Управление станков с ЧПУ с помощью перфоленты

Содержание:

 

Введение………………………………………………………………………...2

1. Общие сведения о системах программного управления……………..3
2. Виды программоносителей…………………………………………….5
3. Управление станков с ЧПУ с помощью перфоленты………………..6

3. 1 Запись управляющей  информации на перфоленту………………6

3.2 Считывание информации  с перфоленты…………………………..11

3.3 Подготовка и кодирование  управляющих программ…………….12

Заключение……………………………………………………………………..16

Список использованной литературы………………………………………….17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В настоящее время станок с числовым программным управлением (ЧПУ) является основным производственным модулем современного производства. Станки с ЧПУ используются как  для автоматизации мелкосерийного или штучного производства, так и  для производства больших серий. Ведущие фирмы постоянно совершенствуют и расширяют возможность систем ЧПУ, систем подготовки данных и проектирования. Одна из концепций этой стратегии  неразрывно связана с совершенствованием регулируемого электропривода, придания ему новых качеств за счет цифрового  управления.

Учитывая разнообразного потребителя, спрос на самые простые, маленькие станки, кроме многокоординатных  ЧПУ предлагаются семейства ЧПУ  для простых станков (2 оси + шпиндель для токарных и 3 оси + шпиндель для  фрезерных станков). В качестве приводов могут быть использованы как шаговые двигатели, так и сервоприводы с аналоговым интерфейсом. Значительное внимание уделяется вопросам модернизации систем ЧПУ старого поколения и создания систем передачи данных. Современные УЧПУ разрабатываются с учетом их работы в гибком автоматизированном производстве (ГПС) и имеют разнообразный интерфейс для создания локальных сетей. Программное обеспечение их существенно расширило возможности технолога и оператора станка. Все шире в алгоритмах интерполяции используются сплайны и полиномы. Эти функции позволяют создавать плавные непрерывные кривые. Использование сплайнов в обработке позволяет сократить управляющую программу, улучшить динамику движения приводов, повысить качество обрабатываемых поверхностей, отказаться от ручной доводки пресс-форм. Хотя за последние годы язык программирования для УЧПУ претерпел серьезные изменения, однако остается преемственность программного обеспечения в виде набора базовых функций. Большинство программ, написанных для старых моделей УЧПУ, работают и с новыми моделями при минимальных переделках.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения о системах программного управления

 

Повышение производительности и качества работ на токарных станках  связано с механизацией и автоматизацией цикла обработки. Циклом обработки  называют совокупность перемещения  рабочих органов, повторяющихся  при обработке каждой заготовки. Простейшим примером автоматизации  цикла является использование кулачка и конечного выключателя, которые размыкают цепь электродвигателя и останавливают перемещение суппорта.

Комплекс перемещений  рабочих органов в цикле работы станка осуществляется в определенной последовательности, т. е. по программе. Управляющая программа — это  совокупность команд, соответствующая  заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Алгоритмом называют способ достижения цели (решение задачи) с однозначным описанием процедуры его выполнения. Программа работы исполнительных органов станка задается с помощью программоносителя. Программоноситель — это носитель данных, на которых записана управляющая программа. В качестве программоносителя используют перфоленту,  магнитную ленту, магнитный диск. На программоносителе может быть представлена геометрическая и технологическая информация.

Технологическая информация содержит данные о последовательности ввода в работу различных инструментов, об изменении режима резания и  включении смазочно-охлаждающей  жидкости и т. д. Геометрическая информация характеризует форму и размеры  элементов детали и инструмента  и их взаимное положение в пространстве.

При ручном управлении станком  программу обработки задает рабочий  после изучения чертежа детали. Он определяет порядок переходов при  обработке различных поверхностей, число рабочих ходов, необходимый  инструмент в его смену, режим  резания и т. д.

В программном управлении станками широко применяют системы, которые значительно сокращают  время переналадки станка, обеспечивают высокую точность и стабильность обработки. Программное управление станком — это автоматическое управление его работой по программе, заданной в виде чисел или символов, определяющих величины и характер перемещений  его исполнительных органов.

В программном управлении наиболее распространены системы числового  программного управления (СЧПУ), основанные на использовании чисел для задания  программы перемещения исполнительных органов станка в процессе обработки. Функции, выполняемые СЧПУ, можно  разделить на основные и дополнительные. Основной функцией СЧПУ является управление приводами подач станков в соответствии с заданной программой. Дополнительные функции предусматривают изменение частоты вращения шпинделя, вида инструмента и т. д.

Структурная схема системы  ЧПУ представлена на рис. 1,а. Чертеж детали (ЧД), подлежащий обработке на станке с ЧПУ, одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП) и систему технологической подготовки (СТП). Последняя обеспечивает СПП данными о разрабатываемом технологическом процессе, режиме резания и т.д. На основании этих данных разрабатывается управляющая программа (УП). Наладчики устанавливают на станок приспособления, режущие инструменты согласно документации, разработанной в СТП. Установку заготовки и снятие готовой детали осуществляет оператор или автоматический загрузчик. Считывающее устройство (СУ) считывает информацию с программоносителя. Информация поступает в устройство ЧПУ, которое выдает управляющие команды на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные и вспомогательные движения цикла обработки. ДОС на основе информации (фактическое положение, скорость перемещения исполнительных узлов, фактический размер обрабатываемой поверхности, тепловые и силовые параметры технологической системы и др.) контролируют величину перемещения ЦМ. Станок содержит несколько ЦМ, каждый из которых включает в себя (рис. 1, б): двигатель (ДВ), являющийся источником энергии; передачу П, служащую для преобразования энергии и ее передачи от двигателя к исполнительному органу (ИО); собственно ИО (стол, салазки, суппорт, шпиндель и т.д.), выполняющие координатные перемещения цикла.

Рис.1 Структурная схема системы ЧПУ.

Станки с ЧПУ быстро переналаживаются без смены или  перестановки механических элементов. Достаточно изменить вводимую в станок информацию и он начнет работать по другой программе, т. е. обрабатывать другую заготовку (деталь) . Это определяет высокую универсальность станков с ЧПУ. Применение станков с ЧПУ удобно в тех случаях, когда требуется быстрый переход на изготовление другой детали, обработка которой на обычных станках требует использования специальной оснастки.

На станках с ЧПУ  точность размеров и формы обрабатываемой детали, а также требуемая шероховатость  поверхности обеспечиваются жесткостью и точностью станка, дискретностью  и стабильностью позиционирования и ввода коррекции, а также  качеством СЧПУ.

Автоматическая (по программе) обработка на станках с ЧПУ  обеспечивает стабильность качества и  идентичность изготовленных деталей  всей партии, так как при этом исключаются негативные факторы, имеющие  место при ручном управлении (усталость  рабочего, отвлечение его внимания внешними воздействиями, отрицательные  и положительные эмоции, погрешности  отсчета текущего размера при  обработке, временное нарушение  координации движения рук и др.), а также исключает погрешности  в работе, связанные с обеспечением точности размеров при переходе от одной обрабатываемой поверхности к другой на станках с ручным управлением.

Применение станков с  ЧПУ позволяет создавать новые  прогрессивные формы организации  производства с использованием вычислительной техники и значительно сократить  сроки освоения выпуска новых изделий. 

При    использовании    станков с ЧПУ появляется возможность централизованной подготовки программ с применением современных средств вычислительной техники, обеспечивается возможность дистанционного управления станками и одновременного управления несколькими станками.

 

2 Виды программоносителей

 

Запись программы для  станков с ЧПУ осуществляется на программоносителях: перфолентах, перфокартах, магнитных лентах.

Перфокарту изготовляют  из картона. Она имеет форму прямоугольника, один конец которого срезан для ориентации при установке карты в считывающее  устройство. На перфокарте напечатаны 80 колонок цифр, в каждой колонке  помещены цифры от 0 до 9. Программа  записывается пробивкой отверстий  на месте соответствующих цифр.

 

Перфоленту изготовляют  из бумаги или непрозрачного материала  на синтетической основе. Программа  записывается пробивкой отверстий  в ленте в определенных местах. Различают два типа перфолент  — пятидорожковую (шириной 17,5 мм) и восьмидорожковую (шириной 25,4 мм). К достоинствам перфоленты относятся простота записи и обработки информации; возможность автоматизировать процесс записи; низкая стоимость; возможность многократного использования и др.

Магнитную ленту как носитель информации широко применяют в вычислительной технике. Запись на ленте производится аналогично звуковой записи. Магнитную ленту шириной 35 мм изготовляют из ацетилцеллюлозы, покрытой тонким слоем ферромагнитной эмульсии. Лента разделена по ширине на девять дорожек, на каждую из которых записывают информацию в соответствии с управляющей программой.

Главным достоинством магнитной  ленты является возможность многократно  воспроизводить, стирать и записывать вновь управляющие программы. К  недостаткам относят влияние  на магнитную ленту внешней среды (температуры, влажности, магнитных  полей); довольно быстрое изнашивание  магнитного слоя; абразивное воздействие  магнитного слоя на элементы лентопротяжного  механизма; необходимость специальной  аппаратуры для записи программ на ленту; большой расход ленты.

 

3. Управление станков с ЧПУ с помощью перфоленты

3. 1 Запись управляющей информации на перфоленту

 

Различают два вида представления  управляющей информации: кодированный и декодированный. Отнесение управляющей  информации к тому или иному виду зависит от кода, используемого при  программировании. Если программа записана в унитарном коде, то соответствующее  представление информации называют декодированным. Запись программы в любом другом коде соответствует представлению управляющей информации в   кодированном   виде.

Информацию в декодированном виде записывают, как правило, на магнитную  ленту, а в кодированном — на перфоленту или перфокарту. Магнитные ленты применяют в токарных станках с шаговыми двигателями, которым необходим декодированный вид программ.

Для преобразования информации, представленной в кодированном виде, в информацию декодированного вида используют кодопреобразующее устройство — интерполятор, который преобразовывает  вводимые в него от управляющей программы  числа в определенное число импульсов, соответствующим образом распределенных по управляемым координатам. Каждый импульс, выходящий за интерполятор, воздействуя на привод соответствующей координаты, обеспечивает перемещение рабочего органа станка на величину одной дискреты (дискретность — это величина перемещения на один импульс, мм/имп, а частота импульсов определяет скорость перемещения рабочего органа). Интерполяторы подразделяют на линейные и линейно-круговые. Линейные интерполяторы обеспечивают прямолинейную траекторию перемещения исполнительного органа между опорными точками, а линейно-круговые — траекторию, состоящую из прямых отрезков и дуг окружности.

Отверстия в перфоленте (как правило, пяти- или восьмидорожковой), предназначенные для ее продвижения транспортным механизмом, называют транспортными; остальные отверстия в перфоленте — кодовые. Ряд отверстий, расположенный в направлении транспортирования перфоленты, называют кодовой дорожкой, а ряд отверстий, расположенный перпендикулярно направлению транспортирования перфоленты,—строкой. Шаг перфорации, или шаг строки,— это расстояние между осями рядом расположенных строк. Положение кодового отверстия в строке определяется расстоянием от центра транспортного отверстия до центра соответствующего кодового отверстия в строке.

Наиболее распространенными программоносителями являются восьмидорожковые перфоленты (рис. 2) шириной 25,4 мм. Транспортная дорожка, составленная из отверстий /, служит для перемещения ленты (с помощью барабана) в считывающем устройстве. Рабочие отверстия 2, несущие информацию, пробивают на специальном устройстве, называемом перфоратором. Информацию на перфоленту наносят кадрами, каждый из которых является составной частью УП, содержащей не менее одной команды. В кадре можно записать только такой набор команд, при котором каждому ИО станка направляется не более одной команды. Например, в одном кадре нельзя задать движение ИО как вправо, так и влево. Перфоленты изготовляют из бумаги, пластмассы или их композиции. Пластмассовую ленту, которая выдерживает несколько 
тысяч прогонов через считывающее устройство, используют для записи программ, по которым будет обрабатываться много заготовок.