Вопрос №3.Системы ЧПУ(числовое программное управление). Структура, классификация, применение.

Основным направлением повышения эффективности производства является применение высокопроизводственных систем. Это оправдано при массовом производстве. При мелком серийном производстве применение таких систем является чрезмерно затратным и требует больших затрат на техническую оснастку и переналадку при изменении номенклатуры выпуска. Такие линии не обладают достаточной гибкостью при частой смене объекта производства. Решением данной проблемы для мелкосерийного производства являются станки ЧПУ. Они объединяют в себе универсальность обрабатывающего оборудования с ручным управлением и точность, производительность автоматов. Время, затраченное на переналадку, состоит из смены программ управления и замены инструмента, а также возможность обработки сложных изделий на одной установке.

Технологические возможности станков с ЧПУ определяется многими факторами, основные из которых:

1. Конструкция станки;

2. Компоновка;

3. Класс точности;

4. Технические характеристики систем с ЧПУ.

Основные этапы подготовки к обработке:

1. Разработка технологического процесса;

2. Расчет управляющих программ: вычерчивание эскиза наладки, присвоение элементов контура или траектории, перемещение инструмента обозначений (принятых для данной системы подготовки), запись программ расчета на принятом языке (трансляция), контроль управляющих программ и внесение необходимых исправлений.

Основные функции системы ЧПУ:

1. Управление цепи обработки (движением и формообразования, вспомогательными движениями, включением/выключением механизмов).

2. Смена обрабатывающих деталей и режущих инструментов.

3. Контроль параметров обрабатывающих деталей.

4. Вспомогательные операции (блокировка и контроль работы различных систем).

По степени централизации системы управления делятся:

1. Централизованные, используются для станков, работающих в составе автономных станочных систем.

2. Децентрализованные используются как для отдельных станков, так и для автоматических линий.

3. Смешанные.

В зависимости от способов воздействия на исполнительные рабочие органы системы управления разделяют на:

1. Непрерывные. Команда является непрерывной функцией времени.

2. Дискретные. Команда подается через определенный промежуток времени.

Классификация систем ЧПУ:

1 поколение в качестве основы, использующими релейно-контактную аппаратуру и микросхемы средней и малой интеграции. Запись управляющих программ осуществляют на магнитную ленту, при этом не применяется кодирование информации. При сравнительной простоте обладает рядом недостатков: удлинение технологического цикла обстановки из-за необходимости записи на носитель и невозможность коррекции программ без перезаписи всей ленты.

2 поколение – NC построят по принципу цифровой модели, программы представляют в закодированном виде, в структуру входят элементы, ориентированные на решение узких задач – интерполяция, управление контуром скорости, ввод управляющих программ. Появится возможность корректировать программы, кодирование информации проводится на бумажных носителях специального типа (перфоленты, перфокарты).

3 поколение – CNC их структура соответствует структуре управления ЭВМ, включающее вычислительное устройство, блоки памяти, блоки ввода/вывода, при этом характер проводимых операций и их последовательность определяется не схемотехническим решением, а программным обеспечением.

По характеру движения рабочих органов делят:

1. Позиционные обеспечивают перемещение исполнительного органа в позицию, заданную программой чаще всего без осуществления операций обработки. Обычно такие системы в механике применяются для станков сверильно-расточной группы.

2. Контурная система управления автоматическим перемещением рабочего органа по определенной траектории с заданной контурной скоростью особенностью таких систем является функциональная зависимость скоростей перемещения рабочих органов вдоль координатных осей.

3. Комбинированная предназначена для многооперационной обрабатывающих центров. Используется механизм позиционного типа для ввода инструмента в рабочую зону и частичной обработки изделия, где основная обработка ведется в основном по контурному типу.

По числу потоков информации (и направлениям) делятся:

1. Разомкнутые (импульсно-шаговые) характеризуются одним потоком информации от управляющей системы к рабочим органам. Перемещение РО не контролируется и не сопоставляется с заданными. Обычно обладает невысокой точностью, и строятся на основе шаговых систем.

2. Замкнутые характеризуются двумя потоками информации от управления и от датчика ОС, что позволяет сопоставлять фактическое состояние органов заданных, обеспечивающих высокую точность.

3. Самонастраивающиеся (адаптивные) приспособлены к изменениям внешних условий, имеют кроме основных дополнительных, потоки информации, которые позволяют корректировать процесс обработки с учетом деформации системы и случайных факторов (износ инструмента, флуктуации по твердости заготовки и прочее).

Бывают:

1. Предельного регулирования здесь ограничивается 1 из параметров (сила резания, мощность, крутящий момент) и работают в диапазоне предельного параметра.

2. Оптимального регулирования управление производства по одному из критериев: минимальная себестоимость, максимальная производительность).

Применение ЧПУ особенно эффективно при частой смене номенклатуры обрабатываемых деталей на универсальных станках мелкосерийного производства. Такие системы позволяют: повысить точность обработки, увеличить производительность труда путем сокращения и автоматизации вспомогательных операций и машинного времени обработки, обеспечить гибкость производства.

В текстильной промышленности широко применяются системы с цикловыми режимами обработки деталей (например, при производстве трикотажных игл). Применение в этих случаях систем адаптивного управления позволяет значительно повысить производительность оборудования и точность обработки деталей.