Из чего состоят управляющей программы в чпу

Программируемый контроллер (ПЛК) – это устройство, используемое для автоматизации различных процессов в промышленности. Одним из основных компонентов ПЛК является управляющая программа, которая определяет логику его работы и позволяет реализовать требуемую автоматизацию.

Составление управляющей программы для ПЛК – это сложный и ответственный процесс. Он включает в себя анализ требований заказчика, проектирование архитектуры программы, написание кода, отладку и тестирование. Ключевыми моментами при составлении управляющей программы являются точное определение требований заказчика, правильное проектирование логики работы ПЛК и грамотное написание кода на специальном языке программирования для ПЛК.

При составлении управляющей программы необходимо учесть множество факторов, таких как тип используемого ПЛК, особенности объекта автоматизации, требования безопасности и надежности. Кроме того, необходимо иметь опыт работы с ПЛК и знание основных принципов программирования. Важно также предусмотреть возможность дальнейшего расширения и модернизации программы, а также ее удобную отладку и поддержку.

Обучение работе на станках с ЧПУ. «С нуля» до первой детали

Определение требований

Определение требований – это первоначальный этап разработки управляющей программы для программируемого контроллера. На данном этапе необходимо четко определить, какие функции должен выполнять контроллер, а также какие условия и ограничения на выполнение этих функций существуют.

Для определения требований следует провести анализ и изучение задачи, для которой разрабатывается контроллер. Это может быть автоматизация процесса, управление оборудованием или системой, сбор данных и многое другое. Очень важно точно определить, какие действия должны быть выполнены контроллером и как они должны быть выполнены.

При определении требований необходимо учесть все возможные сценарии и случаи использования контроллера. Нужно предусмотреть различные варианты входных данных, а также учитывать возможные ошибки и сбои в работе оборудования. Также следует учесть требования к надежности и безопасности системы, а также требования к производительности и возможностям расширения.

Анализ функциональности

Анализ функциональности программируемых контроллеров позволяет оценить их возможности и соответствие требованиям конкретной системы управления. Основными функциями программного обеспечения контроллера являются сбор данных, обработка и анализ полученной информации, принятие решений и управление исполнительными механизмами.

Для сбора данных программируемые контроллеры могут использовать различные типы датчиков, такие как термодатчики, датчики давления, уровня, влажности и другие. Полученные данные обрабатываются с помощью специальных алгоритмов, реализованных в программном обеспечении. В зависимости от задачи управления, контроллер может выполнять функции регулирования параметров, контроля границ и предупреждения об аварийных ситуациях.

Важным элементом функциональности программного обеспечения контроллера является возможность создания логических связей между различными задачами. Например, при управлении системой отопления, контроллер может анализировать данные с датчиков температуры, устанавливать оптимальные значения, исходя из заданных параметров, и передавать команды на исполнение механизмам, таким как насосы или клапаны.

Также, программируемые контроллеры обладают возможностью формирования отчетов и записи данных о работе системы. Это позволяет в дальнейшем производить анализ производительности управляемых объектов, выявлять причины возникновения сбоев и оптимизировать работу системы.

Одной из важных особенностей функциональности программного обеспечения контроллеров является возможность подключения внешних устройств для передачи данных и команд. Это могут быть например, контроллеры удаленного доступа, с помощью которых можно осуществлять мониторинг и управление системой удаленно, не присутствуя непосредственно на объекте управления.

Популярные статьи Как сделать мини дрель своими руками?

Идентификация входных и выходных сигналов

Один из ключевых этапов составления управляющей программы программируемого контроллера — это идентификация входных и выходных сигналов. Входные сигналы представляют собой информацию, поступающую в контроллер из окружающей среды. Это могут быть сигналы от датчиков, кнопок, переключателей и других устройств.

Выходные сигналы, в свою очередь, представляют собой управляющие последовательности, которые контроллер отправляет на исполнительные устройства. Это могут быть сигналы для управления двигателями, клапанами, световыми индикаторами и прочими актуаторами.

Для идентификации входных и выходных сигналов необходимо провести анализ технической документации на оборудование, с которым будет взаимодействовать контроллер. Входные сигналы должны быть правильно подключены к контроллеру и прописаны в его настройках.

Также важно определить, какие действия будет выполнять контроллер при получении определенного входного сигнала. Для этого составляются логические блоки программы, которые на основе значений входных сигналов принимают решения и управляют выходными сигналами. Конфигурация входных и выходных сигналов должна быть строго согласована с потребностями автоматизируемого процесса.

Создание структуры программы

Составление управляющей программы для программируемого контроллера начинается с создания структуры программы, которая определяет порядок выполнения команд и задач контроллера. Важным элементом структуры программы является главный цикл, который выполняется постоянно и отвечает за основной функционал контроллера.

Для удобного управления программой и повышения читаемости кода, структура программы может быть организована в виде модулей, функций и подпрограмм. Модули позволяют разделить программу на логические блоки, каждый из которых выполняет определенную задачу. Функции и подпрограммы позволяют повторно использовать код и разделить программу на отдельные части, упрощая ее отладку и поддержку.

В структуре программы также могут использоваться условные и циклические операторы для определения порядка выполнения и повторения определенных действий. Условные операторы позволяют выполнять определенные команды в зависимости от значения переменных или результатов сравнения. Циклические операторы позволяют повторять выполнение определенных действий до тех пор, пока выполняется определенное условие.

Организация структуры программы включает также определение переменных, которые будут использоваться в программе. Переменные могут хранить значения состояний устройств, временные данные и промежуточные результаты вычислений. Для удобства разработчика рекомендуется использовать понятные и описательные имена для переменных, чтобы облегчить понимание и отладку программы.

Определение блоков управления

При составлении управляющей программы для программируемого контроллера необходимо определить блоки управления, которые будут выполнять различные функции в системе. Блоки управления представляют собой отдельные части программного кода, которые отвечают за выполнение определенных операций или осуществление определенного контроля.

Основным блоком управления является главный цикл программы, который обеспечивает непрерывную работу контроллера. Внутри главного цикла могут быть определены различные подблоки, отвечающие за обработку входных и выходных сигналов, обновление состояния системы, управление исполнительными механизмами и т.д.

Для более удобного и структурированного программирования можно использовать функциональные блоки. Это отдельные части программы, которые выполняют определенную функцию и могут быть вызваны из главного цикла или из других функциональных блоков. Такая организация позволяет разделить код на логические части и повторно использовать функциональные блоки в различных частях программы.

Помимо функциональных блоков, можно использовать условные конструкции для реализации различных ветвлений в программе. Например, с помощью условий можно проверять значения определенных переменных и в зависимости от результата выполнять определенные действия или переходить к другим блокам управления.

Популярные статьи Разделение автоматических выключателей по время токовым характеристикам

Определение блоков управления является важной частью процесса разработки управляющей программы и требует грамотного анализа задач, которые должна выполнять система. Четкое определение блоков управления позволяет реализовать требуемую функциональность и обеспечить эффективную работу программируемого контроллера.

Определение последовательности выполнения

При составлении управляющей программы программируемого контроллера необходимо определить последовательность выполнения операций и задач, чтобы обеспечить правильное функционирование системы.

Определение последовательности выполнения включает в себя следующие этапы:

1. Идентификация и анализ требований. В этом этапе определяются основные задачи, которые должна выполнять система, а также их приоритеты. Выявляются различные последовательности выполнения в зависимости от требований.
2. Составление блок-схемы. На этом этапе создается блок-схема, которая отображает последовательность выполнения операций и связи между ними. Блок-схема позволяет визуализировать логику работы системы и помогает увидеть возможные проблемы или улучшения.
3. Определение порядка выполнения операций. В этом этапе определяется порядок выполнения операций внутри каждого блока блок-схемы. Это может быть последовательное выполнение, выполнение по условиям, параллельное выполнение и т. д.
4. Распределение задач по времени. Здесь определяется, в какой момент времени должны быть выполнены определенные операции. Это может быть определенное время, определенный интервал времени или выполнение после выполнения других операций.
5. Учет возможных ошибок и исключительных ситуаций. На этом этапе определяются действия, которые должны быть выполнены в случае возникновения ошибок или исключительных ситуаций. Они могут включать аварийное отключение системы, отправку сообщений об ошибке, перезапуск операций и другие действия.

Определение последовательности выполнения является важным шагом при создании управляющей программы программируемого контроллера. Внимательное и точное определение позволяет обеспечить эффективное и безошибочное функционирование системы.

Написание кода программы

Для написания кода программы для программируемого контроллера требуется знание языка программирования, а также ознакомление с документацией и спецификацией данного контроллера.

Первым шагом при написании кода программы является определение основных функций и задач, которые должна выполнять программа. Это может быть считывание данных с датчиков, обработка полученных данных и управление исполнительными механизмами.

Для наглядности и удобства написания кода программы можно использовать комментарии, которые помогут описать логику работы программы и делать ее более понятной для других разработчиков.

В коде программы для программируемого контроллера могут использоваться различные операторы и функции. Например, операторы условия (if-else) позволяют выполнять определенные действия в зависимости от условий. Функции могут быть использованы для выполнения конкретных задач, например, расчета математических формул или обработки данных.

Также в программе для программируемого контроллера можно использовать различные структуры данных, такие как массивы или списки, для хранения и обработки информации. Таблицы и списки могут быть использованы для хранения параметров и настроек программы.

После написания кода программы следует проверить его на правильность работы, возможные ошибки и необходимость внесения изменений. Для этого можно использовать различные инструменты и методы тестирования кода.

Выбор языка программирования

Разработка управляющей программы для программируемого контроллера начинается с выбора языка программирования, который будет использоваться для написания кода. Выбор языка программирования зависит от ряда факторов, таких как тип контроллера, требования проекта и опыт программистов.

Один из наиболее распространенных языков программирования для контроллеров это Ladder Logic (лесенка контактов). Он был разработан в соответствии с логикой реле и часто используется для программирования контроллеров в промышленности.

Популярные статьи Защита от блуждающих токов: преимущества и методы предотвращения

Еще одним популярным языком программирования является Structured Text (структурированный текст). Он предоставляет программистам более гибкие возможности по сравнению с Ladder Logic и позволяет использовать конструкции типичные для общих языков программирования, такие как циклы и условные операторы.

Однако, помимо Ladder Logic и Structured Text, есть и другие языки программирования, которые могут быть использованы в программировании контроллеров, такие как Function Block Diagram (функциональная схема блоков) и Instruction List (список инструкций). Каждый из этих языков предоставляет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор языка программирования должен быть основан на требованиях и возможностях проекта.

Разработка алгоритма управления

Разработка алгоритма управления является одним из важных этапов при создании управляющей программы для программируемого контроллера. Алгоритм определяет последовательность действий, которые должны быть выполнены контроллером для достижения требуемого результата.

Первым шагом при разработке алгоритма управления является определение целей и задач системы. Это позволяет установить требования к контроллеру и определить функции, которые должен выполнять алгоритм управления.

Затем проводится анализ процесса, который будет управляться контроллером. На основе этого анализа определяются основные переменные, которыми будет оперировать алгоритм, а также связи между этими переменными.

Далее происходит составление алгоритма управления, которое включает определение последовательности операций и условий их выполнения. Важно учесть все возможные варианты развития событий и предусмотреть соответствующие реакции контроллера.

После составления алгоритма управления проводится его проверка и отладка. В ходе проверки алгоритма выполняется его симуляция или тестирование на реальном оборудовании. При необходимости вносятся корректировки и доработки.

Тестирование и отладка

После создания управляющей программы для программируемого контроллера необходимо провести тестирование и отладку, чтобы убедиться в правильности ее работы и исправить возможные ошибки. Тестирование позволяет проверить работу всех компонентов программы и убедиться, что они взаимодействуют правильно.

Одним из способов тестирования является моделирование работы программы на компьютере с использованием специального программного обеспечения. При этом можно отслеживать и анализировать передаваемые данные, чтобы убедиться в их корректности. Также можно предусмотреть симуляцию различных ситуаций, чтобы проверить, как программа реагирует на них.

Важным этапом отладки является поэтапная проверка работы управляющей программы на самом контроллере. Это позволяет убедиться, что программа выполняется без ошибок и все компоненты работают правильно. При этом можно использовать различные инструменты, такие как графический интерфейс контроллера или специальные программы для отладки.

Если в процессе тестирования и отладки выявляются ошибки, их необходимо исправить. Для этого следует анализировать полученные результаты и искать причины проблем. Важно провести достаточно тщательное тестирование, чтобы убедиться, что все ошибки были исправлены и программа работает стабильно.

Видео:

Написание 13 УП-шек + ФРЕЗЕРОВКА на станке с ЧПУ. Часть 1 CNC-Profi

Написание 13 УП-шек + ФРЕЗЕРОВКА на станке с ЧПУ. Часть 1 CNC-Profi by CNC-Proffi. Уроки ArtCam. Обучение ЧПУ 4 years ago 55 minutes 71,819 views

Источник: electro-scooterz.ru

Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы

1. Целесообразность применения
2. Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
3. Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
4. Основные параметры
5. Принцип программирования
6. Станки фрезерные с ЧПУ
7. Как работает ЧПУ-станок токарного типа
8. Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
9. Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
10. Преимущества
11. Проблемы
12. Действия наладчика и оператора

Выбирая оборудование для проведения фрезерных, токарных и других подобных работ, каждое предприятие стремится найти максимально надежную, производительную, удобную модель. Стремясь облегчить эти поиски, подробно рассмотрим, что такое ЧПУ-станок: как он устроен, по каким принципам программируется и функционирует, каких видов может быть и так далее. Максимум информации – чтобы вам было проще определиться и решить, вкладываться в такую технику или нет.

Сразу отметим: сегодня они востребованы, причем во всех основных отраслях. На них проводят металлообработку, вытачивая детали с особой точностью (даже если у заготовок сложная поверхность), изготавливают предметы мебели и деревянные панно, макеты, сувениры, игрушки из пластиков и многое другое. Активно используют их преимущества, в том числе и высокую производительность.

Отдельно скажем, как расшифровываются ЧПУ-станки: аббревиатура означает Числовое Программное Управление, то есть компьютеризированную систему, задающую условия нормального функционирования стола, суппорта, шпинделя в течение технологического процесса. Контроль осуществляется за счет специальных и своевременно поданных команд – кодов G и M-типа.

В результате 1 единица такого оборудования так же эффективна, как 5-6 обычных. Оператору остается только включить нужную схему, наладить ее и проследить за ее выполнением – ему необязательно быть квалифицированным токарем или фрезеровщиком.

Целесообразность применения

Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:

• Изготавливаемые детали используются в особенно ответственных случаях – запчасти для авиатехники и транспорта, элементы медицинских аппаратов, лопатки или валы турбин для ГЭС.
• Выпускаемые заготовки отличаются сложностью поверхности, подразумевающей проведение целого ряда технологических операций в процессе механической обработки.
• Планируется, что изделия будут выходить регулярными и крупносерийными партиями.
• Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из 6 первых квалитетов по допуску. Отклонения в этом случае устанавливает дискретный шаг привода, составляющий до 3 мкм.
• Существует вероятность внесения незначительных конструктивных изменений по ходу изготовления детали – путем корректировки программы с операторского пульта.

Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются

Возможности такого оборудования довольно широки, сферы применения тоже, поэтому и классификация достаточно разнообразна. Но практически все модели, вне зависимости от конструкции, обладают следующими отличительными характеристиками:

• Сравнительно мощный привод – может быть постоянного тока, с бесступенчатой регулировкой шпинделя, или переменного, трехфазный, с частотой вращения до 2000 об/мин, но обязательно от 20 до 40 кВт.
• Независимая установка и коррекция каждой из двух координат, в результате чего рабочие органы способны перемещаться по самым сложным траекториям, зачастую даже невозможным для других методов контроля.
• Повышенная жесткость конфигурации при прецизионной (или высокой) точности обработки заготовки.
• Скорость установочных передвижений суппорта 4,8-10 об/мин, что минимизирует время холостого хода.
• Широчайшие рамки регулировки подачи бесступенчатого привода – с изменением до 1200-10000 раз (с 1 до 1200 или даже до 10000 об/мин). Благодаря этому не проблема настроить оптимальный режим выпуска любой детали.
• Развитые и многофункциональные инструментальные системы – от 12 органов.

Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения

Маркировка выпускаемых моделей осуществляется с помощью букв и цифр. Они и формируют артикул, который отражает назначение оборудования, степень его автоматизации, класс его точности. Разделение ведется по нескольким глобальным признакам – рассмотрим каждый из них подробнее.

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут быть:

• фрезерные и сверлильно-расточные – сравнительно универсальные, также обеспечивающие зенкерование;
• токарные – для создания резьбовых соединений и сверления, для патронных и центровых, а также сложных деталей;
• зубообрабатывающие – для обеспечения необходимой геометрии шестеренок и подобных им элементов;
• шлифовальные – для зачистки и выравнивания поверхностей;
• многоцелевые – для комплексной обработки без перебазирования заготовки.

Каждой группе присваивается свой номер – обращайте внимание на первую цифру в артикуле станка ЧПУ, эта расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

• назначение – с позиционным, непрерывным, прямоугольным, смешанным методом контроля;
• вариант привода – со ступенчатым, шаговым или регулируемым двигателем;
• характер загрузки программного обеспечения – с установкой через диск, ленту (перфорированную или магнитную), flash-носитель;
• количество одновременно управляемых координат и допустимые погрешности при их введении.

В артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой). Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

1 – с цифровой индикацией и данными, набираемыми на клавиатуре – для одного перемещения за кадр;

2 – с позиционным (для сверлильно-расточных) или прямоугольным (для фрезерных или токарных) методом контроля;

3 – с непрерывным или контурным управлением, для обработки особенно сложных деталей;

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

Ц – циклическая, отличающаяся дешевизной и простотой алгоритма, но весьма удобная для серийного выпуска однотипных заготовок.

Помимо этого, в маркировке также есть индексы АСИ, то есть устройств АвтоСмены Инструмента:

• Р – посредством поворота головки револьверного типа;
• М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

Основные параметры

Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:

• для фрезерной это ширина поверхности рабочего стола;
• для сверлильно-расточной – максимально возможные диаметры сверла и шпинделя;
• для токарной – наибольшее из поддерживаемых сечение отверстия.

Принцип программирования

Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:

• память – постоянная и оперативная;
• шкаф, оснащенный операторским пультом;
• дисплей, на котором показываются результаты;
• контроллер – прибор, обрабатывающий введенные данные и отвечающий за функционирование приводов.

Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:

1. Вручную – технолог вводит числовые комбинации и таким образом задает все координаты для перемещения инструментов. Не самый удобный вариант, ведь для его реализации даже у опытного специалиста, знающего, как работать на станке с ЧПУ, уйдет много времени и сил, а выпускать удастся лишь простейшие детали.
2. С пульта оперативной системы – наладчик использует джойстик и сенсорный экран, в том числе и в диалоговом режиме (если оборудование довольно современное и у него есть эта опция). Уже более подходящий метод, также и потому, что команды можно протестировать и откорректировать.
3. С помощью САМ и САПР – запись происходит в несколько этапов, проводится сравнительно большое количество операций, зато в результате можно придумать эффективный алгоритм выпуска даже самого сложного элемента, а в дальнейшем видоизменять его для производства других деталей.

Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:

• Создать электронный чертеж заготовки в AutoCAD, Компасе, Solid или другом профильном графическом редакторе.
• Преобразовать получившийся файл в подходящий формат (HPGL, DXF, Gerber, Exeilon) и загрузить его в САМ (в качестве наиболее используемых CorelDraw, SheetCam, MeshCam, Kcam). После данного импорта задать траектории движения инструментов, введя числа, выбрав варианты обработки, присвоив значения соответствующим органам машины. Проконтролировать правильность визуализации (происходит параллельно).
• Сделать промежуточный Cl-файл, загрузить его в паспорт (постпроцессор), получить программу управления с G- и М- кодами.

Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.

Станки фрезерные с ЧПУ

Очень популярны, предназначены не только для резки заготовок любой формы (и простой плоской, и сложной пространственной), но и для раскройки металлических листов, для выборки пазов, для загибания углов. Могут содержать до 300 инструментов в одном магазине. Также отличаются обширной классификацией.

По расположению шпинделя выделяют:

• вертикальные – вал устанавливается перпендикулярно столу и позволяет проводить обработку с одной стороны детали;
• горизонтальные – фиксация уже параллельная, что делает возможным многостороннее выполнение технических операций.

По конструкции модель бывает консольной и нет, с одним или несколькими деталями, с контролем по 2,3 и более координатам одновременно.

Теперь о том, что значит станок ЧПУ с точки зрения управления – по характеру команд фрезерный может быть:

• позиционным – для сверлильных работ;
• контурным – ориентированным на криволинейные поверхности сложной формы;
• смешанным (комбинированным) – для комплексных задач.

Конструктивные особенности

Сравнительно мощные корпус и станина – за счет ребер жесткости, также обеспечивающих повышенные показатели прочности шпинделя. В комплектацию таких устройств входят точные винты и рельсы – для быстрого перемещения инструментов по горизонтали.

Все это обеспечивает одинаково хорошее качество выполнения технических операций как при попутном, так и при встречном направлении движения.

То, что можно сделать на ЧПУ станке, зависит от конкретной его модели, а их в номенклатуре фрезерной группы сразу несколько сотен. Есть габаритные варианты, длина рабочего стола которых превышает 10 м. Или наоборот – миниатюрные, предназначенные для мелкосерийного производства и частных мастерских, выпускающих типовые заготовки из металла и пластика, дерева и других материалов. Обычно они маломощные (до 750 Вт), но все равно сравнительно надежные, оснащенные сервоприводом, поворотные во всех угловых направлениях, регулируемые по высоте. Естественно, в их базовую комплектацию также входит ПО для контроля, которое можно загрузить, подключив оборудование к персональному компьютеру.

Как работает ЧПУ-станок токарного типа

Его основной орган – резец со сменными пластинами, зафиксированный в держателе, который может быть кассетным и совершенно точно является важной частью суппорт-узла, вместе с поворотной плитой и салазками. Деталь крепится в патроне, который расположен на вращающемся валу, приводные механизмы заставляют перемещаться инструменты (до 12 сразу), со скоростью вспомогательного хода выше, чем основного.

Классификация по характеру выполняемых задач

• центровые – для точения фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
• патронные – для зенкерования, создания резьбы, обтачивания под фланцы, диски, шестерни и втулки, как внешних, так и внутренних плоскостей;
• универсальные – эти виды станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, актуальные для двух предыдущих типов;
• карусельные – для крупногабаритных и неправильных по своей форме элементов; бывают одностоечными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухстоечными (для сечений до 15 м).

Конструктивные характеристики

Их компоновка обычно либо вертикальная, либо с крутым наклоном, благодаря чему из функциональной зоны проще удалить стружку. Сравнительно компактны, к ним не проблема подключить почти любое автозагрузочное устройство.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, достижимой утолщением металла и введением дополнительных ребер. Оснащены сменными магазинами для инструментов и/или револьверными головками, устанавливаемыми на позицию держателя.

Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа

Это настоящие центры, выполняющие комплексную обработку заготовки (без перебазирования) и оборудованные комбинированными системами ПО. Они предназначены для нарезки фасок и резьбы, зенкерования, расточки, раскроя, фрезерования. Подходят для действий как с плоскими поверхностями, так и со сложными криволинейными формами.

Конструктивные особенности

Зачастую укомплектованные сменными магазинами, делающими доступной предварительную настройку инструментов. Обычно обладают поворотными столами, нужными для перемещения детали, а также переналаживаемыми вспомогательными устройствами-спутниками.

Принцип работы станков с ЧПУ многоцелевого типа базируется на универсальности операций, которая возможна благодаря высокомоментному, но малоинерционному двигателю с хорошим быстродействием. Даже на небольших частотах он развивает крутящий момент до серьезных величин, что позволяет обеспечить производительность труда.

По вариантам компоновки могут быть:

• вертикальные – с головкой шпинделя, способной двигаться вдоль обеих осей; на них техпроцессы можно проводить с 2-5 сторон;
• горизонтальные – для элементов больших габаритов, закрепленных на столе; действуют только в одной плоскости (если отсутствуют дополнительные поворотные приспособления).

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

• производство плит и других плоских элементов из дерева, например, корпусной мебели;
• выпуск пластиковых деталей всевозможных форм, включая криволинейные;
• шлифовка камней и подобных им твердых материалов природного происхождения;
• изготовление сложных металлических изделий, в том числе и ювелирных.

Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.

Преимущества

Эксплуатация столь точного механизма позволяет быстро решать ранее неосуществимые задачи: наносить рельефные декоры, которые невозможно выполнить вручную. За счет компьютеризации и автоматизации оно дает возможность избежать ошибок, вызванных человеческим фактором. Если знать, как пользоваться ЧПУ-станками, риск возникновения брака стремится к нулю.

Для большинства заготовок это техника «полного цикла», которая минимизирует затраты на производство. Она также отличается надежностью (может бесперебойно функционировать в течение лет), гибкостью настройки, широтой опций.

Проблемы

Минусы – в нюансах постпроцессирования: даже несмотря на то, что G- и М- коды универсальны, каждый программист компонует их по-своему. Поэтому возможны нестыковки при запуске ПО, которые требуется отдельно отлаживать.

Зачастую сложна ситуация с кадрами. Молодые и начинающие специалисты прекрасно понимают, как работает станок с ЧПУ, но им неизвестны практические свойства дерева или металла. Опытные слесари, фрезеровщики и токари, наоборот, «на ты» с материалами, но почти не знают компьютера.

Действия наладчика и оператора

• подобрать инструмент по карте, проверить его целостность и остроту;
• определить нужные размеры;
• зафиксировать рабочий орган и зажимной патрон, убедиться в надежности крепления;
• установить переключатель в позицию «от»;
• выполнить проверку на холостом ходу;
• убедиться в нормальном состоянии лентопротяжного механизма и ввести перфоленту;
• закрепить деталь, включить режим «по программе»;
• обработать первый элемент, измерить его геометрию, внести корректировки;
• повторить техпроцесс, сравнить габариты;
• переключить машину в позицию «автомат».

Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:

• менять смазочные материалы и намасливать патроны;
• очищать зону проведения операций;
• проверять гидравлику, пневматику, точность заданных показателей.

Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:

• фиксировать заготовку;
• вводить программу;
• заправлять перфоленту;
• нажимать «Пуск»;
• замерять деталь, сравнивая с образцом.

На специальных курсах подробно расскажут и покажут, как научиться работать на станке с ЧПУ. На такую профильную подготовку просто необходимо отправить своих сотрудников, если вы хотите установить столь производительное оборудование на своем предприятии и эффективно использовать его преимущества.

Источник: stanokcnc.ru

8.1. Общие сведения о системах управления и станках с ЧПУ

Под управлением станком принято понимать совокупность воздействий на его механизмы, обеспечивающие выполнение технологического цикла обработки, а под системой управления — устройство или совокупность устройств, реализующих эти воздействия.

Числовое программное управление (ЧПУ) — это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком-либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами.

Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.

В табл. 8.1 перечислены цели и функции современного многоуровневого устройства ЧПУ (УЧПУ).

Таблица 8.1 Цели и функции многоуровневых устройств ЧПУ

Системы ЧПУ практически вытесняют другие типы систем управления.

• позиционные, в которых задают только координаты конечных точек положения исполнительных органов после выполнения ими определенных элементов рабочего цикла;
• контурные или непрерывные, управляющие движением исполнительного органа по заданной криволинейной траектории;
• универсальные (комбинированные), в которых осуществляется программирование как перемещений при позиционировании, так и движения исполнительных органов по траектории, а также смены инструментов и загрузки-выгрузки заготовок.
• многоконтурные системы, обеспечивающие одновременное или последовательное управление функционированием ряда узлов и механизмов станка.

Примером применения систем ЧПУ первой группы являются сверлильные, расточные и координатно-расточные станки. Примером второй группы служат системы ЧПУ различных токарных, фрезерных и круглошлифовальных станков. К третьей группе относятся системы ЧПУ различных многоцелевых токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков.

К четвертой группе относятся бесцентровые круглошлифовальные станки, в которых от систем ЧПУ управляют различными механизмами: правки, подачи бабок и т.д. Существуют позиционные, контурные, комбинированные и многоконтурные (рис. 8.1, а) циклы управления.

Рис. 8.1. Расположение осей координат в станках с ЧПУ (а); правосторонняя система координат (б)

По способу подготовки и ввода управляющей программы различают так называемые оперативные системы ЧПУ (в этом случае управляющую программу готовят и редактируют непосредственно на станке, в процессе обработки первой детали из партии или имитации ее обработки) и системы, для которых управляющая программа готовится независимо от места обработки детали. Причем независимая подготовка управляющей программы может выполняться либо с помощью средств вычислительной техники, входящих в состав системы ЧПУ данного станка, либо вне ее (вручную или с помощью системы автоматизации программирования).

Программируемые контроллеры — это устройства управления электроавтоматикой станка. Большинство программируемых контроллеров имеют модульную конструкцию, в состав которой входят источник питания, процессорный блок и программируемая память, а также различные модули входов/выходов. Для создания и отладки программ работы станка применяют программирующие аппараты. Принцип работы контроллера: опрашиваются необходимые входы/выходы и полученные данные анализируются в процессорном блоке. При этом решаются логические задачи и результат вычисления передается на соответствующий логический или физический выход для подачи в соответствующий механизм станка.

В программируемых контроллерах используют различные типы памяти, в которой хранится программа электроавтоматики станка: электрическую перепрограммируемую энергонезависимую память; оперативную память со свободным доступом; стираемую ультрафиолетовым излучением и электрически перепрограммируемую.

Программируемый контроллер имеет систему диагностики: входов/выходов, ошибки в работе процессора, памяти, батареи, связи и других элементов. Для упрощения поиска неисправностей современные интеллектуальные модули имеют самодиагностику.

Программоноситель может содержать как геометрическую, так и технологическую информацию. Технологическая информация обеспечивает определенный цикл работы станка, а геометрическая — характеризует форму, размеры элементов обрабатываемой заготовки и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

Станки с программным управлением (ПУ) по виду управления подразделяют на станки с системами циклового программного управления (ЦПУ) и станки с системами числового программного управления (ЧПУ). Системы ЦПУ более просты, так как в них программйруется только цикл работы станка, а величины рабочих перемещений, т.е. геометрическая информация, задаются упрощенно, например с помощью упоров. В станках с ЧПУ управление осуществляется от программоносителя, на который в числовом виде занесена и геометрическая, и технологическая информация.

В отдельную группу выделяют станки с цифровой индикацией и преднабором координат. В этих станках имеется электронное устройство для задания координат нужных точек (преднабор координат) и крестовый стол, снабженный датчиками положения, который дает команды на перемещение до необходимой позиции. При этом на экране высвечивается каждое текущее положение стола (цифровая индикация). В таких станках можно применять или преднабор координат или цифровую индикацию; исходную программу работы задает станочник.

В моделях станков с ПУ (см. гл. 1) для обозначения степени автоматизации добавляется буква Ф с цифрой: Ф1 — станки с цифровой индикацией и преднабором координат; Ф2 — станки с позиционными и прямоугольными системами ЧПУ; ФЗ — станки с контурными системами ЧПУ и Ф4 — станки с универсальной системой ЧПУ для позиционной и контурной обработки. Особую группу составляют станки, имеющие ЧПУ для многоконтурной обработки, например бесцентровые круглошлифовальные станки. Для станков с цикловыми системами ПУ в обозначении модели введен индекс Ц, с оперативными системами — индекс Т (например, 16К20Т1).

ЧПУ обеспечивает управление движениями рабочих органов станка и скоростью их перемещения при формообразовании, а также последовательностью цикла обработки, режимами резания, различными вспомогательными функциями.

Система числового программного управления (СЧПУ) — это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ станками. Устройство ЧПУ (УЧПУ) станками — это часть СЧПУ, выполненная как единое целое с ней и осуществляющая выдачу управляющих воздействий по заданной программе.

В международной практике приняты следующие обозначения: NC-ЧПУ; HNC — разновидность устройства ЧПУ с заданием программы оператором с пульта с помощью клавиш, переключателей и т.д.; SNC — устройство ЧПУ, имеющее память для хранения всей управляющей программы; CNC — управление автономным станком с ЧПУ, содержащее мини-ЭВМ или процессор; DNC — управление группой станков от общей ЭВМ.

Для станков с ЧПУ стандартизованы направления перемещений и их символика. Стандартом ISO-R841 принято за положительное направление перемещения элемента станка считать то, при котором инструмент или заготовка отходят один от другого. Исходной осью (ось Z) является ось рабочего шпинделя. Если эта ось поворотная, то ее положение выбирают перпендикулярно плоскости крепления детали.

Положительное направление оси Z — от устройства крепления детали к инструменту. Тогда оси X и Y расположатся так, как это показано на рис. 8.1.

Использование конкретного вида оборудования с ЧПУ зависит от сложности изготовляемой детали и серийности производства. Чем меньше серийность производства, тем большую технологическую гибкость должен иметь станок.

При изготовлении деталей со сложными пространственными профилями в единичном и мелкосерийном производстве использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Это оборудование целесообразно применять и в случае, если невозможно быстро изготовить оснастку. В серийном производстве также целесообразно использовать станки с ЧПУ. В последнее время широко используют автономные станки с ЧПУ или системы из таких станков в условиях переналаживаемого крупносерийного производства.

Принципиальная особенность станка с ЧПУ — это работа по управляющей программе (УП), на которой записаны цикл работы оборудования для обработки конкретной детали и технологические режимы. При изменении обрабатываемой на станке детали необходимо просто сменить программу, что сокращает на 80. 90 % трудоемкость переналадки по сравнению с трудоемкостью этой операции на станках с ручным управлением.

• производительность станка повышается в 1,5. 2,5 раза по сравнению с производительностью аналогичных станков с ручным управлением;
• сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата;
• снижается потребность в квалифицированных рабочих-станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;
• детали, изготовленные по одной программе, являются взаимозаменяемыми, что сокращает время пригоночных работ в процессе сборки;
• сокращаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря предварительной подготовке программ, более простой и универсальной технологической оснастке;
• снижается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

1. Что такое программное управление станками? Какие виды ПУ станками вы знаете?
2. Как обозначают станки с ПУ?
3. Что такое система ЧПУ станком? Какие системы ЧПУ вы знаете?
4. В чем заключается принципиальная особенность станков с ЧПУ?
5. Перечислите основные преимущества применения станков с ЧПУ.

Источник: tepka.ru