Um7.ru

Аренда стройтехники
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация Устройств Чпу Станка

Классификация Устройств Чпу Станка

классификация устройств чпу

В этой статье мы рассмотрим, что из себя представляет классификация устройств чпу станка, как числовое программное управление различается по числу потоков информации, способу реализации и пр.

Термины и определения основных понятий в области числового программного управления металлообрабатывающим оборудованием устанавливает ГОСТ 20523-80.

Числовое программное управление станком – это управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.

По характеру движения исполнительных органов системы ЧПУ классифицируются на:

  • позиционные
  • контурные
  • универсальные
  • синхронные

Позиционное управление ЧПУ станка

При позиционном управлении перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, причем траектория перемещения не задается. Позиционные устройства ЧПУ обеспечивают автоматическое перемещение рабочего органа станка в координату, заданную программой, без обработки в процессе перемещения рабочего органа. Эти устройства применяют в сверлильно-расточных и других станках. Перемещение инструмента от одной точки (координаты) обработки к другой выполняется на ускоренных ходах. Специфичным, при классификации устройств чпу станков является то, что для этого класса УЧПУ обязательным является требование обеспечения точности только при остановке в заданной координате. Вид траектории при перемещении из одной координаты в другую не задается. Однако время перемещения должно быть минимальным. Учитывая значительный процент холостых ходов в станках с позиционными системами ЧПУ, к приводу подач предъявляются требования высокого быстродействия и обеспечения значительных скоростей перемещения при малой дискретности.

Контурное управление ЧПУ станка

Контурное управление характеризуется перемещением органов станка по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура детали. При классификации устройств чпу контурное управление дополнительно подразделяют на:

  • Контурные прямоугольные системы ЧПУ — используют в станках, у которых обработка проводится лишь при движении по одной координате и обрабатываемая поверхность параллельна направляющим данной координаты. В большинстве станков применяют прямоугольные координаты, поэтому такие системы получили название прямоугольных. В этих системах, как и в позиционных, программируются конечные координаты перемещения. Однако в программе задается скорость движения в соответствии с требуемым режимом резания, и перемещение выполняется поочередно по каждой из координатных осей. В этих системах отставание или опережение (рассогласование) по скорости относительно запрограммированного значения непосредственно не вызывает погрешности обработки, так как инструмент продолжает движение по заданной траектории. Возникает лишь нарушение расчетного режима резания и связанное с этим незначительное изменение шероховатости обрабатываемой поверхности и упругих деформаций системы станок — деталь. Прямоугольные системы управления используют в станках фрезерной, токарной и шлифовальной групп.
  • Контурные криволинейные системы ЧПУ — применяют в станках многих групп. Они обеспечивают формообразование при обработке в результате одновременного согласованного движения по нескольким управляемым координатам. Программу движения исполняемых органов по отдельным координатам при контурной и объемной обработках рассчитывают, исходя из заданной формы обрабатываемой поверхности детали и результирующей скорости движения, определяемой режимом резания. Рассогласование привода подач может привести к ошибке обработки контура. Контурные системы являются наиболее сложными как с точки зрения алгоритма работы УЧПУ, так и с точки зрения требований, предъявляемых к приводу подач.
  • Синхронные системы ЧПУ — являются разновидностью контурных систем ЧПУ, применяемые в основном в зубообрабатывающих станках. УЧПУ задает постоянное соотношение скоростей по двум или большему числу координатных осей станка, а формообразование обеспечивается благодаря конфигурации инструмента. Соотношение скоростей движения по осям задается программой и сохраняется на все время обработки заготовки данной детали. В большинстве случаев требуется не только обеспечить определенное соотношение средних скоростей движения по координатам, но и сохранить определенное рассогласование в приводах координат. Одна из координат станка (обычно главный привод) служит задающей и на ней устанавливают измерительный преобразователь (датчик). Такая система входит как составной элемент в УЧПУ токарно-винторезных станков для обеспечения режима нарезания резьбы.
Читайте так же:
Рубка металла ручным инструментом

Универсальное управление ЧПУ станка

Универсальное управление, в данной классификации устройств чпу, сочетает в себе принципы позиционного и контурного, позволяет осуществлять позиционирование и движение рабочих органов станка по заданной траектории. Такое управление наиболее эффективно для многооперационных и многоцелевых станков.

По числу потоков информации системы могут быть:

  • Разомкнутые (один поток от ЧПУ к станку). Основное преимущество такой системы – простота.
  • Замкнутые (два потока от ЧПУ к станку) и наоборот (датчики положения скорости). Основное преимущество — более точное перемещение исполнительных органов.
  • Адаптивные (самонастраивающиеся) системы. Представляют собой управление, при котором обеспечивается автоматическое приспосабливание процесса к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Они помимо основного потока информации имеют дополнительные, позволяющие корректировать процесс обработки с учетом деформации технологической системы, затупления режущего инструмента, колебания припуска и твердости заготовок и др.

По способу реализации системы ЧПУ укрупненно можно классифицировать следующим образом:

  • системы с аппаратной реализацией алгоритмов управления;
  • системы, построенные на основе микроконтроллеров;
  • системы, построенные на основе ПЭВМ.

В зависимости от уровня использования средств вычислительной техники, классификация систем ЧПУ происходит следующим образом.

Системы ЧПУ типа Numerical Control

Системы типа NC — числовое программное управление, осуществляющее адресование команд, расчет некоторых элементов геометрии детали, интерполяцию промежуточных точек по опорным, реализацию типовых циклов по жестко заданным алгоритмам, реализованным аппаратным способом. Информация в систему ЧПУ типа NC вводится с управляющей программы кадрами (порциями).

Системы ЧПУ типа Memory NC или Stored NC

Системы типа MNC или SNC — агрегатно-блочные системы ЧПУ типа NC, оснащенные дополнительным блоком оперативной памяти, позволяющим хранить информацию об управляющей программе. Программа в устройство ЧПУ вводится сразу, проверяется, а затем выдается для обработки кадрами. Преимуществом системы типа MNC, по сравнению с системой типа NC, является высокая надежность в работе, т. к. необходимость в использовании сложного фотосчитывающего устройства для каждого кадра программы не требуется.

Системы ЧПУ типа Hand NC

Системы типа HNC — с ручным заданием управляющей программы на пульте управления. Преимущество таких систем по сравнению с системами типа MNC — отсутствие необходимости подготовки УП (управляющей программы) технологом-программистов.

Системы ЧПУ типа Computer NC

Системы типа CNC — системы управления со встроенными одной или несколькими микроЭВМ (микропроцессорами) и с программной реализацией алгоритмов, которые записываются в постоянное запоминающее устройство при изготовлении устройства ЧПУ. Системы типа CNC имеют возможность формировать типовые циклы обработки применительно к различным технологическим задачам. Программно-математическое обеспечение для реализации этой возможности хранится в постоянно перепрограммируемом запоминающем устройстве. Системы CNC позволяют программировать логику работы электроавтоматики силового оборудования станка.

Система ЧПУ Direct Numerical Control

Система DNC – система, управляющая группой станков от одной ЭВМ, имеющая общую память для хранения программ, распределяемых по запросам от станков. Такие УЧПУ являются устройствами высшего ранга и служат для организации согласованной работы технологических объектов, включенных в комплекс, например в ГПС (гибкие производственные системы).

Читайте так же:
Топ лучших моющих пылесосов для дома

Система ЧПУ Personal Computer NC

Система PCNC – системы управления, появившиеся в последнее время и построенные на основе персонального компьютера в индустриальном исполнении, основное отличие которых заключается в ударо- и виброзащищенном исполнении, а также в наличии специальной интерфейсной платы, обеспечивающей сопряжение ПЭВМ с приводами, датчиками, электроавтоматикой станка. Такое построение позволяет удешевить систему ЧПУ, легко ее адаптировать к различным по функциональному назначению станкам путем коррекции соответствующего программного обеспечения. Все это позволяет легко модернизировать устаревшие системы ЧПУ NC, MNC, SNC, HNC, CNC, DNC до PCNC, что в ряде случаев успешно выполняется (при условии удовлетворительных точностных характеристик модернизируемого оборудования).

Пошаговая система ЧПУ STEP-NC

STEP-NC это разрабатываемая в последнее время система ЧПУ. Построена на основе систем PCNC, ее основная идея – исключить участие человека в подготовке к процессу обработки. В состав программного обеспечения такой системы обязательно входят пакеты CAD, CAPP, CAM. Функционирование осуществляется по шагам:

система CAD обеспечивает автоматизацию разработки чертежа обрабатываемой детали и подготовку геометрической и технологической информаций к передаче в CAPP и системы САМ.

система CAPP определяет технологию обработки заготовки детали на оборудовании (устанавливает способы обработки, назначает режимы, устанавливается режущий и вспомогательный инструменты, устанавливает последовательность и состав переходов обработки).

система CАМ осуществляет по результатам предыдущих шагов расчет траектории перемещений инструмента, определение последовательности событий управления приводами и электроавтоматикой станка. Обычно результатом работы системы CAM является управляющая программа (УП), которая в дальнейшем отрабатывается оборудованием (это позволяет легко модернизировать существующие системы DNC и PCNC до STEP- NC), однако в настоящее время выполняется проектирование систем САМ, непосредственно управляющих СЧПУ станком без формирования УП.

Это лишь поверхностный обзор классификации устройств чпу, однако он уже способен дать представление об общей картине этой области.

Диагностика станков с ЧПУ

Диагностика станков с ЧПУ

Диагностика выполняется с целью выявления неисправностей в конструкции станка, а также сбоев и ошибок в числовом программном управлении. Необходимость в диагностике возникает при появлении неточностей в обработке заготовок: пропущенных участков, неровностей, волнистых краев и т.д. О неисправности свидетельствуют большее, чем нужно, углубление оси, перегрев, повышенный уровень шума, вибрация станка, отказ в работе одной из деталей, сбои в работе ЧПУ. Даже если проблема кажется незначительной, следует провести диагностику, так как неисправность может перерасти в серьезную поломку, требующую дорогостоящего ремонта.

Основные причины выхода из строя станков с ЧПУ

  • износ или механические повреждения деталей и комплектующих;
  • сбои в работе программного обеспечения. Они могут быть вызваны некорректным составлением программы, управляющей выполнением технологического процесса, заражением вирусами, низкой квалификацией персонала и т.д.;
  • обработка заготовок, не соответствующих техническим характеристикам оборудования. Например, обработка заготовок из металла или камня на станке, предназначенном для работы с тонкой древесиной или пластиком;
  • перегрузка станка;
  • нарушения правил эксплуатации оборудования;
  • некачественно выполненный ремонт.

Комплекс работ по диагностике станков с ЧПУ

Обследование конструкции станка

Неисправности в работе оборудования нередко могут быть связаны с поломками его механических элементов. Для выявления этих проблем мастер исследует станок по определенным секторам. Обнаружив неисправность в каком-либо из секторов, специалист делит его на участки и исследует каждый из них. Выявив поломку, мастер подбирает оптимальный способ ее устранения, это или ремонт, или замена вышедшего из строя механического элемента.

Читайте так же:
Плашки для нарезки резьбы размеры

Проверка числового программного управления

Тестирование ЧПУ на наличие сбоев и ошибок выполняется с помощью специального оборудования и тест-программы без разборки станка.

Методы диагностики

Проверка работоспособности станка

Проверка проводится с помощью тест-программы, которая исследует все элементы оборудования и выводит сообщения о неполадках на дисплей. Проверку работоспособности рекомендуется выполнять раз в неделю, а также обязательно после обнаружения брака в обработке заготовки независимо от того, когда проверка проводилась в последний раз.

Наладка станка

Наладка выполняется после проверки работоспособности с помощью тест-программы. Мастер проверяет и регулирует как электронные, так и механические элементы оборудования. Он настраивает режимы работы станка, восстанавливает прямолинейность движения столов, уменьшает интервалы столов и салазок. Специалист также регулирует степень зажима деталей крепежа, силу натяжения ремней и цепей передачи, производит смазку деталей, подвергающихся нагрузке.

Выполнение инструкции по эксплуатации

Специалист проверяет, насколько точно персонал выполняет требования инструкции по эксплуатации станка и правила техники безопасности, анализирует периодичность и правильность выполнения мероприятий по уходу за оборудованием.

Перечисленные методы диагностики применяются в комплексе, что позволяет вовремя выявить и устранить неполадки как в механических элементах, так и в программном управлении оборудования.

Как работает станок с числовым управлением

Перемещениями режущего инструмента руководит компьютерная система. Она считывает информацию с УП (управляющей программы) и передает необходимые команды электрическим приводам, перемещающим устройство.

На приводах перемещаются колонны, рабочие столы, шпиндели и прочие элементы. Таким образом осуществляется обработка будущей детали. Специальные датчики обратной связи передают назад в компьютер сведения о том, какие перемещения совершает оборудование. В случае необходимости производится корректировка направления. Так происходит до тех пор, пока программа не будет полностью завершена.

Мы уже рассказали, каковы преимущества от использования станков с ЧПУ; но помимо наличия управляющей программы, конструкция и внешний вид таких устройств практически ничем не отличается от обыкновенных.

Полные настройки программы Mach3 описаны в этой статье. Здесь же коротко рассмотрим настройку основного и холостого хода в программе.

Чтобы настроить базовую скорость перемещения с Mach3

Чтобы настроить базовую скорость перемещения станка в настройках программы Mach3 заходим:

В меню «config» (Конфигурации) выбираем пункт «Motor Tuning» (Настройка двигателей):

Чтобы настроить базовую скорость перемещения с Mach3

Базовая настройка сводиться к прописыванию «Steps per» рассчитанный для ваших шаговых двигателей

  • Скорость перемещений «Velocity» – указываем рабочую скорость перемещения по оси (скорость зависит от технологических возможностей станка – то есть, как правило, станки с ШВП работают до 2500 мм/мин, а станки с капролоновой гайкой работаю до 1500 мм/мин, здесь указывается просто как пример).
  • Ускорение/торможение «Acseleration» – то есть здесь пишем с каким ускорением движение будет начинаться и останавливаться. По факту это выглядит примерно так – при маленьких показателях (50-100) движение будет медленно стартовать и медленно останавливаться, то есть иметь большую инерцию. При показателях 400-600 (как пример) движение быстро начинается и быстро останавливается. На средних станках (600х400 допустим) данный параметр устанавливается в значении 300-400, и может подбираться вручную (это так же зависит от технологических требований и конфигурации станка).
  • Установка значений «Step Pulse» и «Dir Pulse» – это базовые показатели конкретно зависят от используемых драйверов шаговых двигателей (то есть платы управления). Это можно сравнить с углом опережения зажигания — в машине искра зажигания должна появиться чуть раньше мёртвой точки. Здесь же немного наоборот, импульсы, подаваемые драйвером, могут «не успевать» отрабатываться шаговым двигателем, и данные показатели выставляют небольшую задержку (в базовых настройках она колеблется от 2 до 5) от 1 до 15. При низких показателях (1-2) может быть причиной пропуска шагов. Показатель подбирается индивидуально, обычно этот показатель указывается либо производителем станка, либо есть в характеристиках платы с драйверами.
Читайте так же:
Требования к строительным лесам

Перед установкой настроек, нужно кликнуть на кнопку, указывающую конкретную ось (ось Y, ось X, ось Z). После настройки скоростей (каждая ось настраивается отдельно) необходимо обязательно сохранить, нажав на кнопку SAVE AXIS SETTING.

Так же настройки скорости перемещения можно производить ползунками – это ничего не меняет в итоге, а служит просто параллельным, или дополнительным инструментом базовой настройки шаговых двигателей в программе Mach3.

Это базовые настройки перемещения фрезерного станка устанавливают МАКСИМАЛЬНУЮ указанную скорость в Mach3, по факту — базовую.

Как отрегулировать холостой ход (холостое перемещение)

Как отрегулировать скорость перемещения станка в холостом режиме, то есть как увеличить или уменьшить скорость подвода или отвода фрезы:

В открытой программе Mach3 – нажимаем на клавиатуре кнопку TAB, появляется панель управления перемещения по осям:

Как отрегулировать холостой ход в Mach3

Кликая по + и – устанавливаем скорость перемещения в % от Базовой. То есть если Базовая скорость перемещения была задана 1500 мм/мин, то значение 50% будет равно скорости 750 мм/мин (холостое перемещение). То есть если нужно сделать медленный и точный подвод (допустим по оси Z) – здесь необходимо указать небольшое значение (10-20% допустим). Настройку можно менять в рабочем режиме, то есть допустим подвод к точке 0 по X и Y можно сделать быстро (на значении 100%), а подвод по оси Z можно сделать со значением 10%.

Как регулировать скорость перемещения станка в работе

Чтобы производить регулировку скорости станка в работе, в программе Mach3 есть горячая настройка, которая позволяет ускорить или замедлить движение (в % от указанного базового значения):

Как регулировать скорость перемещения станка в работе Mach3

Допустим необходимо запустить станок с низкой скоростью для наклонного врезания, в начале фрезеровки (чтобы не сломать фрезу при быстром входе в материал изделия). Устанавливаем значение 20% от базового, то есть если базовая скорость была указана 1500 мм/мин, то сейчас станок будет двигаться со скоростью 300 мм/мин. После успешного врезания в материал и 3-5 проходов (отсчёт от минимальной точки по Z), можно увеличить рабочую скорость до необходимых значений.

Это практически все базовые настройки по движению (и перемещениям) фрезерного станка с ЧПУ под управлением программой Mach3.

Вспомогательные (технологические) команды

КодОписаниеПример
M00Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте управления, так называемый «безусловный технологический останов»G0 X0 Y0 Z100 M0
M01Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если включён режим подтверждения остановаG0 X0 Y0 Z100 M1
M02Конец программы, без сброса модальных функцийM02
M03Начать вращение шпинделя по часовой стрелкеM3 S2000
M04Начать вращение шпинделя против часовой стрелкиM4 S2000
M05Остановить вращение шпинделяM5
M06Сменить инструментT15 M6
M07Включить дополнительное охлаждениеM3 S2000 M7
M08Включить основное охлаждение. Иногда использование более одного M-кода в одной строке (как в примере) недопустимо, для этого используются M13 и M14M3 S2000 M8
M09Выключить охлаждениеG0 X0 Y0 Z100 M5 M9
M13Включить охлаждение и вращение шпинделя по часовой стрелкеS2000 M13
M14Включить охлаждение и вращение шпинделя против часовой стрелкиS2000 M14
M17Конец подпрограммыM17
M25Замена инструмента вручнуюM25
M97Запуск подпрограммы, находящейся в той же программе (где P — номер кадра, в случае примера переход осуществится к строке N25), действует не везде, предположительно — только на станках HAASM97 P25
M98Запуск подпрограммы, находящейся отдельно от основной программы (где P — номер подпрограммы, в случае примера переход осуществится к программе O1015)M98 P1015
M99Конец подпрограммыM99
M30Конец программы, со сбросом модальных функцийM30
Читайте так же:
Схема включения перекрестного переключателя

не больше одного кода в кадре

Параметры команд

Параметры команд задаются буквами латинского алфавита

Для фрезерных станков это дюймы в минуту (IPM) или миллиметры в минуту (mm/min),

Для токарных станков это дюймы за оборот (IPR) или миллиметры за оборот (mm/rev).

Принцип работы с многоосевыми системами

Фрезерный станок с ЧПУ должен получить определенную команду для выполнения любого действия. Большинство управляющих программ пишется на так называемых G-кодах. Это стандартные простейшие перемещения, зашитые в память контроллера.

чпу фрезерный

Простым языком, для управления машиной оператор выбирает направление, конечный путь, скорость движения инструмента, а также обороты шпиндельного узла. Для производства большинства деталей этого достаточно. Но кроме команд, требуется вносить параметры износа инструмента, смещение начальной точки обработки, тип резца, погрешности хода винтовой пары.

Последовательность действий управления строго регламентирована производителями станков. Каждый изготовитель закладывает свои особенности в работу машины, с которыми придется ознакомиться перед выполнением даже простейшего реза.

В каждом станочном оборудовании с ЧПУ заложен некоторый набор функций. Их можно перепрограммировать. Бюджетные агрегаты оснащены исключительно мануальным управлением имеющихся функций в доминирующем количестве. К этой группу относятся многие модели фрезерных станков. У них можно запрограммировать только одну задачу — перемещение инструмента. Оператору самостоятельно, ручным способом, придется выполнять функционал — менять инструмент, подавать охлаждение, назначать направление и задавать скорость вращения шпинделя.

В дорогостоящих станках управление выполнением большинства функций происходит при помощи программы. Перед оператором стоят уже совершенно другие задачи — загрузить материал, снять готовое изделие. Как только оператор запустит агрегат и начнется обрабатывающий процесс — он может спокойно оставить машину. Присутствие человека не нужно до окончания цикла. Работник может на определенное время заняться другой работой.

Ниже сформированы самые востребованные функции с их адресами:

  1. Управление вращающимся валом. Узнать скорость, с которой вращается шпиндель, можно по количеству выполненных оборотов за одну минуту. Она задается так — слово с адресом S. Доступно параллельное применение дополнительных функциональных возможностей:
  • М03 — вращение вала совпадает с направлением движения стрелки на часах.
  • М04 — вращение вала не совпадает с направлением движения стрелки на часах.
  • М05 — отключает двигатель, останавливает вращающийся вал.

Следует сконцентрироваться на токарных центрах с определенной особенностью. Данная функция стабильного скоростного режима резания. Именно она предназначает скоростной режим вращения вала таким образом, что обеспечивается непрерывное выверенное удаление за единицу времени (минута) заданного количества металла.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector