Технологическая реализация системы подготовки обработки детали станка с числовым программным управлением (стр. 2 из 17)

Разработка основного алгоритма работы модуля дней

Отладка и тестирование на реальных изделиях дней

Разработка пользовательского интерфейса дней

Тестирование специалистами бюро разработки управляющих программ для анализа работы и выдачи замечаний дней

Доработка замечаний дней

Окончательное тестирование работы программного модуля

постпроцессора дней

7. Запуск и отладка программного модуля

Запуск и отладка программного модуля включает следующие этапы:

- Разработка, согласование и утверждение программы и методики испытаний;

- Проведение предварительных государственных, межведомственных, приёмо-сдаточных и других видов испытаний;

- Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний;

- Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и изготовления;

- Оформление и утверждение акта о передаче программы на сопровождение и изготовление.

8. Порядок контроля и приемки программного модуля

Первоначальные испытания работоспособности разработанного программного модуля мехатронной системы станка с ЧПУ WalterCIP6 проводит разработчик на стадии его разработки. Контроль работоспособности готового программного модуля постпроцессора проводит заказчик. Для этого он может привлекать экспертов своей организации или экспертов со стороны.

1. Анализ мехатронной системы станка с ЧПУ

1.1 Общая структура и классификация систем ЧПУ

На основе достижений кибернетики, электроники, вычислительной техники и приборостроения были разработаны принципиально новые системы программного управления – системы ЧПУ, широко используемые в промышленности. Эти системы называют числовыми потому, что величина каждого хода исполнительного органа станка задается с помощью числа. Каждой единице информации соответствует дискретное перемещение исполнительного органа на определенную величину, называемой разрешающей способностью системы ЧПУ или ценой импульса.

В определенных пределах исполнительный орган можно переместить на любую величину, кратную разрешающей способности. Число импульсов, которое можно подать на вход привода, чтобы осуществить требуемое перемещение, определяется отношением длины перемещения к цене импульса системы ЧПУ. Число импульсов, записанное в определенной системе кодирования на носителе информации (перфоленте, магнитной ленте и других), является программой, определяющей величину размерной информации.

Станки с программным управлением по виду управления подразделяют на станки и системами циклового программного управления и станки с системами числового программного управления. Системы циклового программного управления более просты, так как в них программируется 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 программы, в которой в числовом виде занесена и геометрическая, и технологическая информация.

Система ЧПУ – это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для реализации ЧПУ станком, предназначенная для выдачи управляющих воздействий исполнительным органам станка в соответствии с управляющей программой [1].

Устройство программного управления станками – это часть системы ЧПУ, выполненная как единое целое с ней и осуществляющая выдачу управляющих воздействий по заданной программе.

Числовое программное управление – 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.

Структурная схема системы ЧПУ представлена на рисунке 1, а. Чертеж детали (ЧД), подлежащий обработке на станке с ЧПУ, одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП) и систему технологической подготовки (СТП). Последняя обеспечивает систему подготовки программы данными о разрабатываемом технологическом процессе, режимах резания и так далее. На основании этих данных разрабатывается управляющая программа (УП). Наладчики устанавливают на станок приспособления, режущие инструменты согласно документации, разработанной в системе технологической подготовки. Установку заготовки и снятие готовой детали осуществляет оператор или автоматический загрузчик. Считывающее устройство (СУ) считывает информацию с носителя программы. Информация поступает в устройство ЧПУ, которое выдает управляющие команды на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные и вспомогательные движения цикла обработки. Операционная система на основе информации (фактическое положение, скорость перемещения исполнительных узлов, фактический размер обрабатываемой поверхности, тепловые и силовые параметры технологической системы и др.) контролируют величину перемещения целевого механизма. Станок содержит несколько целевых механизмов, каждый из которых включает в себя (рисунок 1, б): двигатель (ДВ), являющийся источником энергии; передачу (П), служащую для преобразования энергии и ее передачи от двигателя к исполнительному органу (ИО); собственно исполнительный орган (стол, салазки, суппорт, шпиндель и т.д.), выполняющие координатные перемещения цикла.

Рисунок 1 - Структурная схема системы ЧПУ и целевого механизма

Система ЧПУ может видоизменяться в зависимости от вида программоносителя, способа кодирования информации в управляющей программе и метода ее передачи в систему ЧПУ. Устройство ЧПУ размещают рядом со станком (в одном или двух шкафах) или непосредственно на станке (в подвесных или стационарных пультах управления). Двигатели приводов подач станков с ЧПУ, имеющие специальную конструкцию и работающие с конкретным устройством ЧПУ, являются составной частью системы ЧПУ.

Все данные, необходимые для обработки заготовки на станке с ЧПУ, получает от управляющей программы, которая содержит два вида информации: геометрическую и технологическую. Геометрическая информация – координаты опорных точек траектории движения инструмента, а технологическая – данные о скорости, подаче, номере инструмента и т. д. Управляющую программу записывают на программоносителе. В оперативных системах ЧПУ программа может вводиться (с помощью клавиш) непосредственно на станке.

Важнейшей технической характеристикой систем ЧПУ является ее разрешающая способность или дискретность, т. е. минимально возможная величина линейного и углового хода исполнительного органа станка, соответствующая одному управляющему импульсу. Большинство современных систем ЧПУ имеют дискретность 0,001 мм/импульс, реже 0,0001 мм/импульс.

Системы ЧПУ классифицируют по следующим признакам:

- по уровню технических возможностей;

- по технологическому назначению;

- по числу потоков информации (незамкнутые, замкнутые, самоприспосабливающиеся или адаптивные);

- по принципу задания программы (в декорированном виде, т.е. в абсолютных координатах или в приращениях от ЭВМ);

- по принципу привода (ступенчатый, регулируемый, следящий, шаговый);

- по числу одновременно управляемых координат;

- по способу подготовки и ввода управляющей программы.

По уровню технологических возможностей международной классификации системы ЧПУ делятся на следующие классы:

- NC – системы с покадровым чтением перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки;

- SNC – системы с однократным чтением всей перфоленты перед обработкой партии одинаковых заготовок;

- CNC – системы со встроенной малой ЭВМ (компьютером, микрокомпьютером);

- DNC – системы прямого числового управления группами станков от одной ЭВМ;

- HNC – оперативные системы с ручным набором программ на пульте управления.

По технологическому назначению системы ЧПУ подразделяются на четыре вида: позиционные; обеспечивающие прямоугольное формообразование; обеспечивающие прямолинейное формообразование; обеспечивающие криволинейное формообразование [22].

Позиционные системы ЧПУ обеспечивают высокоточное перемещение (координатную установку) исполнительного органа станка в заданную программой позицию за минимальное время. По каждой координатной оси программируется только величина перемещения, а траектория перемещения может быть произвольной. Перемещение исполнительного органа из позиции в позицию осуществляется с максимальной скоростью, а переход к заданной позиции – минимальной скоростью. Точность позиционирования повышается в результате подхода исполнительного органа к заданной позиции всегда с одной стороны (например, слева направо). Позиционными системами ЧПУ оснащают сверлильные и координатно-расточные станки.

Системы ЧПУ, обеспечивающие прямоугольное формообразование, в отличие от позиционных систем позволяют управлять перемещением исполнительного органа станка в процессе обработки. В процессе формообразования исполнительный орган станка перемещается по координатным осям поочередно, поэтому траектория инструмента имеет ступенчатый вид, а каждый элемент этой траектории параллелен координатным осям. Чтобы сократить время перемещения исполнительного органа из одной позиции в другую, в ряде случаев используют одновременное движение по двум координатам. При грубом позиционировании подход исполнительного органа к заданной позиции осуществляется с разных сторон, а при точном позиционировании – всегда с одной стороны. Число управляемых координат в таких системах достигает 5, а число одновременно управляемых координат – 4. Указанными системами оснащают токарные, фрезерные, расточные станки.