Файл: Станки с программным управлением..pdf

запрограммированному, состояния триггеров регистра и счетчика совпадут, в результате чего двигатель выключится и рабочий ор­ ган остановится. Система может быть выполнена так, что по до­ стижении определенной разницы в числах, зафиксированных а регистре и счетчике, двигатель переключится на замедленный ход.

2. Ша г ово - импуль сные системы. Характеризуются ис­ пользованием шаговых двигателей (ШД), в которых каждый элек­ трический импульс программы преобразуется в поворот вала ШД на определенный, строго фиксированный угол. Число импульсов, поступивших от программы на ШД, определяет величину переме­ щения, а частота их следования — скорость. В этих системах все программируемые перемещения выражаются числом шагов, кото­ рые в зависимости от требуемой точности и скорости перемещений обычно имеют пределы от 0,005 мм до 0,1 м. Шагово-импульсные системы •— разомкнутые.

Блок-схема, приведенная на рис. 3, б, работает так.

Если в качестве программоносителя используется магнитная лента, то на ней каждому запрограммированіноіму шагу соответ­ ствует один намагниченный участок. При прохождении этого уча­ стка мимо зазора магнитной головки- (МГ) в ее обмотке индукти­ руется электрический импульс, который усиливается усилителем

(У) и поступает в ШД, поворачивая его на определенный угол (например, 1°30'). Крутящий момент усиливается гидроусилите­ лем (ГУ), через ходовой винт приводящий в движение рабочий орган (РО).

На рис. 3, в показана блок-схема, работающая от перфолен­ ты. В этом случае запрограммированное и выраженное в опре­ деленном коде число в интерполяторе преобразуется в соответ­ ствующие числа ямпульсов. В остальном блок-схемы 3, б и 3, ff аналогичны.

3. Им п у л ь с н ы е с л е д я щи е системы (рис. 3, г) отно­ сятся к числу комбинированных — импульсно-аналоговых. В этих системах в узел синхронизации (УС) поступают с устройства вво­ да (УВ) задающие импульсы, а также импульсы с датчика обрат­ ной связи (ДИ). В реверсивном счетчике сравниваются числа им­ пульсов, поступивших с УВ и ДИ. Разность их направляется в де­ шифратор ДШ, который вырабатывает аналоговый сигнал, соответствующий величине и знаку рассогласования. Пройдя уси­ литель У, сигнал управляет двигателем Д, устраняя рассогласова­ ние между запрограммированным и отработанным перемещени­ ем рабочего органа.

Все перечисленные системы управления — аналоговая, кодо­ вая, импульсная — применяются для позиционирования рабочих органов и для работы по ступенчатому циклу.

Обработку по контуру о непрерывной функциональной связью' между движениями по различным осям координат могут осуще­ ствлять аналоговые, шагово-импульсные и импульсно-следящие

10

системы. Счетно-импульсные и кодовые системы для функцио­ нального управления не применяются, так как не обеспечивают непрерывного сравнения запрограммированного и отработанно­ го перемещений.

Дальше будут рассматриваться элементы шагово-импульсных систем, использующиеся в станках, описанных во второй .главе.

пульсных систем ЧПУ могут быть магнитная лента, перфорирован­ ная лента, панели переключателей.

Для записи программы на магнитной ленте применяется уни­ тарный код. Он же называется единичным кодом. В нем каждо­ му запрограммированному шагу соответствует один намагничен­ ный участок, при считывании которого магнитной головкой в си­ стему управления поступает один электрический импульс.

Достоинство программы на магнитной ленте — сравнительная простота системы управления станком, функцией которой явля­ ются только преобразование и усиление импульсов,

Но применение магнитной ленты как программоносителя име­ ет и отрицательные стороны. Одна из них — значительная ем­ кость программы.

Так, для обработки участка валика длиной 125 мм при шаге '0,05 мм потребуется 2500 импульсов, на что при плотности за­ писи в 0,25 мм уйдет 625 мм ленты. На перфоленте запись числа 2500 занимает 4 строки, пли 10 мм длины.

К числу недостатков магнитной программы относится и тру­ доемкость ее изготовления. Сначала программа наносится на перфолеінту, где числа кодируются двоично-десятичным кодом. За­ тем с помощью интерполятора двоично-десятичный код преобра­ зуется в унитарный, в котором и записывается на магнитную

.ленту с помощью пульта записи и контроля (ПЗК).

Записанная магнитная программа проверяется па контроль­ ном столике. На нем пишущее устройство, приводимое в движе­ ние двумя (для плоских кривых) шаговыми двигателями, вычер­ чивает траекторию инструмента.

Программа на перфоленте более компактна, проще в изготов­ лении и позволяет осуществлять больше различных технологиче­ ских команд. Но система управления здесь более сложна, так как в нее кроме схемы усиления импульсов входит и интерполятор.

Поэтому на первых этапах развития системы ПУ, когда аппа­ ратура была сравнительно дорогой и недостаточно надежной, ча­ ще использовалась магнитная лента. По мере повышения надеж­

И

годы все более широко применяются в шагово-импульсных систе­ мах. Числа можно вводить и с помощью многопозиционных пере­ ключателей, которыми набираются числа от 0 до 9. В этом случае каждой строке перфоленты должен соответствовать переключа­ тель. С помощью переключателей можно быстро вводить про­ граммы малой емкости.

Применяется и комбинированный ввод программы с помощью перфоленты и переключателей. В этом случае на перфоленту на­ носится стабильная часть программы. Переключателями набира­ ются числовые значения корректур, т. е. поправок к размерам, не­ обходимость которых выявилась при обработке первых деталей или возникла в результате износа инструмента. Команда на вне­ сение корректуры в определенный момент отработки программы подается с перфоленты. Считывание программ на магнитной ленте осуществляется магнитными головками. Число их должно быть равно числу дорожек записи на ленте. Для считывания с перфо­ ленты применяются фотоэлектрические считывающие устройства.. Со считывающими устройствами можно ознакомиться по источни­ кам [1, 2, 3].

Интерполяторы. Интерполяторами называются устройства для интерполяции любых (линейных, круговых, параболических и пр.) заложенных в них функциональных зависимостей координат, т. е. такого преобразования внесенной в них информации, которое под­ чиняет движение исполнительного органа установленному закону.

Во второй главе приводится описание интерполятора устрой­ ства «Программатор ЭМ-907», рассчитанное на подготовленного читателя. Здесь мы рассмотрим линейный интерполятор в более общем и популярном виде.

Пусть на детали нужно обработать криволинейный участок, показанный на рис. 4, а. Разобьем кривую на интервалы, в пре­ делах которых ее можно заменить (аппроксимировать) хордой. Величина интервала определяется допустимой погрешностью ап­ проксимации — б. На каждом интервале траекторией будет слу­ жить наклонная прямая линия, которую можно воспроизвести одновременным -равномерным перемещением резца по осям X и Z. Для этого частоты импульсов по осям X и Z должны быть постоян­ ными на протяжении каждого интервала, а соотношение этих ча­ стот определится соотношением X и Z, т. е. количеством шагов hx II hz. При составлении программы обработки кодируются и вво­ дятся в систему при считывании значения ДА" и AZ, выраженные числами импульсов. На выходе должны получиться равномерные последовательности импульсов по осям X и Z. Такое преобразова­ ние называется линейной интерполяцией.

Трудоемкость составления программы значительно уменьша­ ется, если заменить кривую не отрезками прямых, а дугами ок­ ружностей. В этом случае интервалы интерполирования могут быть более крупными, благодаря чему сокращается их число, а следовательно, и трудоемкость программирования. Так, если кри­ вая представляет дугу окружности, то достаточно задать ее ра­

12

диус, координаты центра и крайних точек кривой. Для воспроизве­ дения окружности соотношение частот импульсов по Z и Z не­ прерывно изменяется в соответствии с уравнением окружности, т. е. выполняется круговая интерполяция.

Рассмотрим принцип действия линейного интерполятора. На рис. 4, б приведена схема, в которую на шину X поступают им-

?

Рис. 4. Линейный интерполятор:

а — криволинейный участок обрабатываемой детали; б —схема подачи импульса на шину X; в — схема подачи импульсов на шины X и Z .

13

пульсы с триггеров Ti, Тг, Т3, Т4. В совокупности они представляют счетчик-делитель частоты. При подаче на триггер Ti импуль­ сов от тенератора (ГИ) с частотой /раб на выходе Ті частота им­

го триггера частота понижается в два раза. Последовательность импульсов на выходах триггеров во времени показана на диаг­ рамме. Из нее видно, что на шине X имеет место равномерная по­ следовательность импульсов 1, 2, 3, 4... 15.

Между триггерами и шиной X последовательно включены схе­ мы И, которые пропускают импульсы на шину только в том слу­ чае, если на них подается потенциал с триггеров Тхі—Тхп явля­ ющихся памятью считанной информации.

Это состояние схем И обозначим через 1, а противоположное

. Двоичное число 1001-9. При этом состоянии схем И на шину X пройдут импульсы 1, 3, 5, 7, 8, 9, 11, 13, 15, т. е. всего 9, что соответствует коду, выражающему состояние схем И. В этом состоянии они находятся при считывании закодированного числа

Таким образом, закодированные числа превращаются в чис­ ла импульсов, частота следования которы-х отвечает условиям ли­ нейной интерполяции.

Строго говоря, последовательности импульсов на шинах X Z не вполне равномерны. Для уменьшения неравномерности при­ меняют специальные приемы [2].

Принцип нарезания резьбы на станках с шагово-импульсной си­ стемой ЧПУ. Для нарезания резьбы должно соблюдаться строгое соответствие между вращением шпинделя и перемещением суп­ порта. С этой целью импульсы, управляющие вращением шаго­ вого двигателя продольной подачи, подаются не с магнитной ленты, а с датчика импульсов (ДИ), кинематически связанного со шпинделем станка (рис. 5).

В описанном ниже станке мод. КТ100А датчик выдает 1200 им­ пульсов за один оборот шпинделя. Для того чтобы можно было нарезать резьбы различных шагов, импульсы с ДИ поступают в делитель (ДЧ), который уменьшает входную частоту в 1, 2, 3, 4, 6, 8 или 12 раз.

Импульсы усиливаются усилителем и через шаговый двига­ тель, гидроусилитель, и редуктор приводят в движение ходовой

14