8. Позиционная и контурная системы чпу. Классификация систем чпу
По технологическим признакам различают позиционную, контурную (прямоугольную и криволинейную) и комбинированные системы управления циклом обработки.
Позиционные системы ЧПУ (Ф2) обеспечивают перемещение рабочего органа станка в позицию заданную программой управления чаще всего без осуществления резания в процессе перемещения узла станка. Перемещение осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При одновременном перемещении по двум координатам результирующее перемещение узла станка осуществляется под углом 45о. Системы применяются для управления станками сверлильно-расточной группы.
Контурные системы ЧПУ (Ф3) применяют для обработки деталей сложной формы, имеющих криволинейные поверхности. Осуществляется управление одновременно согласованным перемещением узла станка по двум и большему числу координат при этом обеспечивается функциональная зависимость между скоростями перемещения узла станка вдоль координатных осей. Системы применяют для управления токарными и фрезерными станками.
Комбинированные системы (Ф4) включают возможность позиционного и контурного управления. Применяют для управления многоцелевыми станками и гибкими производственными модулями
По числу потоков информации (наличию обратной связи) различают разомкнутые, замкнутые и самонастраивающиеся системы ЧПУ.
Рис. 5 Структуры СЧПУ
А) разомкнутые; б) замкнутые; в) самонастраивающиеся
М – электродвигатель; Г – гидроусилитель; is- звено настройки; РО – рабочий орган; Д – датчик обратной связи
Разомкнутые системы ЧПУ строятся на основе применения в приводах подач шаговых двигателей, перемещение рабочего органа станка при этом не контролируется.
Замкнутые системы ЧПУ строятся на основе применения в приводах подач регулируемых двигателей постоянного тока и высоко-моментных двигателей. Датчик обратной связи контролирует положение рабочего органа станка и посылает сигнал в устройство ЧПУ.
Самонастраивающиеся системы с датчиками обратной связи по положению рабочего органа имеют еще один датчик, контролирующий изменения процесса обработки: затупление инструмента, колебание припуска, твердости заготовки и т.д. Изменения процесса обработки через датчик подаются на устройства управления.
9. Системы координат и направления движений исполнительных органов станка с чпу
Систему
координат станка, выбранную в соответствии
с рекомендациями ISO
(Международной организации по
стандартизации) принято называть
стандартной. Стандартная
система координат представляет собой
правую прямоугольную декартову
систему координат, в которой положительные
направления осей координат определяются
правилом правой руки: большой палец
указывает положительное направление
оси абсцисс X,
указательный
оси ординат Y,
и средний
оси аппликат Z.
Особенность системы в том, что ось координат Z принимают всегда параллельной оси главного шпинделя станка, независимо от того, как он расположен вертикально или горизонтально. Эта особенность позволяет при ЧПУ для наиболее распространенной плоской обработки использовать в программах обозначения координат через Х и Y независимо от расположения шпинделя (рис. 1).
Рис. 1. Правая прямоугольная система координат станка
В качестве положительного направления оси Z принимают направление от заготовки к инструменту. Ось X всегда горизонтальна. Дополнительные движения, параллельные осям X, Y, Z обозначают соответственно U, V, W (вторичные) u P, Q, R (третичные). Вращательные движения вокруг осей X, Y, Z обозначают соответственно буквами А, В, С. Положительные направления вращений А, В, С вокруг координатных осей X, Y и Z показаны на рис. 1. Для вторичных угловых перемещений вокруг специальных осей используются буквы D и Е.
Начало стандартной системы координат станка обычно совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку и зафиксированного в таком положении, при котором все перемещения рабочих органов станка описываются в стандартной системе положительными координатами.
Системой координат токарного станка служит двухкоординатная система X, Z. Начало этой системы принимается в базовой точке шпиндельного узла. Положительные направления осей системы координат токарного станка определяются расположением основного рабочего диапазона перемещений инструмента (рис. 2, а, б).
Рис.2. Направления стандартной системы координат станка:
а токарного при перемещении инструментов над осью вращения шпинделя;
б то же, под осью шпинделя; в, г сверлильно-расточных и фрезерных с соответственно вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя
Для станков сверлильной, сверлильно-расточной и фрезерной групп применяется трехкоординатная система X, Y, Z. Начало этой системы координат принимается преимущественно в базовой точке стола, расположенного в одном из крайних положений. Направления координатных осей этой стандартной системы связаны с конструкцией станка (рис. 2, в, г).
Движения рабочих органов станка задаются в программе координатами или приращениями координат базовых точек в системе координатных осей, определенных в стандартной системе координат. Система координатных осей рабочих органов станка представляет собой совокупность отдельных управляемых по программе координат, каждая из которых закреплена за конкретным рабочим органом станка и имеет индивидуальное обозначение, направление и начало отсчета. Для обеспечения общности методов подготовки программ рекомендации комитета ISO регламентируют обозначения и направления осей координат рабочих органов станка.
На рис. 36 изображены схемы различного оборудования с ЧПУ, на которых указаны обозначения и положительные направления движений рабочих органов относительно стандартной системы координат, связанной с обрабатываемой заготовкой.
Рис.3. Компоновка токарного станка (а) и промышленного робота (б)
с направлениями их осей и движений
Рис.4. Обозначение осей координат и направлений перемещений
на схемах станков с ЧПУ:
а токарно-револьверного; б лоботокарного; в токарно-карусельного;
г вертикально-фрезерного; д горизонтального консольно-фрезерного;
е фрезерного с поворотным столом и поворотной бабкой; ж вертикального портально-фрезерного; з двухстоечного портально-фрезерного; и двухстоечного с подвижным порталом; к горизонтально-расточного с неподвижной передней бабкой; л с продольно-подвижной передней бабкой; м продольно-строгального
Рис.5. Обозначение осей координат станков с ЧПУ:
а круглошлифовалъного; б плоскошлифовального;
в, г, д, е, ж многооперационных станков средних габаритов;
з, и, к многооперационных станков различных компоновок
Рис. 6. Обозначение осей координат и направлений движений
агрегатных станков с ЧПУ