Министерство образования и науки Украины
Реферат
по теме
"Революция в программном обеспечении УЧПУ"
Выполнила:
Проверил:
Донецк 2008 г.
Содержание
Введение
Внедрение новых технологий и модернизации в машиностроении
Устройство и основной принцип работы УЧПУ
Классификация и виды УЧПУ
Область применения
Варианты модернизации токарного оборудования
Система программирования ЧПУ"Электроника НЦ-31"
Целесообразность и превосходство использования УЧПУ в производстве
Список используемой литературы
Развитие числового программного управления (ЧПУ) имеет примерно тридцатилетнюю историю. Этот процесс протекает столь стремительно, что в технике не так просто найти другой аналогичный в этом смысле пример.
Сменялись поколения электронных устройств ЧПУ, принципиально изменялись их возможности, что накладывало отпечаток на конструкцию и функциональную связь с самим объектом управления - металлорежущим станком. Основное свойство станков с ЧПУ - это их гибкость, т.е. скорость переналадки, которая на порядок выше гибкости станков автоматов на основе копирования, командаппаратов, путевых выключателей и пр.
В результате развития устройств ЧПУ, построенных по структуре ЭВМ, созданы высокопроизводительные технологические модули, в состав которых входят: многооперационный станок с автоматической сменой инструмента, транспортно накопительная система, позволяющая производить замену детали на заготовку, система контроля и регенерации отходов. Такие модули могут работать в автономном режиме или встраиваться в автоматические линии. Станки с ЧПУ позволяют производить обработку деталей с большой концентрацией инструментальных переходов, что повышает точность деталей (обработка с одной технологической базы), снижает Тшт. на операцию и уменьшает длину транспортных потоков. Все эти качества позволяют предположить увеличение объема обработки на станках с ЧПУ в условиях перехода к рыночной экономике.
Тенденции развития станков с ЧПУ: создание УЧПУ с применением микро-ЭВМ на микропроцессорах, применение в электроавтоматике станка с ЧПУ микроэлектроники, введение в систему станка диагностических устройств; широкое внедрение автоматизированных самоприспосабливающихся (адаптивных) устройств, обеспечивающих оптимизацию управления и обработки деталей; создание УЧПУ, управляющих как отдельными станками, так и группой станков.
Технический процесс не стоит на месте, все больше происходит внедрение в жизнь машиностроения и производства УЧПУ постоянно усовершенствуя его. Станки с ЧПУ, как новое умное оборудование позволяет производству перейти на следующий уровень развитых технологий.
В современном промышленном и экспериментальном производстве используются станки, в которых устройства числового программного управления (УЧПУ) выполнены на базе микропроцессорных платформ, совместимых с персональными компьютерами (ПК), в качестве носителей информации используются дискеты, или же файлы с управляющими программами (УП) которая считывается станком программирую его на выполнение заданных операций. Таким образом в отрасли технологий машиностроения производство становиться более обширным.
Современное механообрабатывающее производство, как правило, предполагает наличие и эффективное использование различного оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Это могут быть самые разнообразные фрезерные, токарные, электроэрозионные как проволочные, так и прошивочные станки, фрезерные и токарные обрабатывающие центры, прессы для листовой штамповки, лазерное оборудование, координатно-измерительные машины и т.п. Для эффективного использования всего спектра оборудования необходима современная компьютерная система разработки управляющих программ.
В общем виде структуру комплекса “Станок с ЧПУ" можно представить в виде трех блоков, каждый из которых выполняет свою задачу: управляющая программа (УП), устройство ЧПУ (УЧПУ) и собственно станок.
Все блоки комплекса работают взаимосвязано в единой структуре. Управляющая программа содержит укрупненное кодированное описание всех стадий геометрического и технологического образования изделия. В УЧПУ управляющая информация в соответствии с УП транслируется, а затем используется в вычислительном цикле, результатом которого является формирование оперативных команд в реальном масштабе машинного времени станка. Станок является основным потребителем управляющей информации, исполнительной частью, объектом управления, а в конструктивном отношении - несущей конструкцией, на которой смонтированы механизмы с автоматическим управлением, приспособленные к приему оперативных команд от УЧПУ, которое является основным элементом в общей системе управления оборудованием. Функциональность реальной системы ЧПУ (СЧПУ) определяется степенью реализации целого ряда функций при управлении:
Ввод и хранение системного программного обеспечения (СПО)
Ввод, хранение УП и реализацию исходной информации
Интерпретация кадра
Интерполяция
Управление приводами подач
Управление приводом главного движения
Логическое управление
Коррекция на размеры
Реализация циклов
Смена инструмента
Коррекция погрешностей механических и измерительных устройств
Адаптивное управление обработкой
Накопление статистической информации
Автоматический встроенный контроль
Дополнительные функции: обмен информацией с ПК верхнего уровня, оптимизацию отдельных режимов и циклов технологического процесса, согласованное управление оборудованием технологического модуля, управление элементами автоматической транспортно-складской системы, управление внешними устройствами, связь с оператором, техническую диагностику технологического оборудования и самой системы ЧПУ и др.
К УЧПУ сходятся все нити управления автоматическими механизмами станка. Конструктивно УЧПУ выполнено как автономный электронный агрегат, имеющий устройство ввода УП, вычислительную часть, электрический канал связи с автоматическими механизмами станка.
В соответствии с международной классификацией все УЧПУ по уровню технических возможностей делятся на следующие основные классы:
NC (Numerical Control); SNC (Stored Numerical Control); CNC (Computer Numerical Control); DNC (Direct Numerical Control); HNC (Handled Numerical Control); VNC (Voise Numerical Control), NEURO-Fuzzy (НЕЙРО-ФАЗЗИ) системыуправления.
Все современные УЧПУ имеют класс не ниже CNC, то естьимеют в основе устройства - мощный ПК со всеми его возможностями.
УЧПУ классов CNC, DNC, HNC относятся к устройствам с переменной структурой. Основные алгоритмы работы этих устройств задаются программно (или аппаратно-программно) и могут изменяться для различных условий, что позволяет уменьшить число модификаций УЧПУ, ускорить их освоение, в том числе УЧПУ с самоподнастраивающимися алгоритмами. УЧПУ этих классов имеют структуру ПК и обладают характерными признаками вычислительной машины.
Для работы УЧПУ должно быть соответствующим образом запрограммировано. Для этого подобные системы имеют специальное ПМО, представляющее собой комплекс алгоритмов переработки информации, поступающей в виде УП. Математическое обеспечение может вводиться в систему через устройство ввода, как и основная УП. Тогда система ЧПУ относится к классу свободно программируемых. В иных случаях математическое обеспечение закладывается в постоянную память системы на стадии ее изготовления. Однако, во всех случаях существуют возможности для изменения, дополнения, обогащения этого математического обеспечения, в силу чего подобные УЧПУ обладают большой гибкостью и способностью к функциональному наращиванию. УЧПУ могут быть как составной частью поставляемого оборудования, так и устройством, используемым при модернизации уже имеющихся в эксплуатации станков. Моделей УЧПУ достаточно много, эти устройства производятся как отечественными, так и зарубежными фирмами. От уровня модели, от ряда ее характеристик зависят многие технологические характеристики управляемого данной УЧПУ оборудования. В общем случае выделяют у УЧПУ следующие данные:
количество одновременно управляемых осей;
количество цифровых входов/выходов;
обеспечиваемая дискретность приводов подач;
объемы оперативной памяти и памяти жесткого диска базового компьютера ЧПУ;
интерфейс обмена;
характер и схемы компенсаций погрешностей;
виды и схемы коррекций;
функции интерполяции;
графический интерфейс;
функции "Просмотр кадров вперед"/ "Управление разгоном-торможением";
дополнительные технологические программы и подпрограммы;
измерительные циклы;
и др.
Выбор УЧПУ и оценка его характеристик определяется рядом факторов - типом и назначением станка, характером и видом выполняемых работ, точностными характеристиками принятого станка, видом производства, возможностями предприятия и т.д. и т.п. Но в настоящее время в характеристиках УЧПУ часто выделяют два момента: возможности использовать УЧПУ для управления высокоскоростной обработкой (ВСО) и соответственно высокоскоростным оборудованием, и принятая схема подготовки управляющих программ.
Основной принцип ВСО: малое сечение среза, снимаемое с высокой скоростью резания, и, соответственно, высокие частоты вращения шпинделя и высокая минутная подача.
Для достижения требуемой точности обработки, особенно финишной, требуются частые проходы инструмента с небольшим шагом. Указанное приводит к тому, что программируемые траектории инструмента являются сложными многоточечными и представляются в управляющих программах большим количеством кадров. Особенно это заметно при программировании обработки сложно контурных трехмерных изделий, когда управляющая программа должна неразрывно связывать согласованные перемещения элементов станка по 3-м, 4-м и даже по 5-ти координатам при шаге в 0, 01...0,02 мм. Требования неразрывности в подаче управляющих сигналов от системы ЧПУ к приводам, обеспечивающих к тому же большие скорости рабочих подач, приводит к тому, что данные от УЧПУ у высокоскоростных станков к приводам должны передаваться с большими скоростями и в значительно больших объемах, чем при обычной обработке на обычных станках с ЧПУ.