două sau mai multe puncte specificate în programul de control. Acesta este cel mai important bloc din sistemele de conturare CNC. Baza blocului este interpolatorul, care, conform parametrilor numerici ai secțiunii de contur specificate de programul de control, restabilește funcția f (x, y). În intervalele de valori ale coordonatelor X și Y, interpolatorul calculează valorile coordonatelor punctelor intermediare ale acestei funcții.

La ieșirile interpolatorului sunt generate impulsuri de control strict sincronizate în timp pentru a deplasa corpul de lucru al mașinii de-a lungul axelor de coordonate corespunzătoare.

Se folosesc interpolatoare liniare și liniar-circulare. În conformitate cu aceasta, primii efectuează interpolare liniară, iar cei din urmă liniar și circular.

Interpolatorul liniar asigură, de exemplu, mișcarea corpului de lucru cu o freză cu un diametru între două puncte de referință în linie dreaptă cu o abatere de la conturul dat cu .

În acest caz, informația inițială pentru interpolator este mărimea creșterilor în coordonate și și timpul de procesare de deplasare de-a lungul unei linii drepte, de exemplu. , unde S este viteza de avans setată a sculei.

Funcționarea unui interpolator liniar-circular poate fi efectuată conform metodei funcției de evaluare F. Metoda constă în faptul că atunci când este generat următorul impuls de control, circuitul logic evaluează pe ce coordonată trebuie emis acest impuls, astfel încât ca miscarea totala a corpului de lucru al masinii-unelte sa o apropie cat mai mult de conturul specificat.

Linia interpolată (vezi Fig. a) împarte planul în care se află în două regiuni: deasupra liniei, unde funcția de evaluare F>0, și sub linie, unde F<0. Все точки, лежащие теоретически заданной линии, имеют F=0.

Traiectoria de interpolare este o anumită succesiune de deplasări elementare de-a lungul axelor de coordonate de la punctul de plecare cu coordonate până la punctul final cu coordonate, .

Dacă punctul intermediar al traiectoriei se află în regiunea F>0, atunci următorul pas se face de-a lungul axei X. Dacă punctul intermediar se află în regiunea F<0, шаг делается по оси Y. Аналогично происходит работа интерполятора при круговой интерполяции (см. рис. б).

Unitate de comandă a unității de alimentare. Din blocul de interpolare, informațiile sunt transmise unității de comandă a unității de alimentare, care o transformă într-o formă adecvată pentru controlul unităților de alimentare. Acesta din urmă se face astfel încât, la primirea fiecărui impuls, corpul de lucru al mașinii să se miște cu o anumită cantitate, caracterizând discretitatea sistemului CNC. Când sosește fiecare impuls, obiectul controlat se mișcă cu o anumită cantitate, numită prețul impulsului, care este de obicei 0,01 - 0,02 mm. În funcție de tipul de acționare (închis sau deschis, fază sau amplitudine) utilizat pe mașini, unitățile de control diferă semnificativ. În convertizoarele de tip fază în buclă închisă care utilizează senzori de feedback sub formă de transformatoare rotative care funcționează în modul comutator de fază, unitățile de control sunt convertoare AC impuls în fază și discriminatoare de fază care compară faza semnalului la ieșirea fazei. convertor cu faza senzorului de feedback și emite un semnal de eroare de diferență către amplificatorul de putere.

Bloc de viteză de avans - asigură o viteză de avans dată de-a lungul conturului, precum și procese de accelerare și decelerare la începutul și sfârșitul secțiunilor de prelucrare conform unei legi date, cel mai adesea liniară, uneori exponențială. Pe lângă alimentările de lucru (0,5 - 3000 mm / min), acest bloc, de regulă, asigură și mersul în gol cu ​​o viteză crescută (5000 - 20000 mm / min).

Panou de control și indicație. Operatorul comunică cu sistemul CNC prin intermediul panoului de control și afișare. Cu ajutorul acestei console se pornește și se oprește sistemul CNC, trecând modul de funcționare din automat în manual etc., precum și corectând viteza de avans și dimensiunile sculei și modificarea poziției inițiale a sculei în toate sau unele coordonate. . Această consolă conține o semnalizare luminoasă și o indicație digitală.

Blocul de corecție a programului este utilizat pentru modificarea parametrilor de prelucrare programați: viteza de avans și dimensiunile sculei (lungime și diametru).

Blocul de cicluri fixe este utilizat pentru a simplifica procesul de programare atunci când se prelucrează elemente repetate ale unei piese (de exemplu, găuri de găurire și de gaurire, filetare etc.), se utilizează un bloc de cicluri fixe. De exemplu, mișcări precum retragerea rapidă dintr-o gaură finită nu sunt programate pe o bandă perforată - aceasta este încorporată în ciclul corespunzător (G81).

Blocul comenzilor tehnologice asigură controlul ciclului mașinii (automatizarea sa ciclică), inclusiv căutarea și analiza sculei de tăiere, comutarea vitezei axului, strângerea și deblocarea corpurilor de lucru în mișcare ale mașinii și diverse interblocări.

Unitatea de alimentare furnizează tensiunile și curenții constante necesare tuturor unităților CNC dintr-o rețea convențională trifazată. O caracteristică a acestui bloc este prezența stabilizatorilor de tensiune și a filtrelor care protejează circuitele electronice CNC de interferența care apare întotdeauna în rețelele industriale de energie.

Senzori de feedback (DOS)

DOS sunt concepute pentru a converti mișcările liniare ale corpului de lucru al mașinii în semnale electrice care conțin informații despre direcția și magnitudinea mișcărilor.

Întreaga varietate de DOS poate fi împărțită condiționat în unghiular (circular) și liniar. Circular DOS convertește de obicei unghiul de rotație al șurubului sau mișcarea corpului de lucru al mașinii printr-un angrenaj cu cremalieră și pinion. Avantajul DOS circular este independența lor față de lungimea de mișcare a corpului de lucru al mașinii, ușurința de instalare pe mașină și ușurința de operare. Dezavantajele includ principiul măsurării indirecte a deplasării corpului de lucru și, prin urmare, eroarea de măsurare.

Subiectul 1.6. Sarcini CNC

Dispozitivul CNC este dispozitivul de control în raport cu mașina. În același timp, este în sine un obiect de control atunci când interacționează cu mediul, care este operatorul, computerul de nivel superior etc. Dacă luăm în considerare din aceste poziții sarcinile pe care ar trebui să le rezolve, atunci se pot distinge următoarele sarcini:

O sarcină geometrică este interacțiunea CNC cu mașina pentru a controla modelarea piesei. Soluția la această problemă este afișarea informațiilor geometrice ale desenului într-un set de astfel de mișcări ale corpurilor de lucru ale mașinii, care materializează desenul într-un produs.

Sarcina logica este de a controla electroautomatica discreta, i.e. automatizarea operatiilor auxiliare la masina (prinderea sculei, schimbarea sculei etc.).

Provocarea tehnologică este de a gestiona fluxul de lucru și de a obține calitatea necesară a prelucrării pieselor la un cost mai mic.

Sarcina terminală este interacțiunea CNC cu mediul.

problema geometrica

Esența sarcinii geometrice poate fi definită astfel: să se afișeze informațiile geometrice ale desenului în agregatul unor astfel de mișcări de modelare ale mașinii-unelte care materializează desenul în produsul final. Fiecare mașină are propriul set de acționări electrice situate conform sistemului de coordonate. Acționările electrice sunt amplasate astfel încât să asigure prelucrarea pieselor din clasa corespunzătoare, adică. deplasarea sculei (sau piesei de prelucrat) de-a lungul ghidajelor.

De exemplu, la mașinile din grupul de strunjire, profilul piesei este format prin deplasarea sculei într-un singur plan, astfel încât mașinile din acest grup sunt echipate cu un set de două antrenări care deplasează unealta de-a lungul ghidajelor longitudinale și transversale.

Sarcina logica

Numeroase operatii auxiliare, numite si cele tehnologice, sunt automatizate pe masini moderne CNC. Acestea includ: schimbarea sculei, strângerea/desprinderea sculei, comutarea cutiei de alimentare, controlul mandrinei, răcirea, apărarea, lubrifierea etc. Toate aceste funcții sunt îndeplinite de un sistem de electroautomatică ciclică - un sistem de control automat al mecanismelor și grupurilor de mecanisme, al cărui comportament este determinat de un set de operații discrete cu relațiile de succesiune și paralelism. Mai mult, operațiunile individuale sunt inițiate de semnale electrice de comandă, iar condițiile pentru schimbarea lor se formează sub influența semnalelor informatoare care provin de la obiectul de control. Toate procesele ciclice complexe efectuate pe o mașină CNC pot fi reprezentate ca cicluri și operații de automatizare. Ciclul de automatizare al unei mașini CNC este o secvență de acțiuni numite de către unul dintre următoarele trei cuvinte de informare ale programului de control: „Viteza de mișcare principală”, „Funcția sculă”, „Funcția auxiliară”. Ciclul de automatizare constă din operații, iar o operație poate fi înțeleasă ca orice acțiune independentă a unui mecanism discret efectuată de un motor, deschis printr-un semnal de control independent, confirmat sau neconfirmat atunci când este închis printr-un semnal informator.

Cuvântul informativ „Viteza mișcării principale” începe cu adresa S, urmată de o combinație de numere care determină fie viteza de tăiere, fie viteza axului în diferite cazuri. Pentru a codifica viteza mișcării principale, se folosesc metodele desemnării directe, progresiile geometrice și aritmetice și metoda simbolică.

Metoda de desemnare directă este cea mai evidentă: cuvântul S800 înseamnă, de exemplu, apelarea unui ciclu care setează viteza la 800 min-1. Când se codifică prin metoda progresiei geometrice, frecvența de rotație este desemnată prin codul condiționat 00, .... 98, iar valorile adevărate formează o progresie geometrică: 0; 1,12; 1,25; 1,40; ...; 80.000.

Cuvântul informativ „Funcție instrument” începe cu o adresă T urmată de una sau două grupuri de cifre. În primul caz, cuvântul indică doar numărul sculei apelate, iar numărul de compensare pentru acest instrument este determinat de un alt cuvânt cu adresa D. În al doilea caz, al doilea grup de cifre specifică numărul lungimii sculei, decalaj de poziție sau diametru. De exemplu, în cuvântul Т1218: Т – adresa, 12 – numărul sculei; 18 - numărul corector.

Cuvântul informativ „Funcție auxiliară” definește diverse comenzi către mecanismele ciclice ale mașinii și CNC-ul însuși. Funcțiile auxiliare sunt setate cu cuvinte cu adresa M și o combinație condiționată de cod din două cifre 00, ..., 99. Unele funcții auxiliare utilizate în mod obișnuit sunt date în tabel. 1.2. Alte funcții auxiliare sunt introduse la crearea unei anumite mașini și a unui anumit dispozitiv CNC.

Control numeric mașinile de tăiat metal se numesc controlul corpurilor de lucru ale mașinii la prelucrarea piesei de prelucrat conform programului de control, care este o secvență de comenzi într-un cod alfanumeric (în formă simbolică) într-un limbaj special. Diferența fundamentală dintre sistemele CNC și sistemele de control considerate anterior constă în metoda de calcul a secvenței semnalelor de control și transmiterea acestora către corpurile de lucru ale mașinii.

În desen, informațiile tehnologice sunt prezentate sub formă de imagini grafice (contur), numere (dimensiuni), simboluri (rugozitate), text etc. În sistemele de control avute în vedere anterior, programul de procesare este încorporat în analogi fizici: copiatoare, came, opritoare de cursă, poziția mufelor panoului de patch-uri etc. Fabricarea acestora este un proces foarte laborios și este însoțită de erori în calculul profilul copiatorului și erorile la fabricarea acestora. La operare atacin copiatoarele se uzează, ceea ce introduce o eroare suplimentară.

În sistemele CNC, programul de control include:

Comenzi tehnologice asemănătoare comenzilor PLC (selectarea sculei, setarea vitezei axului și a vitezei de avans, pornire/oprire alimentare cu lichid de răcire etc.);

Comenzi geometrice pentru deplasarea corpului de lucru pe o anumită traiectorie care nu sunt disponibile în PLC (setarea coordonatelor pozițiilor succesive ale RO);

Comenzi pregătitoare care servesc la controlul dispozitivului de control în sine și la setarea modurilor de funcționare a acestuia.

Fiecare comandă este un set de simboluri și numere, ușor accesibile pentru înțelegerea unei persoane (tehnolog-programator de dispozitive CNC), care simplifică programarea și reduce numărul de erori din program. Mai jos sunt principalii termeni folosiți la programarea CNC-ului.

Partea punctul zero(partea zero) - un punct al părții ale cărui coordonate sunt luate ca zero în sistemul de coordonate asociat piesei. De la zeroul piesei, dimensiunile suprafețelor prelucrate sunt eliminate. Punctul zero al mașinii(zero mașină) - un punct din spațiu care are coordonate zero în sistemul de coordonate asociat cu mașina (de obicei coincide cu punctul de bază al dispozitivului de fixare). Axele de coordonate ale sistemului de mașini-unelte sunt de obicei paralele cu ghidajele mașinii și cu axa de rotație a arborelui

Orez. 6.4. Exemple de traiectorii calculate

Centru de scule - punct fix al sculei față de suport, pentru care se calculează traiectoria. Pentru un tăietor, acesta este vârful său, pentru un tăietor, este punctul de intersecție a axei tăietorului cu fața sa de capăt.

Sistemul de coordonate al mașinii este determinat de proiectarea mașinii și fiecare piesă poate avea unul sau mai multe sisteme de coordonate proprii, care sunt determinate pe baza confortului descrierii suprafețelor care urmează să fie prelucrate. Comenzile geometrice ale CN sunt setate în sistemul de coordonate al piesei și sunt transferate în sistemul de coordonate al mașinii în timpul execuției NC.

punct de start(mașină) - un punct din sistemul de coordonate al mașinii, folosit ca punct de pornire al operației NC, care leagă zeroul mașinii și zeroul piesei.

Traiectoria estimată - traiectoria centrului sculei, care se calculează din geometria suprafețelor prelucrate, ținând cont de geometria sculei. În cel mai simplu caz, traiectoria calculată coincide cu conturul piesei (de exemplu, la întoarcere, când centrul sculei este vârful sculei). Aceasta poate fi o curbă echidistantă (Fig. 6.4, a) sau o curbă mai complexă (Fig. 6.4, b).

Geometric de referință sau punct tehnologic - acesta este punctul traiectoriei calculate, la care se modifică legea care descrie traiectoria sau se schimbă condițiile de procesare.

Mai jos este cel mai simplu program din limbajul de programare CNC universal CLDATA (Catter Location Data - date despre poziția muchiei de tăiere) pentru strunjirea exterioară a unei suprafețe cilindrice și tăierea feței de capăt (Fig. 6.5) cu comentarii, compilate în conformitate cu standardul ISO.

Coordonatele punctelor de traiectorie sunt stabilite de la punctul zero al piesei, care în acest exemplu este punctul de intersecție a axei piesei cu capătul său drept, axa Z este îndreptată de-a lungul axei piesei la dreapta, axa X - de-a lungul razei.

Orez. 6.5. Schema de întoarcere a suprafeței cilindrice exterioare și de tăiere a feței de capăt pe o mașină CNC

N10 G90 G95 S670 M4 - coordonatele punctelor de traseu - absolute (G90), setare viteză ax: setați viteza de rotație (G95) 670 rpm (S670)), rotație în sens invers acelor de ceasornic (M4);

N15 GO X50 Z1.5 T1l M8 - apropiere rapidă a sculei: poziționarea (GO) a sculei cu codul 11 ​​(T11) la un punct cu coordonatele X = 50 mm (X50), Z = 1,5 mm (Z1.5), 1 , 5 mm - secțiune de intrare, porniți răcirea cu codul 8 (M8);

N20 Gl Z-10 F0.35 - cursa de lucru - strunjire: liniar

interpolare (G1) (traiectorie - segment de linie dreaptă) de la punctul anterior X = 50 mm, Z = 1,5 mm până la un punct cu aceeași coordonată X și coordonată Z - -10 mm (Z-10) cu avans axial S = 0 , 35mm/tur (F0.35);

N25 G95 S837 M4 - setarea turației axului: am setat turația (G95) 837 rpm (S837)), rotație din nou în sens invers acelor de ceasornic;

N30 Gl X56 F0.3 - cu fața în sus 5+1 mm: interpolare liniară (G1) până la punctul X = 56 mm, Z = -10 mm (X56) cu avans radial S = 0,3 mm/tur (F0. 3);

N35 GO X70 Z30 - retragere rapidă a sculei spre dreapta: poziționare în punctul X = 70 mm, Z = 30 mm (Z30);

N40 M02 - sfârșitul programului.

Programul este tastat pe o bandă perforată sau înregistrat pe o bandă magnetică sau disc, după care comenzile sunt introduse în CNC, decriptate, CNC-ul emite comenzi către corpurile de lucru ale mașinii, așteaptă finalizarea comenzii curente și trece la următorul. Fiecare comandă prevede executarea automată a unor acțiuni complexe de către sistemele de control al mașinii legate de deplasarea în timp a corpurilor de lucru în condiții de perturbări din mediul extern (fluctuații ale tensiunii de alimentare, duritatea piesei de prelucrat, frecare etc.) - Comenzile se execută secvenţial, trecerea la următoarea comandă este posibilă numai după finalizarea celei curente.

Bloc de program de control - parte a UE, realizată în ansamblu (aprovizionare cu scule, trecere etc.). bloc sau șeful programului de control - un set de cadre realizate cu o setare a sistemului tehnologic (exemplul considerat mai sus). Cadrul principal al programului de control- primul după oprirea prelucrării stabilește noile setări ale sistemului tehnologic necesare pentru continuarea procesării. Cadrele rămase ale blocului (capitolul) stabilesc o schimbare secvențială a setărilor definite de cadrul principal.

În ROM, CNC-ul este plasat sub formă de subrutine ale secvenței de semnale de control necesare pentru ca mașina să efectueze principalele acțiuni asociate cu prelucrarea piesei de prelucrat. CNC este un interpret care decodifică următoarea comandă NC și lansează subprogramul corespunzător pentru executarea acestei comenzi (de exemplu, subprogramul de control al apropierii rapide a sculei de punctul dorit G0), ducând la funcționarea releelor, ambreiajelor, comutatoare de deplasare etc. si asigurarea executiei diverselor comenzi tehnologice (schimbarea sculei, comutarea vitezei axului, miscarea etrierului etc.).

ciclu constant - o secvență frecventă de comenzi NC, concepută ca o subrutină CNC standard, care este apelată de o singură instrucțiune macro NC (de exemplu, subprograme pentru strunjirea unei suprafețe cilindrice, filetare, găurire). Utilizarea buclelor simplifică programarea și reduce lungimea NC.

Interpolator- blocul CNC responsabil cu calcularea coordonatelor punctelor intermediare ale traiectoriei pe care scula trebuie să o treacă între punctele specificate în NC. Interpolatorul are ca date de intrare o comandă NC pentru deplasarea sculei de la punctul de început la punctul final de-a lungul conturului sub forma unui segment de linie dreaptă, un arc de cerc etc., de exemplu:

N15 G0 X50 Z1.5 T1l M8 - apropiere rapidă în linie dreaptă;

N20 Gl Z-10 F0.35 - cursă de lucru în linie dreaptă.

Rezultatul funcționării interpolatorului este o succesiune de impulsuri de control pentru acționarea alimentărilor emise la momentul potrivit, care asigură viteza și cantitatea de mișcare necesare etrierului sau legile cerute. X(t), Y{ t), Z(t) modificări ale coordonatelor corpului de lucru în timp. Este interpolatorul care este maestru pentru sistemul de control automat al unității de alimentare cu mai multe coordonate, care reproduce traiectoria necesară.

Pentru a asigura acuratețea reproducerii traiectoriei de ordinul a 1 µm (precizia senzorilor de poziție și precizia de poziționare a etrierului sunt de aproximativ 1 µm), interpolatorul generează impulsuri de control la fiecare 5 ... 10 ms, ceea ce necesită viteză mare. din ea.

Pentru a simplifica algoritmul interpolatorului, un contur curbiliniu dat este de obicei format din segmente de linii drepte sau din arce de cerc și adesea pașii de mișcare de-a lungul diferitelor axe de coordonate sunt efectuate nu simultan, ci alternativ. Cu toate acestea, datorită frecvenței mari de emitere a acțiunilor de control și a inerției unităților mecanice de antrenare, traiectoria ruptă este netezită la un contur curbiliniu neted.

UE este compilat pe baza unor instrumente standard, instrumentul real are dimensiuni diferite și se uzează în timpul funcționării. Formarea unei noi versiuni a UE pentru fiecare instrument este laborioasă, stocarea unui număr mare de variante UE este incomod. La mașinile CNC, este oferită posibilitatea de corectare: setări CNC manual sau prin comenzi NC pentru o anumită unealtă. La executarea NC, fiecare comandă va fi ajustată automat pentru a ține cont de proeminența reală a sculei (prin translație paralelă) și de raza muchiei de tăiere (prin calculul echidistanței). Pe fig. 6.5 prezintă traiectoria vârfului sculei specificată în UE și traiectoria punctului de bază F suport de scule, deplasat în sus cu L X - offset freza de-a lungul axei X si dreptul la L z - surplombarea sculei de-a lungul axei Z

Este posibilă corectarea automată a traiectoriei ținând cont de vârful sculei (corecția în suspensie) sau corecția avansului cu o creștere inacceptabilă a forțelor de așchiere, a cuplului de antrenare a arborelui, a vibrațiilor (control adaptiv).În acest caz, are loc o corecție pe mai multe niveluri care se modifică în timpul procesării.

Sistemele CNC sunt împărțite în sisteme de poziție, efectuarea instalării corpului de lucru într-un punct dat din spațiu, iar traiectoria de mișcare este determinată de CNC-ul însuși și sisteme de contur, asigurarea deplasării corpului de lucru de-a lungul traiectoriei specificate în UE cu o viteză de contur dată.

Sistemele poziționale sunt tipice pentru operațiunile de găurire, sudare în puncte, tăiere, atunci când traiectoria nu contează, iar mișcarea se realizează de obicei în linie dreaptă, cu modificări alternative sau simultane ale coordonatelor.

Sistemele de conturare CNC sunt utilizate în tratarea suprafețelor la mașinile de strunjire și frezat, când suprafața necesară este reprodusă prin mișcarea îmbinată a sculei și piesei de prelucrat. Sistemele de contur CNC includ de obicei funcțiile sistemelor poziționale. Astfel, UE considerat mai sus a fost compilat pentru dispozitivul de control al conturului unui strung (traiectoria frezei în timpul cursei de lucru este stabilită de comanda G1), totuși, în UE există o comandă pentru apropierea rapidă a lucrării. corp (CO) tipic pentru sistemele poziționale.

Pentru sincronizarea rigidă a mișcării de-a lungul coordonatelor și rotirea axului în CNC, impulsurile de la senzorul de viteză de rotație al unității principale pot fi utilizate ca generator de ceas (în loc de cronometru în computer). Acționările mașinii sunt controlate în principal prin impulsuri, prin urmare CNC-ul este un dispozitiv cu impulsuri echipat cu un USO cu intrări și ieșiri de impulsuri.

Dezvoltarea rapidă a electronicii a dus la complicarea constantă a CNC. Cele mai simple sunt sistemele CNC din clasa NC (Control numeric).

Următoarea generație de CNC-uri au fost sisteme de clasă SNC (Stored Numeric Control) construite pe circuite integrate cu fiabilitate și capabilități mai mari și dimensiuni mai mici, ceea ce a dus la creșterea puterii comenzilor limbajului de intrare, simplificarea programării și reducerea dimensiunii NC. Sistemele din această clasă aveau RAM suficientă pentru a memora întregul NC; acest lucru a făcut posibilă introducerea NC în RAM o dată și executarea acestuia de mai multe ori atunci când procesează o serie de piese, performanța acestor sisteme s-a îmbunătățit semnificativ.

Utilizarea unui minicomputer de control ca CNC în locul unităților speciale de control a condus la crearea sistemelor de clasă DNC (Direct Numeric Control). Datorită costului ridicat al minicalculatorului din acele vremuri și a dimensiunilor sale mari, computerul era amplasat în afara zonei de procesare și controla mai multe mașini în același timp.

Utilizarea unui computer universal ca CNC a permis:

implementează algoritmi de control sub formă de programe de calculator, ceea ce a condus la flexibilitatea sistemului;

construiți UE din comenzi puternice folosind subprograme-cicluri, ceea ce simplifică programarea și face UE scurtă;

încărcați UE de pe o bandă perforată, disc magnetic sau transferați-le prin rețea dintr-o arhivă.

Odată cu apariția microcalculatoarelor, a devenit posibilă plasarea CNC-ului direct pe mașină în raport cu această mașină specială. Sistemele din această clasă se numesc CNC (Computer Numeric Control) și au următoarele caracteristici:

același tip de calculatoare sunt folosite pentru a controla o varietate de mașini, ceea ce face posibilă unificarea CNC-ului, reducerea costurilor acestora, creșterea fiabilității și simplificarea programarii CNC;

În cipul ROM sunt incluși algoritmi de control specifici mașinii, ceea ce asigură fiabilitatea stocării acestora și flexibilitatea CNC-ului datorită ușurinței înlocuirii unui cip ROM cu altul.

Conectarea, prin intermediul unei rețele de calculatoare, a sistemelor CNC individuale care controlează mașini-unelte, roboți, dispozitive de transport etc., cu un computer care stochează arhive CN și interconectează munca unităților individuale de echipamente CNC, a condus la la crearea unor sisteme de producție flexibile. În aceste sisteme, computerul central sincronizează funcționarea tuturor CNC-urilor incluse în FMS, monitorizează starea de sănătate a nodurilor, servește drept consolă pentru operator, este conectat printr-o rețea la sisteme de control de nivel superior: sisteme automate de control al producției (APCS) , sisteme automate de proiectare etc., care asigură aprovizionarea neîntreruptă cu materii prime, unelte etc.

Creșterea puterii calculatoarelor utilizate ca CNC-uri din clasa CNC a condus la crearea unor sisteme de clasă HNC (Handled Numeric Control) echipate cu un procesor puternic, un disc magnetic și un afișaj de înaltă calitate care permit introducerea manuală simplă și depanarea NC. pe mașină folosind instrumente auxiliare de programare.

Cu cât CNC-ul este mai puternic, cu atât mai puternici sunt operatorii limbajului său de introducere (până la CLDATA), cu atât NC-ul este mai scurt și mai clar, cu atât mai puține erori, cu atât mai ușoară programarea manuală și automată a CNC.

Compilarea unui NC pentru procesarea pieselor complexe necesită un programator înalt calificat, iar erorile din acesta duc la defecțiuni ale echipamentelor scumpe și la rănirea oamenilor. Prin urmare, programarea manuală este înlocuită cu una automată, în care o persoană, în dialog cu sistemul automat de programare CNC (SAP), instalat pe un computer de uz general, rezolvă problemele tehnologice, iar CAP realizează executarea detaliată a comenzilor pentru CNC.

Pe fig. 6.6 prezintă o diagramă de creare și execuție a unui program pentru CNC. Geometria piesei și informațiile tehnologice sunt specificate fie sub formă de operatori pentru descrierea datelor inițiale pentru SAP (de obicei una dintre variantele limbajului general acceptat APT), fie într-un dialog cu programul de pregătire a datelor prin reprezentarea geometriei. a piesei într-un editor grafic și selectarea informațiilor din tabelele și meniurile oferite de computer.

Orice SAP este un set de programe de programare, inclusiv programe precum preprocesor, procesor și postprocesor.

Preprocesorul SAP este proiectat pentru analiza preliminară a datelor inițiale. Procesorul SAP calculează traiectoria, punctele de referință și formează NC-ul, de obicei în CLDATA - limbajul de programare al unor CNC abstracte, luate ca standard. Dacă CNC-ul real al mașinii necesită NC în limba sa de intrare, NC este tradus în acea limbă în post-procesorul SAP. Apoi, CN este încărcat în CNC și executat.

Operatorii sunt decodați la rândul lor în dispozitivul de control (CU), care emite impulsuri de control după cum este necesar către controlerele unității de acționare principală, strângerea sculei etc. Comenzile geometrice sunt transmise către interpolator, care stabilește motorul de avans legile necesare pentru modificarea coordonaților centrului sculei. Corectorul ține cont de caracteristicile geometriei reale a sculei, după care impulsurile de control sunt alimentate la unitatea de alimentare.

În timpul procesării, senzorii corespunzători controlează funcționarea cuplajelor și acționărilor electrice, poziția etrierului, cuplul motorului principal, forțele de tăiere, nivelurile de vibrații etc.

SAP CNC se bazează pe bănci de date (DBD) care conțin următoarele componente:

Scheme și reglaje pentru prelucrarea suprafețelor tipice (strunjire exterioară/internă, filetare, canelare, găurire, frezare cu fante etc.);

Biblioteca celor mai simple elemente grafice pentru imagini geometrice (cercuri, elipse, dreptunghiuri, găuri, dinți, roți dințate etc.);

Caracteristicile tehnice ale mașinilor, instalațiilor, sculelor;

Date pentru calcularea modurilor de procesare; arhiva tranzițiilor, operațiunilor dezvoltate anterior;

Arhiva UE finalizată;

Arhivă de postprocesoare pentru diferite CNC.

Mașinile CNC și, prin urmare, SAP, sunt specializate în:

strunguri - 2-coordonate în planul XZ;

mașini de frezat, găurit - figurile tridimensionale cu 2,5 coordonate sunt date de o secțiune în plan X Y și înălțimea Z; Mașini cu 2,5 axe - asta înseamnă că două coordonate sunt controlate în același timp (Xși Y), după care procesarea în planul XOU se oprește și rearanjarea este efectuată de-a lungul axei Z într-un nou plan XOY.

centre de prelucrare cu instrumente multiple de găurit și alezat - 3 coordonate.

SAP vă permite să simulați și să afișați pe ecran traiectoria sculei și procesul de îndepărtare a metalului, ceea ce este convenabil pentru controlul NC. SAP permite corectarea manuală a UE în orice etapă de pregătire.

întrebări de test

1. Ce forme de reprezentare a algoritmului cunoașteți?

2. Care este scopul sistemului de operare?

3. Care este scopul testării programului? (Alege răspunsul corect):

a) demonstrarea performanței programului către client;

b) identificarea erorilor și neajunsurilor din program în condiții „incomode”;

c) verificarea funcţionării programului în condiţii tipice.

4. Care este diferența dintre un PLC și un computer de control?

5. Care este diferența dintre un PLC și un CNC?

Întrebări pentru examen

1. Software de calculator

2. Algoritmi (Diagrama bloc a algoritmului de calcul al valorii medii)

3. Sistem de operare al computerului

4. Programe (Program de mediere)

5. Controlere logice programabile

6. Sisteme de control numeric

Orez. 6.6. Schema de pregătire și execuție a programului de control al mașinii CNC

Există multe CNC SAP, dintre care cele mai simple oferă introducerea datelor inițiale în limbajul de intrare de tip APT, calculul traiectoriilor, generarea NC pe CLDATA și traducerea acestuia (dacă este necesar) în limbajul de intrare al CNC. SAP mai complexe sunt capabili, în dialog cu tehnologul, în funcție de desenul piesei, realizat pe unul dintre pachetele standard de desen de mașină, să formeze un proces tehnologic, să proiecteze operații individuale cu alegerea mașinii, dispozitivului, sculei necesare. , calculați succesiunea de tranziții și treceri, calculați moduri de procesare etc.

Utilizarea SAP, creat cu participarea și pe baza experienței unor tehnologi-programatori calificați, simplifică foarte mult programarea CNC și îmbunătățește calitatea programelor, ceea ce creează premisele pentru utilizarea pe scară largă a echipamentelor CNC.

SISTEME DE CONTROL NUMERICAL A PROGRAMELOR MAȘINILOR

Structura sistemelor CNC

În termeni generali, structura complexului de mașini CNC poate fi reprezentată ca trei blocuri, fiecare dintre ele își îndeplinește sarcina: un program de control (NC), un dispozitiv CNC (CNC) și mașina în sine (Fig. 1.1).

Orez. 1.1. Diagrama funcțională a controlului mașinii CNC

^ COMPLEX „MAȘINĂ CNC”

Toate blocurile complexului funcționează interconectate într-o singură structură. Program de control conține o descriere codificată extinsă a tuturor etapelor formării geometrice și tehnologice a produsului. Această descriere nu ar trebui să permită interpretări ambigue. În dispozitivul CNC, informațiile de control sunt transmise în conformitate cu UE și apoi utilizate în ciclul de calcul. Rezultatul este formarea de comenzi operaționale în timp real al mașinii.

Mașinărie este principalul consumator de informații de control, partea executivă, obiectul controlului, iar în sens constructiv - structura de susținere, pe care sunt montate mecanisme cu control automat, adaptate să primească comenzi operaționale de la CNC. Aceste mecanisme includ, în primul rând, cele care sunt direct implicate în modelarea geometrică a produsului. În funcție de numărul de coordonate de mișcare specificat de mecanismele de alimentare, se formează un sistem de coordonate de procesare. Sistemul de coordonate poate fi plat, spațial tridimensional, spațial multidimensional. Funcționalitatea unui sistem CNC real (CNC) este determinată de gradul de implementare a unui număr de funcții la controlul echipamentului. Luați în considerare o scurtă descriere a acestor funcții.

^ Introducerea și stocarea software-ului de sistem(SPO). Software-ul liber include un set de programe care reflectă algoritmii de funcționare a unui anumit obiect. În CNC-ul claselor inferioare, software-ul open source este încorporat structural și nu poate fi modificat, iar CNC-ul poate controla doar acest obiect (de exemplu, numai mașinile unui grup de strunjire cu două coordonate). În sistemele multifuncționale care asigură controlul asupra unei clase largi de obiecte, la configurarea sistemului de control pentru rezolvarea unei anumite game de sarcini, software-ul open source este introdus din exterior. Acest lucru este necesar deoarece diferitele obiecte au diferențe în algoritmii de modelare în ceea ce privește numărul de coordonate de control, viteze și accelerații ale mișcării sculei. O varietate de tipuri de unități și compoziția comenzilor tehnologice ale obiectelor conduc la diferențe în numărul și natura semnalelor de schimb.

În dispozitivele de control multifuncționale autonome, software-ul open source este introdus de pe o bandă perforată, de pe o dischetă, de pe un disc compact (CD) și în dispozitive automate (ca parte a unui sistem de control automat al procesului, GAP,) - printr-un canal de comunicare cu un computer de nivel superior. Desigur, software-ul open source este stocat în memoria sistemului până când obiectul de control se schimbă. La înlocuirea unui obiect de control (de exemplu, în locul unui strung, un robot industrial este conectat la CNC), este necesar să se introducă programe noi (SPO) în CNC care să determine algoritmii de funcționare a acestui nou obiect.

Este necesar să se facă distincția între software-ul open source și programele de control: software-ul open source rămâne neschimbat pentru un anumit obiect de control, iar UE-urile se modifică în timpul fabricării diferitelor piese pe același obiect. În CNC-urile multifuncționale, memoria pentru stocarea STR-urilor trebuie să fie nevolatilă, adică. salvați informațiile în cazul unei căderi de curent.

^ Introducerea și stocarea UE. Programul de control poate fi introdus în CNC de la panoul de control, de pe o dischetă sau prin canale de comunicație cu un computer de nivel superior. Memoria de stocare NC, care este de obicei reprezentată în codul ISO, trebuie să fie nevolatilă. În CNC-urile de clasă superioară, NC-ul este de obicei introdus imediat și în întregime și stocat în memoria RAM a sistemului. CNC-urile puternice ale computerului vă permit să înregistrați și să stocați un număr mare de programe NC în memoria computerului dumneavoastră.

^ Interpretarea cadrului. Programul de control este format din componente - cadre. Dezvoltarea cadrului următor necesită o serie de proceduri preliminare numite interpretare a cadrului. Pentru continuitatea controlului de contur al procedurii de interpretare i Primul cadru trebuie implementat în timpul controlului obiectului de către i- al-lea cadru. Cu alte cuvinte, sistemul de control trebuie să fie pregătit pentru emiterea imediată (fără întreruperi de citire și recunoaștere a cadrelor) a comenzilor de control în conformitate cu comenzile din cadrul următor după executarea comenzilor încorporate în cadrul curent.

Interpolare. Sistemul de control trebuie să asigure, cu acuratețea cerută, recepția (calculul) automată a coordonatelor punctelor intermediare ale traiectoriei elementelor obiectului controlat în funcție de coordonatele punctelor extreme și a funcției de interpolare specificată.

^ Controlul unității de alimentare. Complexitatea controlului depinde de tipul de unitate. În cazul general, problema se reduce la organizarea sistemelor digitale de urmărire a poziției pentru fiecare coordonată. Intrarea unui astfel de sistem primește coduri (cod) corespunzătoare rezultatelor interpolării. Aceste coduri trebuie să corespundă poziției de-a lungul coordonatei (liniare sau unghiulare) a obiectului în mișcare. Determinarea poziției reale a unui obiect în mișcare și raportarea acestuia către sistemul de control sunt efectuate de senzori de feedback. Pe lângă controlul în modul de mișcare de-a lungul unei traiectorii date, este, de asemenea, necesar să se organizeze câteva moduri auxiliare: coordonarea sistemului de control al conducerii cu poziția adevărată a senzorilor de feedback, setarea sistemului de acționare la un zero fix al mașinii, controlul depășirii valorilor admisibile ale coordonatelor, ieșirea automată a unităților în modul de frânare conform anumitor legi etc.

^ Controlul conducerii mișcării principale. Controlul asigură pornirea și oprirea unității, stabilizarea vitezei și, în unele cazuri, controlul unghiului de rotație ca coordonată suplimentară.

^ Control logic. Acesta este controlul nodurilor tehnologice de acțiune discretă, ale căror semnale de intrare produc operații precum „activare”, „dezactivare”, iar semnalele de ieșire stau „pornit”, „oprit”. Recent, au apărut CNC-uri de cel mai înalt nivel, care posedă proprietățile logicii non-standard, un fel de nivel intelectual ridicat.

^ Corectarea dimensiunilor sculei. Corecția NC pentru lungimea sculei este redusă la transferul paralel de coordonate, de exemplu. decalaj. Luând în considerare raza reală a sculei se reduce la formarea unei astfel de traiectorii, care este echidistantă de cea programată. Într-un număr de CNC-uri de nivel înalt, este posibil să corectați și să luați în considerare în NC până la 15 parametri diferiți ai sculei.

^ Implementarea ciclurilor. Alocarea secțiunilor repetitive (standard) ale programului, numite cicluri, este o metodă eficientă de reducere a NC. Așa-numitele cicluri fixe sunt tipice pentru anumite operații tehnologice (găurire, frezare, găurire, filetare etc.) și se regăsesc la fabricarea multor produse. La dezvoltarea unui UE, ciclurile fixe sunt indicate în program, iar procesarea lor este efectuată în conformitate cu o subrutină specifică stocată în memoria sistemului de control de către sistemul software sau o diagramă structurală. Într-un CNC de nivel înalt, până la 500 de cicluri și subrutine standard pot fi stocate în memoria computerului de control și, prin urmare, pot fi utilizate rapid.

Ciclurile tehnologice de program corespund secțiunilor repetate ale unei piese date. Aceste cicluri din anumite sisteme de control pot fi, de asemenea, alocate și introduse în memoria de control a sistemului de control, iar atunci când sunt repetate în conformitate cu comenzile NC, pot fi implementate prin apelarea lor din memoria principală.

^ Schimbarea sculei. Această funcție este tipică pentru mașinile multifuncționale și multifuncționale. Sarcina de a schimba o unealtă are în general două faze: căutarea unui cuib de magazin cu unealta necesară și înlocuirea unealtei uzate cu una nouă. În GAP cu un depozit de scule există sisteme complexe de alimentare (înlocuire) automată a sculelor pentru magaziile de mașini-unelte.

^ Corectarea erorilor mecanice și de măsurare dispozitive. Orice unitate de prelucrare specifică (adică un obiect de control) poate fi certificată folosind instrumente de măsurare cu o clasă de precizie suficient de mare. Rezultatele unei astfel de certificări sub formă de tabele de erori (eroare intra-pas, eroare acumulată, reacție, erori de temperatură) sunt introduse în memoria sistemului de control. Când sistemul funcționează, citirile curente ale senzorilor unităților sunt corectate de datele din tabelele de erori. Sistemele de nivel înalt au complexe de control și măsurare încorporate care controlează principalii parametri ai mașinii în așa-numitul fundal. Rezultatele controlului sunt imediat utilizate pentru a efectua corecțiile necesare.

^ Controlul adaptiv al procesării. Pentru implementarea unui astfel de control, informațiile necesare sunt obținute de la senzori special instalați, care măsoară momentul de rezistență la tăiere sau componentele forțelor de tăiere, puterea de antrenare a mișcării principale, vibrațiile, temperatura, uzura sculei etc. adesea, adaptarea se realizează prin modificarea vitezei de contur sau a vitezei de antrenare a mișcării principale.

^ Acumularea de informații statistice. Informațiile statistice includ fixarea orei curente și a timpului de funcționare a sistemului și a nodurilor sale individuale, determinarea factorului de încărcare a echipamentului, contabilizarea produselor fabricate, fixarea parametrilor individuali ai acestuia etc.

^ Control automat încorporat. Organizarea unui astfel de control în zona de procesare este deosebit de relevantă pentru GAP. Controlul continuu asupra dimensiunilor formate ale piesei de prelucrat este una dintre sarcinile principale de îmbunătățire a calității prelucrării.

^ Caracteristici suplimentare. Funcțiile suplimentare includ următoarele: schimbul de informații cu un computer de nivel superior, controlul coordonat al echipamentelor modulului tehnologic, controlul elementelor unui sistem automat de transport și depozitare, controlul dispozitivelor externe, comunicarea cu operatorul, diagnosticarea tehnică a echipamentelor tehnologice și sistemul CNC propriu-zis, optimizarea modurilor și ciclurilor individuale ale procesului tehnologic etc.

^ STRUCTURA INFORMAȚIALĂ A MAȘINILOR CNC

CNC cuprinde mijloacele implicate în desfășurarea acțiunilor de control asupra organelor executive ale mașinii și a altor mecanisme conform unui program dat, mijloacele de realizare și control al acțiunii corecțiilor externe și adaptive, precum și mijloacele de diagnosticare și monitorizarea performanței CNC și a mașinii în timpul fabricării piesei. Mașina-uneltă CNC trebuie să includă: mijloace tehnice; software (pentru sisteme de control programabile); documentatia operationala.

Mijloacele tehnice ale sistemului de control includ: partea computational-logica (inclusiv dispozitive de stocare de diverse tipuri pentru sisteme programabile); mijloace de formare a influențelor asupra corpurilor executive ale mașinii (acționări ale alimentărilor și mișcarea principală, dispozitive executive ale electroautomatei etc.); mijloace de comunicare cu surse de informații despre starea obiectului controlat (transductoare de măsură de diverse tipuri, dispozitive de control, adaptare, diagnosticare etc.); mijloace care asigură interacțiunea cu sisteme externe și dispozitive periferice (canale de comunicare cu calculatoare de cel mai înalt rang etc.). Mijloace tehnice, incluse în CNC sunt de obicei proiectate structural în formă dispozitiv offline- UCHPU.

Principalele caracteristici de clasificare ale CNC sunt nivelul de complexitate al echipamentului controlat și numărul de axe conectate prin rezolvarea în timp a unei singure probleme de interpolare. Pe această bază, mașinile CNC sunt împărțite în următoarele grupuri:

• 
  CNC cu modelare dreptunghiulară de-a lungul unei axe de coordonate;
• 
  CNC cu modelare contur cu un set limitat de funcții de-a lungul a două sau trei axe de coordonate (canale de informare);
• 
  CNC cu funcționalitate extinsă pentru echiparea mașinilor multifuncționale și a mașinilor cu modelare volumetrică complexă de-a lungul a patru până la cinci axe de coordonate (canale de informații);
• 
  CNC cu funcționalitate extinsă, inclusiv sarcini speciale de control, pentru echiparea mașinilor grele și unice și a modulelor de mașini cu 10-12 axe de coordonate (canale de informații).

Complexitatea structurii sistemului de control este determinată de caracteristicile informaționale și este estimată de numărul și natura canalelor de informare utilizate în funcționarea sistemului. Datorită faptului că scopul informațional al dispozitivelor și elementelor lor incluse în sistemul de control este diferit, acestea sunt alocate diferitelor ranguri ierarhice. De obicei, mașinile CNC au o structură cu două sau trei ranguri, oferind în același timp acces la ranguri superioare pentru a lucra ca componente ale FMS, linii automate, secțiuni și alte complexe de producție.

În analiza structural-informaţională a sistemului de control se adoptă o anumită distribuţie a nivelurilor şi canalelor informaţionale.

Nivelul 0 este o combinație de factori precum temperatura, calitatea materialelor, datele de instrumentare etc.

Clasamentul de nivel 1 - aceștia sunt convertoare care formează informații despre canal:

În funcție de poziția organelor executive ale mașinii,

Prin parametri tehnologici și dimensionali care caracterizează starea sistemului tehnologic;

• 
  conform parametrilor perturbaţiilor introduse în sistemul tehnologic;
• 
  prin acuratețea piesei prelucrate pe mașină;
• 
  privind înlocuirea dispozitivelor de fixare, unelte și pregătirea mașinii;
• 
  să monitorizeze cursul corect al procesului de tăiere și să înregistreze problemele care apar, precum și să dezvolte modalități de eliminare a acestora.

Nivelul de rang al 2-lea este un set de acționări și actuatoare reglabile executive ale mașinii:

de bază, realizarea programului de mișcare a organelor executive,

auxiliar, executarea diferitelor tipuri de comenzi tehnologice, inclusiv cu ajutorul unui robot

adiţional, destinate mișcărilor de reglare și corectare.

Nivelul 3 - nivelul mijloacelor tehnice ale sistemului de control.

Nivelurile 4 și rangurile superioare depășesc controlul și mașina. Nivelul rangului 4 include, de exemplu, un computer extern.

În cel mai general caz, mașinile-unelte CNC au o structură cu trei ranguri.

Clasificarea dispozitivelor CNC

Toate firele de control ale mecanismelor automate ale mașinii converg către CNC. Din punct de vedere structural, CNC este proiectat ca o unitate electronică autonomă cu un dispozitiv de intrare NC, o parte de calcul, un canal de comunicare electrică cu mecanismele automate ale mașinii.

Aspectul CNC este determinat în mare măsură de panoul de control, din care se selectează unul dintre următoarele moduri de control al mașinii: manual, setare, semi-automat, automat; programul este corectat în perioada de depanare, se introduce o corecție, se monitorizează executarea comenzilor și se monitorizează funcționarea corectă a mașinii și a dispozitivului CNC în sine etc. Panoul de control CNC (telecomandă), la rândul său, este determinate de sistemul de programare adoptat pentru acest aparat, semne caracteristice ale sistemului de control program adoptat, clasa CNC.

În conformitate cu clasificarea internațională, toate CNC-urile în funcție de nivelul de capabilități tehnice sunt împărțite în următoarele clase principale: NC (Control numeric); SNC (Control numeric stocat); CNC (Control numeric computerizat); DNC (Control numeric direct); HNC (Control numeric manipulat); VNC (Control numeric vocal).

Analiza structurală și informațională a acestor sisteme este destul de complicată, deși face posibilă evidențierea prezenței anumitor elemente funcționale și canale de informare în ele. Clasificarea CNC-urilor reale este, de asemenea, condiționată, deoarece implementarea funcțiilor CNC poate fi astfel încât versiunea reală a sistemului de control să fie o sinteză a caracteristicilor individuale ale sistemelor de diferite clase. Acest lucru este valabil mai ales pentru CNC cu caracteristici de clasă DNC, care sunt implementate ca sisteme de clasă DNC-NC, DNC-SNC, DNC-CNC iar altele la clasa CNC CNC, care sunt implementate ca sisteme VNC, CNC-HNC si etc.

SISTEME DE CLASA NCȘi SNC

Masini-unelte echipate cu clase CNC NCși SNC, sunt încă disponibile în practica întreprinderilor, dar lansarea sistemelor acestor clase a fost deja întreruptă. Acestea sunt cele mai simple sisteme de control cu ​​un număr limitat de canale de informare. Ca parte a acestor sisteme, nu există un computer operațional, iar întregul flux de informații este de obicei închis la nivelul rangului 3. Semn extern al claselor CNC NCși SNC este o modalitate de a citi și de a elabora UE.

^ Sisteme de clasă NC.

În sistemele de clasă NC citirea cadru cu cadru a benzii perforate în timpul ciclului de prelucrare al fiecărei piese de prelucrat. sisteme de clasă NC operați în următorul mod. După pornirea mașinii și a CNC-ului, se citesc primul și al doilea bloc al programului. Imediat ce termină de citit, mașina începe să execute comenzile primului cadru. În acest moment, informațiile celui de-al doilea bloc de program se află în memoria CNC-ului. După executarea primului cadru, mașina începe să elaboreze al doilea cadru, care pentru aceasta este scos de pe dispozitivul de memorie. În procesul de elaborare a celui de-al doilea cadru de către mașină, sistemul citește al treilea cadru al programului, care este introdus în dispozitivul de stocare eliberat de informațiile celui de-al doilea cadru și așa mai departe.

Principalul dezavantaj al modului de operare considerat este că, pentru a procesa fiecare piesă următoare dintr-un lot, sistemul CNC trebuie să citească din nou toate cadrele benzii perforate; în procesul unei astfel de citiri, deseori apar defecțiuni din cauza insuficientei. funcționarea fiabilă a cititoarelor CNC. Ca rezultat, piesele individuale dintr-un lot pot fi defecte. În plus, cu acest mod de funcționare, banda perforată se uzează rapid și se murdărește, ceea ce crește și mai mult probabilitatea erorilor de citire. În cele din urmă, dacă blocul conține acțiuni pe care mașina le efectuează foarte repede, atunci CNC-ul poate să nu aibă timp să citească următorul bloc în acest timp, ceea ce duce și la eșecuri.

Momentan clasa CNC ^NC nu mai sunt emise.
sisteme de clasă SNC.

Aceste sisteme păstrează toate proprietățile sistemelor de clasă NC, dar diferă de ele printr-o cantitate crescută de memorie. sisteme de clasă SNC vă permit să citiți toate blocurile programului și să plasați informațiile într-un dispozitiv de stocare în masă. Banda perforată este citită o singură dată înainte de prelucrarea întregului lot de piese identice și, prin urmare, se uzează puțin. Toate spațiile sunt procesate în funcție de semnalele de la dispozitivul de stocare, ceea ce reduce dramatic probabilitatea defecțiunilor și, în consecință, respingerea pieselor. Momentan clasa CNC SNC nu mai sunt emise. Cu toate acestea, schema de funcționare a acestor sisteme este foarte orientativă și determină esența controlului programului. La operarea unei mașini controlate de un sistem NC sau SNC, programul codificat este introdus pe bandă perforată. În plus, comenzile individuale pot fi introduse din panoul de control CNC sau din panoul de control al mașinii. Informațiile de pe banda perforată prin blocurile de intrare și decodare intră în memorie. Când mașina funcționează în modul automat, comenzile programului procesate de interpolator sunt trimise la unități prin unitățile de control. Viteza unităților este controlată în funcție de datele sistemului de feedback, iar deplasările pentru antrenările de alimentare sunt controlate în funcție de datele senzorilor de deplasare PD.
SISTEME DE CLASA CNC, DNC, HNC

Dezvoltarea tehnologiei informatice, reducerea dimensiunii elementelor sale, extinderea funcționalității au făcut posibilă crearea unui CNC bazat pe un computer, instalând tehnologie computerizată puternică direct pe mașina-uneltă din magazinele de producție. Noile sisteme au combinat funcțiile de control al mașinii și soluția pentru aproape toate sarcinile de pregătire a CN.

^ Sisteme de clasă CNC

Baza clasei CNC CNC sunteți:

• 
  un computer programat pentru a efectua funcții de control numeric,
• 
  blocuri de comunicații cu unități de coordonate, blocuri pentru emiterea comenzilor tehnologice în secvența logică necesară,
• 
  comenzi și indicații ale sistemului,
• 
  canale de schimb de date cu computerul central al nivelului superior.

În sistemele de clasă CNC este posibilă în perioada de funcționare schimbarea și corectarea atât a UE pentru prelucrarea piesei, cât și a programelor de funcționare a sistemului în sine pentru a ține cont cât mai mult de caracteristicile acestei mașini. Fiecare dintre funcțiile efectuate este asigurată de propriul set de subrutine. Subrutinele sunt legate printr-un program comun de dispecer de coordonare, care oferă interacțiune flexibilă a tuturor blocurilor de sistem.

Complexul software al sistemului de control poate fi construit pe o bază modulară. Principalele module ale unui astfel de sistem sunt:

• 
  Program de control al încărcării UE, inclusiv subrutine pentru intrare și decodare a cadrelor;
• 
  program de control al mașinii, incluzând o subrutină pentru controlul mișcărilor de coordonate și o subrutină pentru executarea comenzilor tehnologice.

Programul de control al mișcării în coordonate constă din blocuri de interpolare, setare viteză, control rapid de trecere, iar aceste blocuri, la rândul lor, includ următoarele module:

• 
  program de pregătire a datelor;
• 
  program manager de organizare;
• 
  driverele sunt operatori standard pentru lucrul cu dispozitive externe.

La stocarea sistemului CNC UE poate fi introdus complet nu numai de pe o dischetă sau printr-un canal de comunicare extern, ci și în cadre separate - manual din panoul de control CNC. Cadrele programului pot înregistra nu numai comenzi pentru setarea mișcărilor individuale ale corpurilor de lucru, ci și comenzi care stabilesc grupuri întregi de mișcări, numite cicluri constante, care sunt stocate în dispozitivul de stocare al SPU. Un număr de sisteme au o bibliotecă de programe standard, SAP încorporat etc. Acest lucru duce la o scădere bruscă a numărului de personal PM, la o reducere a timpului de pregătire a acestuia și la o creștere a fiabilității mașinii.

sisteme de clasă ^ CNC fac posibilă pur și simplu rafinarea și depanarea UE-urilor și editarea lor într-un mod de dialog folosind introducerea manuală a informațiilor și afișarea acesteia, precum și obținerea unui program editat și testat pe un disc magnetic (dischetă), etc. În procesul de lucru, sunt permise o varietate de tipuri de corecții.

Avantajele sistemelor de clasă CNC:

cost scăzut,

dimensiuni mici,

fiabilitate ridicată,

multe CNC-uri din această clasă au software care poate fi folosit pentru a lua în considerare și corecta automat erorile constante ale mașinii și, prin urmare, influențează setul de factori care determină precizia prelucrării,

utilizarea sistemelor de monitorizare și diagnosticare crește fiabilitatea și performanța mașinilor CNC ale clasei ^ CNC.

Unele clase CNC CNC au programe speciale de testare pentru a verifica performanța tuturor părților structurale ale sistemului. Aceste programe de testare sunt elaborate de fiecare dată când dispozitivul este pornit și, dacă toate piesele sunt în stare bună, este generat un semnal că sistemul este gata de funcționare. În timpul funcționării mașinii și CNC-ului, programele de testare sunt procesate pe părți în așa-numitul mod de fundal, fără a interfera cu dezvoltarea NC-ului principal. În cazul unei defecțiuni, codul acesteia apare pe panoul de indicare a luminii, apoi, folosind codul din tabel, se determină locația și cauza defecțiunii. În plus, sistemul detectează erori asociate cu funcționarea necorespunzătoare a dispozitivului sau cu depășirea condițiilor termice, vă permite să găsiți tensiunea pentru sursa de alimentare și alți parametri.

O parte integrantă a clasei CNC CNC este o memorie încorporată extinsă care poate fi utilizată ca arhivă UE.

Un mijloc foarte important de optimizare a conexiunii dintre CNC și mașină este introducerea în memorie a parametrilor sau constantelor mașinii. Cu ajutorul acestor constante, restricțiile asupra zonei de procesare pot fi luate în considerare automat, se stabilesc cerințele pentru dinamica antrenărilor specifice, se formează traiectorii de fază de accelerare și decelerare, se iau în considerare caracteristicile specifice ale cutiilor de viteze, unitățile de alimentare, erorile sistematice ale acestor angrenaje sunt compensate etc.

Reprezentarea reală a CNC CNC de nivel înalt presupune prezența a două console - un panou de operator și o consolă a mașinii, o combinație de blocuri CNC cu un controler programabil, un tip separat de sistem de control al avansului și al axului. Sistemul se distinge prin programare simplă și confortul utilizatorului, oferă tot felul de funcții ale unui CNC modern, sisteme de corecție îmbunătățite pentru compensarea jocului, erori de sistem de măsurare, erori de cursă șurubului, erori NC, are un set de cicluri standard pentru programare, un sistem universal. interfață etc.

^ Sisteme de clasă DNC

sisteme de clasă DNC poate fi controlat direct de unitățile de pe computerul central, ocolind cititorul mașinii. Cu toate acestea, prezența unui computer nu înseamnă că necesitatea unei mașini-unelte CNC este complet eliminată. Într-unul dintre cele mai comune sisteme DNC fiecare tip de echipament de pe șantier își păstrează clasele CNC NC, SNC, CNC. Normal pentru o astfel de secțiune este modul de funcționare cu control computerizat, dar în cazul unei defecțiuni temporare a computerului, o astfel de secțiune rămâne operațională, deoarece fiecare tip de echipament poate funcționa folosind o dischetă pregătită în prealabil în cazul unei de urgență.

În funcțiune DNC include gestionarea altor echipamente ale secției automatizate, de exemplu, un depozit automatizat, un sistem de transport și roboți industriali, precum și rezolvarea unor sarcini organizatorice și economice de planificare și programare a lucrărilor șantierului. O parte integrantă a software-ului și a suportului matematic DNC poate exista un sistem specializat pentru automatizarea pregătirii UE. Editarea UE în DNC este posibil pe un computer extern pe care se realizează pregătirea automată a UE, pe un computer care controlează un grup de mașini-unelte și pe un computer încorporat în CNC-ul unei anumite mașini. În toate cazurile, UE-urile pregătite și editate pentru echipamentele de șantier sunt stocate în memoria computerului a grupului de control al mașinilor, de unde sunt transmise către mașini prin canale de comunicație.

^ Sisteme de clasă HNC

Clasa operațională CNC HNC permite introducerea manuală a programelor în memoria electronică a calculatorului CNC direct din consola acestuia. Un program format dintr-un număr suficient de mare de cadre este ușor de tastat și corectat folosind tastele sau comutatoarele de pe panoul de control CNC. După depanare, se fixează până la sfârșitul procesării unui lot de piese identice. Clasa inițială CNC HNC, având o schemă simplificată, în unele cazuri nu avea capacitatea de a face corecții, memorie tampon și alte elemente.

CNC de clasă modernă ^HNC construit pe baza celor mai bune CNC din clasa CNC, care diferă doar formal de acestea din urmă prin absența dispozitivelor pentru introducerea UE din bandă perforată. Dar clasa CNC HNC au un dispozitiv de intrare pentru conectarea dispozitivelor externe. Cele mai recente modele din clasa CNC HNC au o capacitate de memorie crescută a microcalculatorului încorporat. Astfel de dispozitive permit programarea de pe consola CNC în modul dialog și utilizarea unei arhive mari de subrutine standard stocate în memoria microcomputerului încorporat. Aceste subrutine sunt apelate pe ecranul de afișare printr-o comandă de la telecomandă, pe ecran sunt afișate atât schema de procesare, cât și textul cu o listă a datelor necesare pentru a fi introduse în CNC în funcție de subprogramul selectat.

Clasele CNC CNC, DNC, HNC de asemenea asigură selecția automată a sculelor dintre cele disponibile în atelierul de mașini, determină modurile de prelucrare a sculei selectate pentru piesele din diverse materiale, găsesc succesiunea optimă a operațiilor etc. - sau lucrări preliminare speciale de natură tehnologică. Acest lucru, desigur, impune cerințe sporite asupra pregătirii profesionale a operatorului de mașini CNC. Un număr de CNC-uri din această clasă permit programarea în paralel cu funcționarea mașinii conform unui program elaborat anterior și stocat în memoria CNC, ceea ce elimină timpul de nefuncționare al mașinii.

Clasele CNC CNC, DNC, HNC se referă la dispozitive cu structură variabilă. Principalii algoritmi pentru funcționarea acestor dispozitive sunt stabiliți de software și pot fi modificați pentru diferite condiții, ceea ce face posibilă reducerea numărului de modificări CNC și accelerarea dezvoltării acestora, inclusiv CNC cu algoritmi de auto-ajustare. CNC-urile din aceste clase au structura unui calculator și au trăsăturile caracteristice ale unui computer. CNC-ul trebuie să fie programat corespunzător pentru a funcționa. Pentru aceasta, astfel de sisteme au software special și software matematic, care este un complex de algoritmi pentru procesarea informațiilor primite sub formă de UE. Software-ul matematic poate fi introdus în sistem prin intermediul dispozitivului de intrare, precum și prin UE principal. Apoi sistemul CNC aparține clasei liber programabile. În alte cazuri, software-ul este încorporat în memoria permanentă a sistemului în stadiul fabricării acestuia. Cu toate acestea, în toate cazurile, există oportunități de schimbare, completare, îmbogățire a acestui software, astfel încât astfel de CNC-uri au o mare flexibilitate și capacitatea de a se extinde funcțional.

Posibilități de clase moderne CNC CNC, DNC, HNC nelimitat și determinat doar de capacitățile computerelor utilizate în ele.

sisteme de clasa VNC

CNC-urile din clasa VNC vă permit să introduceți informații direct prin voce. Informațiile primite sunt convertite în UE și apoi afișate pe afișaj sub formă de grafică și text, ceea ce asigură controlul vizual al datelor introduse, corectarea și procesarea acestora. Introducerea de informații prin vorbire este introdusă în robotică în mod deosebit de activ; În sistemele de control al roboților, se folosesc două metode de conversie a semnalelor vocale în comenzi: „sinteza prin reguli” sau „sinteza prin eșantioane”.

În primul caz, introducerea vorbirii este implementată numai dacă există reguli stocate în memoria consolei operatorului. Este dificil să obțineți o calitate înaltă aici din cauza capacității limitate de stocare și a complexității programelor de mesagerie vocală. Sistemul conține un dispozitiv de stocare pentru stocarea codurilor de text pentru mesaje, un convertor de text și un sintetizator. Convertorul de text traduce semnalele audio ale textului în caractere fonetice și efectuează analiza. Simbolurile primite sunt folosite ca semne de cod pentru organizarea programului de control.

Cu metoda „sintezei prin mostre”, sintetizatorul se bazează pe un model liniar de producție a vorbirii bazat pe generatoare principale de curent, un filtru liniar și un model de învățare. Aceasta extinde domeniul de aplicare al comenzilor de introducere a vorbirii.

Cu toate acestea, clasa CNC VNC nu au fost încă adoptate de industrie, dar este posibil să fie prezentate pe scară largă în viitorul apropiat ca fiind cele mai avansate modele care oferă cel mai înalt nivel de capabilități de servicii.

^ SISTEME DE CONTROL NEURO-FUZZY (HEYPO-FUZZY).

Începutul lucrului cu rețelele neuronale de calculatoare datează din anii 40, dar numai tehnologiile moderne de calcul au deschis calea utilizării lor comerciale. În prezent, multe companii lucrează la crearea de rețele neuronale în diverse scopuri, dar până acum doar câteva au reușit să implementeze NEURO-FUZIZ sisteme de management în practica de producţie. Prin credința comună, aceste sisteme aparțin viitorului.

Rețelele neuronale de computere sunt un tip special de computere care imită într-o măsură sau alta procesele mentale ale creierului. În aceste computere, datele sunt organizate ca neuronii creierului într-o rețea cu conexiuni pe mai multe niveluri. Aceste sisteme rezolvă pur și simplu nu numai sarcini standard obișnuite, ci în principal sarcini non-standard, non-standard, care apar în mod neașteptat în timpul procesării, a căror soluție necesită o logică non-standard, de exemplu. o anumită inteligență. Rețelele neuronale rezolvă probleme pe care un computer obișnuit de mare viteză este complet incapabil să le facă.

^ Generatoare CNC Neuro-Fuzzy W(firmă SODICK Co.Ltd., Japonia) este primul sistem de control industrial din lume cu inteligență artificială bazat pe o rețea neuronală de computer. Sistemul este utilizat pentru a controla mașinile electroerozive de perforare a jig-piercing. Pe lângă rețeaua neuronală a computerului, neuro-fuzzy include și un sistem de control fuzzy sau un control al seturilor fuzzy folosind logica fuzzy expertă.

Sistemul asigură controlul complet automat al prelucrării electroerozive, oferind condițiile și modurile optime ale acestuia. Programarea procesării se realizează în dialogul operator-CNC, în care operatorul răspunde doar la întrebări ilustrate grafic și intuitiv ale mașinii (Fig. 1.2).

Pentru a seta datele inițiale, nu sunt necesare tabele de moduri și instrucțiuni, operatorul introduce un minim de date, iar sistemul însuși calculează automat modurile și condițiile de funcționare ale mașinii. Totodată, de la poziționare până la sfârșitul procesării, nu sunt necesare coduri CNC, precum și experiență specială cu acest echipament.

Orez. 1.2. Schema bloc a generatorului CNC Neuro-fuzzy W
Controlul neclar al modurilor și cursului procesării cu reacție instantanee la orice abateri optimizează procesul la un maxim de productivitate și eficiență. Sistemul de învățare neuronală corectează automat rezultatele și atinge calitatea și performanța cerute. Experiența de auto-învățare este aplicată de sistem în procesarea ulterioară, deoarece sistemul își amintește ce face. Sistemul nu necesită mult timp pentru a stăpâni; la mașinile cu astfel de sisteme, chiar și un operator neexperimentat lucrează mai rapid și mai eficient decât un operator calificat pe o mașină cu sisteme CNC convenționale.

SARCINI DE MANAGEMENT

Controlere programabile

Controlerul este un dispozitiv specializat echipat cu un terminal sub forma unui computer personal. O creștere a puterii și a nivelului de funcționare a unui computer personal face posibilă combinarea terminalului, programatorului și controlerului însuși într-un singur sistem informatic cu un modul suplimentar pentru intrare-ieșire a semnalelor electrice.

Există o preimagine numită sistem ^ PCC (controller personal de computer- controler personal programabil). Dezvoltare RCC merge in urmatoarele directii:

• 
  utilizarea unei versiuni pentru un singur computer cu un sistem Windows;
• 
  creșterea numărului de funcții de interfață operator datorită controlului multimod și utilizării sistemelor de instrumente de programare încorporate;
• 
  menținerea în timp real a modelelor grafice dinamice ale obiectului gestionat;
• 
  utilizarea programării vizuale a electroautomatelor (de exemplu, în funcție de tipul de limbaj grafic grafic înalt firmelor Siemens).

Sarcina principală a controlerului este executarea simultană a mai multor comenzi și procesarea paralelă a semnalelor externe. Fiecare proces de controler care trebuie să aloce un fir separat rulează în cadrul procesului principal. Timpul procesorului alocat de sistemul de operare procesorului principal trebuie împărțit între fire. Timpul procesorului este alocat firelor de execuție în cuante separate. Numai un fir poate fi implementat în fiecare quantum. Toate fluxurile sunt împărțite în grupuri prioritare - cu cât timpul de răspuns la influențele externe este mai scurt, cu atât este mai mare prioritatea fluxului.