Станки с ЧПУ. Основные определения

1. Станки с ЧПУ. Основные определения.

2. ЧПУ и его виды

Числовое программное управление (ЧПУ) станком — управление обработкой
заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в
цифровой форме.
Металлообрабатывающее оборудование с ЧПУ - любые виды станков для
обработки металлов резанием, например токарные, фрезерные, сверлильные,
шлифовальные, расточные, многоцелевые, электроэрозионные и т.п., а также
другие виды оборудования для обработки металлов (листогибочные машины,
пробивные прессы и т.д), осуществляющие по заданной программе
автоматическую обработку заготовок.
Позиционное ЧПУ (позиционное управление) — ЧПУ, при котором рабочие органы
станка перемещаются в заданные точки, причем траектории перемещения не
задаются.
Контурное ЧПУ (контурное управление станком) — ЧПУ, при котором рабочие
органы станка перемещаются по заданной траектории и с заданной скоростью для
получения необходимого контура обработки.
Адаптивное ЧПУ (адаптивное управление станком) — ЧПУ, при котором
обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к
изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.
Групповое ЧПУ (групповое управление станками) — ЧПУ группой станков от ЭВМ,
имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых
по запросам от станков.

3.

Типовой элемент замены устройства чпу (ТЭЗ УЧПУ) — типовая минимальная составляющая часть устройства ЧПУ, которая при
потере работоспособности может быть заменена аналогичной. Каждое устройство ЧПУ выдаст управляющее воздействие на
исполнительные органы в соответствии с УП и информацией о положении управляемого объекта. Классификацию систем ЧПУ,
применяемых в отечественном машиностроении, проводят по виду рабочих движений. Различают позиционные и контурные
устройства ЧПУ.
Позиционные устройства ЧПУ — устройства, в которых рабочие органы могут перемещаться в заданные точки, а траектория
перемещения от точки до точки задастся только прямолинейным движением. Позиционные устройства ЧПУ составляют группу
устройств, имеющих один общий признак — позиционирование, т.е. обеспечение точности останова перемещаемых рабочих органов
в точке с заданными координатами. Скорость перемещения в позиционных устройствах не программируется и обусловлена только
динамикой приводов станка. Позиционными устройствами ЧПУ
оснащают сверлильные, координатно-расточные, токарные, фрезерные, шлифовальные и другие станки, работающие по
прямоугольному циклу.
Контурные прямоугольные (коллинеарные) устройства ЧПУ — устройства, которые обеспечивают движение по одной координате.
Так как в большинстве станков применяют прямоугольную систему координат, такие устройства получили название прямоугольных. В
этих устройствах, так же, как и в позиционных, программируются конечные координаты перемещения, однако в УП задается скорость
движения рабочего органа в соответствии с заданным режимом резания, и перемещение выполняется поочередно по каждой из
координатных осей. Прямоугольные устройства ЧПУ применяют в станках фрезерной, токарной и шлифовальной групп.
Контурные (непрерывные) устройства ЧПУ — устройства, обеспечивающие перемещение рабочих органов из данной точки
пространства по траектории, форма и конечные координаты которой заданы в УП. Контурными устройствами чпу оснащают станки
фрезерной и токарной трупп, осуществляющих формообразование деталей сложной формы.
Устройства адаптивного (самоприспосабливающегося) управления ЧПУ — устройства, в которых обеспечивается автоматическое
приспособление процесса обработки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям (скорость резания, подача,
сила резания). Самоприспосабливающиеся устройства ЧПУ имеют систему контроля и регулирования, позволяющую осуществлять
защиту от перегрузок двигателей главного движения и приводов подач, что обеспечивает высокое качество обработки и защищает
станочную систему от поломок. Адаптивными устройствами ЧПУ оснащают фрезерные, расточные и многоцелевые станки.
Оперативная система управления (ОСУ) — устройство ЧПУ на базе микро эвм с подготовкой УП у станка в режиме диалога оператора
с устройством чпу. Оператор с помощью клавиатуры пульта устройства чпу вводит данные с чертежа детали в программу управления.
Оперативными устройствами чпу оснащают токарные и фрезерные станки. Другим признаком, по которому устройства чпу могут
быть классифицированы, является число потоков информации, циркулирующих в системе станок—устройство ЧПУ.
Система с разомкнутым контуром — устройство ЧПУ, в котором имеется только один поток информации. В таких системах
отсутствуют измерительные устройства (датчики обратной связи), контролирующие перемещение рабочих органов. Точность
воспроизведения движения рабочих органов с такой системой невысока и определяется точностью отработки команд двигателем
привода подач и точностью кинематической цепи, передающей движение
рабочему органу.
Система с замкнутым контуром — устройство ЧПУ, в котором существуют два потока информации: один вводится в устройство
управления через вводное устройство от программного носителя, а другой — в устройство ЧПУ от датчиков обратной связи,
определяющих действительное положение рабочих органов. При наличии рассогласования между этими потоками устройство
управления воздействует на приводы подач, последние перемещают
рабочие органы в нужном направлении, изменяя рассогласование до величины, близкой к нулю.

4. Система ЧПУ и ее компоненты

Система числового программного управления (СЧПУ) — совокупность
функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и
программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.
Устройство числового программного управления (УЧПУ) — устройство,
выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы станка в
соответствии с управляющей программой (УП) и информацией о состоянии
управляемого объекта.
Аппаратное устройство ЧПУ — устройство ЧПУ, алгоритмы работы которого
реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления
устройства.
Программное устройство ЧПУ — устройство ЧПУ, алгоритмы работы которого
реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть
изменены после изготовления устройства.
Программное обеспечение системы ЧПУ (программное обеспечение) —
совокупность программ и документации для реализации целей и задач системы
ЧПУ.

5. Управляющая программа станков с ЧПУ

Управляющая программа (УП) — совокупность команд на языке
программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования
станка для обработки конкретной заготовки.
Ручная подготовка управляющих программ (УП) — подготовка и контроль УП в
основном без применения ЭВМ.
Автоматизированная подготовка управляющих программ (УП) — подготовка и
контроль УП с применением ЭВМ.
Программоноситель — носитель данных, на котором записана УП. В качестве
носителя данных могут применяться перфолента, магнитная лента, магнитный
диск и запоминающие устройства различного типа (USB носители).

6. Компоненты управляющей программы станков с ЧПУ

Кадр управляющей программы (кадр) — составная часть управляющей программы
(УП), вводимая, отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной
команды.
Слово УП (слово) — составная часть кадра УП, содержащая данные о параметре
процесса обработки заготовки и/или другие данные по выполнению управления.
Адрес УП (адрес) — часть слова УП, определяющая назначение следующих за ним
данных, содержащихся в этом слове.
Номер кадра УП (номер кадра) — слово в начале кадра, определяющее
последовательность кадров в УП.
Формат кадра УП (формат кадра) — условная запись структуры и расположения
слов в кадре УП с максимальным числом слов.
Главный кадр УП — кадр управляющей программы, содержащий все необходимые
данные, для возобновления процесса обработки заготовки после перерыва.

7. Способы задания размеров у деталей для обработке на станках с ЧПУ

Абсолютный размер — линейный или угловой размер, задаваемый в УП и
указывающий положение точки относительно принятого нуля отсчета.
Размер в приращении — линейный или угловой размер, задаваемый в УП и
указывающий положение точки относительно координат точки предыдущего
положения рабочего органа станка.
http://libraryno.ru/2-3-tehnologicheskaya-pererabotka-chertezhey-i-raschet-koordinat-gap_pronin/

8. Работа системы управления станков с ЧПУ

Автоматическая работа системы устройства ЧПУ (автоматическая работа) —
функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка УП происходит с
автоматической сменой кадров УП.
Работа системы ЧПУ с пропуском кадров (пропуск кадра) — автоматическая
работа СЧПУ (УЧПУ), при которой не отрабатываются кадры УП, обозначенные
символом ПРОПУСК КАДРА.
Ускоренная отработка УП (ускоренная отработка) —автоматическая работа СЧПУ
(УЧПУ), при которой предусмотренные в УП скорости подач автоматически
заменяются на ускоренную подачу.
Покадровая работа — функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка
каждого кадра УП происходит только после воздействия оператора.
Работа системы (устройства) ЧПУ с ручным вводом данных (ручной ввод
данных) — функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором набор данных,
ограниченный форматом кадра, производится вручную оператором на пульте.
Работа системы ЧПУ с ручным управлением (ручное управление) —
функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором оператор управляет станком с
пульта без использования числовых данных.

9. Зеркальная обработка контура, его масштабирование и поворот

Зеркальная отработка — функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором рабочие
органы станка перемещаются по траектории, представляющей собой зеркальное
отображение траектории, записанной в УП.

10. Функции оболочки ЧПУ

Ввод УП (ввод) — функционирование УЧПУ, при котором ввод данных в память
УЧПУ с программоносителя происходит от ЭВМ верхнего ранга или с пульта
оператора.
Вывод УП (вывод) — функционирование УЧПУ, при котором происходит вывод
хранимой в памяти УЧПУ управляющей программы на носитель данных. При
выводе УП могут выводиться дополнительные данные, используемые при
отработке УП и хранящиеся в памяти УЧПУ, например константы и т. п.
Поиск кадра в УП (поиск кадра) — функционирование УЧПУ, при котором на
программоносителе или в запоминающем устройстве УЧПУ обнаруживается
заданный кадр УП по его номеру или специальному признаку.
Редактирование УП (редактирование) — функционирование УЧПУ, при котором
управляющую программу изменяет оператор непосредственно у станка.
Отработка и остановка УП
Диагностика оборудования

11. Отказы и сбои систем ЧПУ

Станочная система ЧПУ — комплекс узлов и агрегатов оборудования с ЧПУ,
взаимодействующих между собой.
Отказ устройства ЧПУ — событие,
работоспособности данного устройства.
Сбой устройства ЧПУ — событие, заключающееся в кратковременном
самоустраняющемся нарушении работоспособности данного устройства.
Индикатируемый сбой устройства ЧПУ — сбой, фиксирующийся на пульте в
момент его возникновения, приводящий к останову станка, т.е. к прекращению
обработки детали, информация о котором высвечивается на пульте оператора.
Неиндикатируемый сбой устройства ЧПУ — сбой, не обнаруживаемый на пульте
оператора в момент его возникновения.
заключающееся
в
нарушении

12. Написание и хранение информации

Рукопись программы — информация, записанная в виде, удобном для составления
языковой или управляющей программы.
Файл — совокупность данных, объединенных по некоторому общему смысловому
признаку или нескольким признакам. Способ хранения информации в виде файла
(данных) широко применяется в запоминающих устройствах ЭВМ. При этом начало
и конец файла отмечают специальными метками, что позволяет легко найти
соответствующую информацию (например, на магнитной ленте).
Дисплей — устройство визуального отображения алфавитно-цифровой и
графической информации (наиболее распространены дисплеи телевизионного
типа).
Интерфейс — совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих
совместимость (взаимодействие) различных функциональных блоков (устройств),
образующих измерительную, вычислительную или управляющую систему, в
соответствии с требуемыми условиями, например видом кода, моментом выдачи
(приема) информационных и управляющих сигналов, формой представления
информации (аналоговая или цифровая).

13. Основные нулевые точки станков с ЧПУ

Нулевая точка станка (нуль станка) — точка, принятая за начало координат
станка.
Исходная точка станка (исходная точка) — точка, определенная относительно
нулевой точки станка и используемая для начала работы по УП.
Фиксированная точка станка (фиксированная точка) — точка, определенная
относительно нулевой точки станка и используемая для определения положения
рабочего органа станка.
Точка начала обработки — точка, определяющая начало обработки конкретной
заготовки.
Нулевая точка детали (нуль детали) — точка на детали, относительно которой
заданы ее размеры.
Нулевая точка инструмента (нуль инструмента)
Плавающий нуль — свойство СЧПУ (УЧПУ) помещать начало отсчета перемещения
рабочего органа в любое положение относительно нулевой точки станка.

14.

15.

16. Коррекция и ее виды

Коррекция инструмента — изменение с пульта управления запрограммированных координат (координаты) рабочего органа станка.
Коррекция скорости подачи — изменение с пульта оператора
запрограммированного значения скорости подачи.
Коррекция скорости главного движения — изменение с пульта оператора
запрограммированного значения скорости главного движения станка.
Значение коррекции положения инструмента (коррекция на положение
инструмента) — расстояние по оси координат станка, на которое следует дополнительно сместить инструмент.
Значение коррекции длины инструмента (коррекция на длину инструмента) —
расстояние вдоль оси вращающегося инструмента, на которое следует
дополнительно сместить инструмент.
Значение коррекции диаметра фрезы (коррекция на фрезу) — расстояние по
нормали к заданному контуру перемещения фрезы, на которое следует
дополнительно переместить центр фрезы.

17. Задающая информация в станках с ЧПУ

Задающая информация (программа управления) — информация, известная до
начала технологического процесса и зафиксированная тем или иным способом на
материальном носителе, называемом программоносителем.
В программе даются сведения о характере движения рабочих органов, их
синхронизации, режимах обработки, различные технологические и другие команды.
Геометрическая информация — информация, описывающая форму, размеры
элементов детали и инструмента и их взаимное положение в пространстве.
Технологическая информация — информация, описывающая технологические
характеристики детали и условия ее изготовления.

18. Замкнутые и разомкнутые системы управления станков с ЧПУ

Системы управления разомкнутые (без обратной связи, с разомкнутой цепью,
циклические, жесткие, программные) — системы управления, использующие
только задающую информацию.
В системах отсутствуют контроль за выполнением заданной программы и обратная
связь. В разомкнутых системах используется только один поток информации.
Задающая информация перерабатывается в форму, удобную для управления
приводом, выполняющим тот или иной элементарный цикл технологического
процесса.
Информация возмущения, имеющая место при выполнении технологического
процесса, как и информация обратной связи, в разомкнутых системах управления не
используется.
Системы управления замкнутые (с замкнутой цепью, с обратной связью,
рефлекторные, ациклические) — системы управления, работающие на основе
совместного использования задающей информации и информации обратной
связи, содержащей данные о фактической скорости перемещения рабочего
органа, его положении, об окончании цикла или отдельных его элементов и другие
сведения о протекании технологического процесса.

19.

20. Схемы управления шаговым двигателем и двигателем постоянного тока

21. Информация обратной связи в станках с ЧПУ

Информация возмущения — информация, источником которой служит
окружающая среда (температура, влажность, колебания припуска заготовки,
твердость материала, уровень вибрации и т.д.).
Информация обратной связи (ИОС) — информация, источником которой является
сам технологических процесс. К этой информации относятся данные о
фактическом положении и скорости движения рабочего органа, о размерах
обрабатываемой поверхности, о температурных и силовых деформациях в
системах СПИД, о температуре в зоне резания, уровне вибрации и т. п.
Датчики обратной связи (ДОС) — устройства, с помощью которых собирается
информация обратной связи.

22. Опорные точки и геометрические элементы

Опорная точка — точка расчетной траектории, в которой происходит изменение
либо закона, описывающего траекторию, либо условий протекания
технологического процесса.
Опорная геометрическая точка — точка расчетной траектории, в которой
происходит изменение закона, описывающего данную траекторию.
Опорная технологическая точка — точка расчетной траектории, в которой
происходит изменение условий протекания технологического процесса.
Геометрический элемент — непрерывный участок расчетной траектории или
контура детали, задаваемый одним и тем же законом в одной и той же системе
координат.
Расчетная траектория — траектория, теоретическая аппроксимированная
относительная траектория центра инструмента.

23. Эквидистантный контур и центр инструмента

Центр инструмента — неподвижная относительно державки точка инструмента,
по которой ведется расчет траектории.
Эквидистанта — линия, равноотстоящая от линии контура детали (заготовки) .

24. Ось станка, управляемая координата и точность позиционирования

Ось координат станка с ЧПУ — направление, совпадающее с перемещением
рабочего органа станка по направляющей опоре в соответствии с программой
управления станком, связанное с одной единицей привода.
Управляемая координата — ось системы координат, относительное перемещение
центра инструмента вдоль которой осуществляется с помощью одного
исполнительного органа системы управления.
Шаг
программирования
—
разность
между
двумя
программируемыми числовыми величинами по данной оси.
Максимальное программируемое перемещение — наибольшее перемещение
рабочего органа, которое может быть задано в одном кадре УП.
Чувствительность системы управления — минимальное рассогласование, на
которое может реагировать система.
Точность позиционирования — величина поля рассеивания отклонений
положений центра инструмента от заданных при отработке геометрического
перехода без резания, рассчитанная для всего диапазона задаваемых размеров.
ближайшими

25. Интерполяция, апроксимация и алгоритм

Интерполяция — получение (расчет) координат промежуточных точек траектории
движения центра инструмента в плоскости или в пространстве.
Интерполятор системы ЧПУ станком — вычислительный блок системы ЧПУ,
задающий последовательность управляющих воздействий для перемещения
рабочих органов станка по осям координат в соответствии с функциональной
связью между координатами опорных точек, заданных программой управления
станком.
Аппроксимация — процесс замены родной функциональной зависимости другой
зависимостью с определенной степенью точности.
Алгоритм — формальное предписание, однозначно определяющее содержание и
последовательность операций, переводящих совокупность исходных данных в
искомый результат — решение задачи.

26. Микропроцессоры и единицы информации

Микропроцессор — универсальный цифровой электронный блок, реализованный с
большой степенью интеграции, у которого выполняемая им функция определяется
после изготовления путем программирования.
Код — ряд правил, посредством которых выполняется преобразование данных из
одного вида в другой. Применение кода (кодирование) сводится к записи
информации в виде комбинации символов.
Бит — одноразрядная единица двоичной информации.
Байт — единица количества двоичной информации, равная восьми битам.
Бод — единица скорости передачи информации; 1 бод=1 бит/с.
Машинное слово — объем информации, равный 1, 2 или 4 байт (8, 16 или 32 бит) в
зависимости от разрядности блоков ЭВМ.
Килобайт — единица количества двоичной информации, равная 1024 (103) байт.
Мегабайт — единица количества двоичной информации, равная 1 048 576 (106)
байт.

27. Системы автоматизированного программирования, процессоры и постпроцессоры

Процессор — программа первичной переработки информации в САП,
формирующая данные по обработке детали безотносительно к типу станка.
Пост-процессор — согласующая программа САП, учитывающая особенности
данного станка и формирующая кадр.

28. Основные нулевые точки станков с ЧПУ

Контурная скорость — результирующая скорость подачи рабочего органа станка,
вектор которой равен геометрической сумме векторов скоростей перемещения
этого органа вдоль осей координат станка.
Дискретность задания перемещения — минимальное линейное перемещение
или угол поворота рабочего органа станка, которые могут быть заданы в УП.
Дискретность отработки перемещения — минимальное линейное
перемещение или угол поворота рабочего органа станка, отрабатываемые и
контролируемые в процессе управления.

29.

• Различают устройства чпу с постоянной (класс NC) и
переменной (класс CNC) структурой.
• Устройство чпу класса nc основано на принципе
вычислительного устройства, где все операции,
составляющие алгоритм работы, выполняются
параллельно с помощью отдельных цепей или устройств,
реализующих ту или иную функцию (агрегатноблочное
построение). Эти устройства называют также устройствами
чпу с жесткой структурой. Базовые модели таких устройств
(H22 и H33) содержат микроэлектронику и при их
использовании вмешательство оператора в процесс
обработки весьма ограничено.