Классификация систем ЧПУ. Контурная система ЧПУ и ее особенности.

Контурные системы станков с компьютерным управлением предназначены для автоматизации процесса перемещения рабочего органа станка по заданной программой траектории. От того, насколько точна эта управляющая система, напрямую зависит качество обрабатываемой детали и производительность станка.

• Классификация систем ЧПУ
• Контурная система ЧПУ
• Особенности контурной обработки на станках с ЧПУ

Классификация систем ЧПУ

Системы станков с числовым программным управлением делятся на несколько типов.

В зависимости от своего назначения системы ЧПУ могут быть:

• Позиционными. Такие системы способны обеспечить перемещение рабочего инструмента с предельно высокой точностью. Если устройство имеет позиционную систему ЧПУ, исполнительный орган станка может быть перемещен в дискретную позицию, заданную блоком управления, за минимально возможное время. При этом в отношении каждой из координатных осей программируется только непосредственные параметры перемещения, траектория остается произвольной. В процессе обработки детали исполнительный орган станка последовательно перемещается по заданным ранее координатам. Такие системы чаще всего применяются при конструировании координатно-сверлильных, координатно-расточных устройств или при создании промышленных роботов, предназначенных для выполнения циклических работ.
• Контурными. Такие системы позволяют задать параметры не только для перемещения исполнительного органа по координатной сетке, но и его траектории. Инструмент подается исходя из вычисления параметров подач по каждой из координатных осей. Это приводит к тому, что все перемещения оказываются функционально связанными друг с другом. Контурные системы наиболее распространены и используются при создании токарных, фрезерных или расточных станков с компьютерным управлением.
• Контурно-позиционные, или комбинированные системы числового программного управления сочетают в себе сильные стороны двух этих систем. Они предназначены для многофункциональных устройств.

Программы, обеспечивающие дополнительную автоматизацию при выполнении тех или иных стадий циклического производства без использования программоносителей, делятся:

• На системы, предназначенные для определения положения внутри системы координат с помощью цифровой индикации. Основными элементами системы являются ЦИП и разнообразные визуализаторы. Могут быть установлены практически на любом станке с ЧПУ. Переналадка после установки не требуется. После установки на станок на экране управляющего блока будут непрерывно отображаться числовые значения координат исполнительного органа станка исходя из данных, переданных датчиками положения.
• Системы ЦИП, требующие ручного ввода данных. Визуализатор системы в таком случае комплектуется панелью ввода. На ней оператор может в ручном режиме указать значения координат, на которые должен выйти исполнительный орган станка во время рабочего процесса.

Также системы ЧПУ могут быть классифицированы исходя из уровня их технологических возможностей:

• NC – предусматривают покадровое считывание данных, указанных на перфоленте, на протяжении всего цикла обработки детали. Система самостоятельно и последовательно считывает каждый кадр и заносит полученную информацию в хранилище. Основным недостатком такого способа является обязательное использование съемных программоносителей, что увеличивает риск сбоя при считывании данных.
• SNC – системы этой категории одномоментно считывают все данные с перфоленты перед началом производственного процесса.
• CNC – системы, имеющие встроенный микропроцессор.
• DNC – способны осуществлять управление одновременно несколькими устройствами с ЧПУ.
• HNC – системы, оборудованные вводным устройством, позволяющим вручную вносить информацию в память станка.
• VNC – ПО, позволяющее осуществлять голосовое управление устройством.

По числу информационных потоков:

• Разомкнутые системы числового управления. Имеют только один поток информации, который поступает от считывающего устройства к исполнительному органу. Такие системы не имеют датчиков обратной связи, поэтому данные не могут быть скорректированы непосредственно во время производственного процесса.
• Замкнутые системы ЧПУ. Отличаются наличием двух информационных потоков, направленных от считывающего устройства и обратно. Применение таких систем позволяет устранить возможное рассогласование между заданными программой координатами и текущим местоположением.
• Адаптивные системы отличаются наличием трех информационных потоков: от считывающего устройства, к управляющему блоку и от датчиков, которые установлены на станке и предназначены для обработки параметров, касающихся изменения сил резания и трения, твердости материала, износа рабочего инструмента и т. д.

Контурная система ЧПУ

Использование контурных систем в станках с числовым программным управлением позволяет запрограммировать заранее не только параметры перемещения по каждой из координатных осей, но и закон перемещения исполнительного органа. В отношении каждого действия устройства подача исполнительного органа определяется как совокупность подач по отдельным координатным осям.

В ходе прямоугольного формообразования рабочий орган устройства с ЧПУ поочередно перемещается по координатным осям, поэтому траектория инструмента отличается ступенчатостью, а каждый из элементов расположен параллельно координатным осям. Для того чтобы сократить время перемещения рабочего инструмента из одной точки в другую, в некоторых случаях используется одновременное перемещение исполнительного органа по двум координатным осям. В случае использования грубого позиционирования подход к заданной позиции осуществляется с двух сторон одновременно. При точном – только с одной. Число управляемых координат в координатных системах может достигать пяти, четыре из которых могут управляться единовременно.

В системах, способных обеспечить прямолинейное формообразование, то есть подход исполнительного органа к координатным осям станка под любым заданным программой углом и его позиционирование, чаще всего используется интерполятор двухкоординатного типа, который создает импульсы сразу для двух приводов подач. Таким образом, движение рабочего инструмента при резке материала одномоментно происходит с двух сторон по координатным осям X и Y. Число управляемых координат может варьироваться в диапазоне от 3 до 5.

Координатные системы ЧПУ, способные обеспечить прямолинейное формообразование, обладают огромными технологическими возможностями по сравнению с прямоугольными.

Особенности контурной обработки на станках с ЧПУ

Контурная обработка на станках, имеющих блок ЧПУ, имеет некоторые технологические особенности. К ним относят:

• Порядок обработки изделий. В первую очередь проводится черновая обработка, к которой относят подрезку торцов, сверление, точение и расточку внутренних поверхностей. Затем проводится обработка дополнительных участков изделия (за исключением канавок и резьбы). Чистовая отделка проводится сначала для внутренних поверхностей, затем для наружных.
• Детали, которые не требуют черновой обработки, обрабатываются начиная с отверстий и торцов с постепенным переходом к наружной поверхности.
• Для обеспечения высокой точности во время чистовой обработки резец должен быть установлен таким образом, чтобы погрешность позиционирования не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.
• Для того чтобы сократить трудовые затраты при программировании канавок сложных форм, прописывается их обработка в несколько этапов резцами разных форм и размеров.

Координатная система станка с ЧПУ – универсальный, высокотехнологичный инструмент, позволяющий задать необходимую траекторию движения исполнительного органа устройства. Так как степень позиционирования рабочего органа в таком случае становится максимально высокой за счет обеспечения взаимосвязанного движения нескольких исполнительных устройств, использование координатных систем позволяет наладить высокую производительность станка и точное соответствие созданных деталей заданным программой параметрам.