Классификация систем ЧПУ

Классификация систем ЧПУ проводится по различным признакам.

1. В зависимости от способа управления исполнительным органом различают: позиционные, контурные и универсальные системы.

При позиционном управлении инструмент последовательно обходит ряд точек — позиций. Требуется высокая точность позиционирования, а траектория перемещения инструмента из одной позиции в другую не имеет существенного значения — это холостое перемещение. Обработка происходит не при перемещении инструмента, а при его остановке в позиции.

При контурном управлении инструмент движется без остановок и обработка совершается во время движения. Все погрешности отработки траектории переносятся на деталь. Требуется высокая точность перемещения инструмента.

Универсальные системы управления совмещают в себе позиционное и контурное управление.

2. В зависимости от наличия обратной связи системы управления могут быть замкнутыми, или закрытыми, и разомкнутыми, или открытыми.

3. В зависимости от способа отсчета перемещения различают системы управления с абсолютным и относительным отсчетом. В первом случае отсчет ведется относительно начала системы координат: x1, y1, x2, y2 и т. д., во втором случае задаются приращения: Δx1, Δy1, Δx2, Δy2 и т. д.

4. В зависимости от чисел управляемых координат различают одно-, двух-, трех-, четырех-, пятикоординатные системы управления. Из них какое-то число координат управляется одновременно (параллельно), а какое-то — последовательно.

5. В зависимости от элементной базы и уровня использования; ЭВМ различают системы первого, второго, третьего поколения.

Устройства ЧПУ первого поколения не имели встроенного интерполятора. Программа, записанная на перфоленту при помощи вынесенного интерполятора, переписывалась на магнитную ленту, которую использовали для управления станком.

На магнитную ленту трудно записать большое число технологических команд. Это ограничивает технологические возможности системы.

Устройства ЧПУ второго поколения имеют встроенный интерполятор и управляются от перфоленты. Для подготовки перфоленты используется ЭВМ.

Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор.

Это позволяет:

  • вместо аппаратного обеспечения функций системы управления использовать программное обеспечение;

  • реализовать более гибкий процесс программирования (ввод программы с клавиатуры, подготовка программы при изготовлении первой детали);

  • использовать дисплей и режим диалога;

  • использовать как программоноситель не только перфоленту, но и компакт-кассеты, диски с памятью и др.;

  • значительно расширить функции системы управления:

    • реализовать типовые диагностические программы,

    • организовать поиск неисправностей,

    • осуществить оптимизацию технологических процессов,

    • коррекцию параметров,

    • оперативное планирование,

    • информирование оператора о состоянии системы,

    • давать рекомендации оператору о необходимых действиях для поддержания работоспособности и т. д.

Классификация систем ЧПУ по степени совершенства, функциональным возможностям и в соответствии с международной классификацией можно разделить на следующие основные классы:

1-системы числового управления Numerical Control (NC-типа),

2-системы Stored Numerical Control (SNC-типа),

3-системы Computer Numerical Control (CNC- типа),

4-cистемы Direct Numerical Control (DNC-типа),

5-системы Handled Numerical Control (HNC-типа),

6-системы Voise Numerical Control (VNC-типа).

Системы первого и второго типов в основном работают по программам, которые записываются на перфоленты в коде IS0-7 bit.

Внешним признаком является способ считывания и отработки программы. В системах NC - типа принято по кадровое чтение перфоленты, а системы SNC отличаются от первых увеличенным объемом памяти, что позволяет прочитать все кадры программы и поместить информацию в запоминающем устройстве. Перфолента читается только один раз перед обработкой деталей и поэтому мало изнашивается. К системам ЧПУ этих классов относятся устройства типов "Контур 2ПТ ", Н22 - для токарных станков; "Контур 3П", Н33, Н55 - для фрезерных, "Размер 2М", П32 - для координатно-расточных; П111М - для шлифовальных.

Системы DNC - типа предназначены для управления группой станков и другим оборудованием технологического участка, транспортной системой, промышленными роботами от управляющей ЭВМ верхнего уровня. Такие системы строятся с использованием принципов централизованного и децентрализованного управления, а также с использованием локальных сетей.

Централизованная структура характеризуется параллельной передачей информации от одной центральной ЭВМ к отдельным элементам устройства управления. Такие системы обладают большой скоростью передачи информации, но в связи с тем, что сигналы управления подвержены затуханию и влиянию помех централизованные системы имеют ограниченную длину линий связи, требуют использовать дорогостоящие линии связи и обладают низкой живучестью, т.к. выход из строя центральной ЭВМ приводит к остановке всех элементов объекта управления.

Более перспективно использование децентрализованных систем управления иерархического типа. В такой структуре отдельные элементы объекта управления имеют в своем составе системы CNC-типа и функции управления рассредоточены между             ЦВМ верхнего уровня и ЦВМ нижнего уровня. В последних решается задача непосредственного управления объектом, а на верхнем уровне производится подготовка и хранение управляющих программ, оптимизация работы локальных подсистем. В такой структуре легче организовать взаимодействие локальных подсистем, связанных через верхний уровень, может быть обеспечена более высокая живучесть за счет возможности автономной работы отдельных подсистем объекта управления.

Системы HNC - типа позволяют осуществлять ручной ввод программ в память микроЭВМ с пульта устройства ЧПУ. Современные системы этого класса строятся на базе систем CNC - типа с повышенным объемом памяти встроенной микроЭВМ. Подобные устройства позволяют вести программирование с пульта УЧПУ в режиме диалога и          при использовании архива стандартных подпрограмм. Эти подпрограммы по команде с пульта вызываются на экран дисплея, на      экране  высвечивается как графика (схема обработки), так и текст (перечень необходимых данных). В общем случае такие системы позволяют вести подготовку управляющих программ непосредственно у станка по чертежу детали.

Дальнейшим развитием систем HNC являются системы - VNC, у которых управляющая информация может вводиться непосредственно с голоса. Принятая информация затем отображается на экране дисплея, что обеспечивает визуальный контроль за правильностью ввода.

Однако большинство систем ЧПУ построено по типу CNC с применением в канале управления управляющей микроЭВМ. К отечественным системам класса CNC             относятся     УЧПУ 2У22,2Р22,2С42,2М42 2С85,2Р32,ИЦО-П, “Электроника НЦ80-31". Эти УЧПУ реализуются в основном на базе микроЭВМ "Электроника - 60" с использованием системной магистрали МПИ и стандартных интерфейсов типа ИРПР и ИРПС. Обозначение УЧПУ может состоять из нескольких элементов: буква означает тип системы П - позиционная, Н - непрерывная (контурная), У - универсальная или контурно-позиционная. Цифра впереди букв означает модификацию системы. Первая цифра за буквой - общее число управляемых по программе координат, вторая цифра за буквой - число одновременно управляемых координат, третья цифра за буквой - тип привода: 1- шаговый, 2 - следящий.

Например, УЧПУ типа Н 221. Система непрерывная, с двумя управляемыми координатами, одновременно управляемых координат - две, предназначена для управления приводами с шаговыми двигателями.

Устройства 2У22,2Р22 имеют в своем составе микроЭВМ с быстродействием 200 тыс. операций в секунду, интерполяторы, преобразователи 10-2 и 2-10, ОЗУ емкостью 4-8 Кслов, ППЗУ емкостью 16-20 Кслов. Устройства используют в токарных станках с шаговым или следящим приводом.

Устройство 2С42 позволяет использовать до трех каналов управления перемещениями при шаговом электроприводе и до шести - при следящем. Применяется для управления работой фрезерных и сверлильно-расточных станков.

Устройства 2М42,2С85,2Р32 - обеспечивают управление работой оборудования при контурно-позиционном формообразовании с числом одновременно управляемых движений от двух до пяти. Устройства 2С85 и 2Р32 позволяют вводить программы с перфоленты и вручную, обеспечивают основные функции, характерные для систем CNC-типа и используются для управления фрезерными, токарными и многоцелевыми станками.

Устройство ИЦО-П позволяет вести управление одновременно по десяти координатам, может быть подключено к каналу связи с микроЭВМ верхнего уровня, обеспечивает автоматический контроль ряда параметров технологического процесса и их оптимизацию, обладает возможностью управлять модулем гибкой автоматической линии, состоящим из станка с ЧПУ и промышленного робота, управлять работой станков различных типов и транспортной системой.

К УЧПУ ИЦО-П могут быть подключены периферийные внешние устройства: дисплеи, перфораторы, графопостроители и др.

Модель "Электроника НЦ80-31"("Электроника МС2101") выполнена по блочно-модульному принципу. В зависимости от типа станка и задач управления в состав УЧПУ входят два или три блока. Первый блок - дисплейный, имеет одинаковую аппаратную часть и связан со вторым блоком телеграфным каналом, обеспечивающим скорость передачи информации 19,2 Кбод(1бод=1бит/с). Второй блок УЧПУ       предназначен    для     управления   приводами      и электроавтоматикой станка, а также для хранения технологического программного     обеспечения. В таблице 2 приведены некоторые характеристики     различных      исполнений УЧПУ "Электроника МС2101."

ТИП УЧПУ

ГРУППА СТАНКОВ

ХАРАКТЕРИСТИКА

ВТОРОГО БЛОКА

МС 2101.1            

ТОКАРНЫЕ         

5 каналов связи с импульсными датчиками, 3 канала управления приводом, 128 дискретных входов, 64 выхода.

МС 2101.04

ШЛИФОВАЛЬНЫЕ        

5 каналов связи с импульсными датчиками, 4 канала управления риводом, 64 дискретных входа и 32 выхода, 4 канала АЦП на 9 разрядов.