3.9.1. Числовая система программного управления

Автоматизация технологического процесса механической обработки имеет место в условиях крупносерийного и массового производства, где применяются станки-автоматы, заменившие универсальные и специализированные станки. Автоматы управляются при помощи механических устройств, которые в условиях мелкосерийного и единичного производств нерентабельны ввиду их сложной переналадки. Возникла необходимость в средствах автоматизации, которые позволяли бы производить частую переналадку станков при обработке деталей малых партий или отдельных деталей. Эта задача решается применением станков с электронными системами управления, которые называют станками с программным управлением (металлорежущими станками с ЧПУ).

Основным преимуществом таких станков является возможность их переналадки при переходе на обработку новой детали в весьма короткое время, при централизованной подготовке технологических программ. Программа позволяет проектировать системы дистанционного управления станками и создавать при этом легкопереналаживаемые автоматические линии и участки комплексной обработки деталей. Если программа автоматического действия станка не имеет непосредственной связи с его структурой, кинематикой и конструкцией, или выражена в абстрактной форме при помощи кода (под которым понимается система символов, обусловливающая определенные действия, выраженные в виде цифр, букв, их комбинаций и т.д.), то такая система является принципиально отличной от применяемой на станках-автоматах и обладает большими потенциальными возможностями и эксплуатационными удобствами.

В качестве программоносителей служат перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, магнитные диски, а также штырьковые барабаны или панели, магазины переключателей и др. В обобщенном виде система программного управления представлена блок-схемой на рис.63. Она имеет следующие элементы.

Рис.63. Блок-схема ПУ

1. ВП – ввод программы. Назначение элемента – считывать с программоносителя закодированные управляющие сигналы в виде электрических, магнитных, световых или других физических воздействий. Он включает в себя считывающее и транспортирующее программоноситель устройства, которые в зависимости от принятого метода записи программы различают по способу считывания: контактные и бесконтактные, непрерывные и периодического действия, последовательные и параллельные.

2. БУ – блок управления. Его назначение – преобразовывать соответствующие физические воздействия в электрические командные импульсы или потенциалы. Он также выполняет функции сопоставления задания с информацией датчика перемещений, расшифровывает введенную информацию и др. Элемент БУ является обобщающим понятием различных устройств программного управления: дешифратора, интерполятора, счетчика и др. в зависимости от принятой схемы реализации командных воздействий. Эти устройства предназначены для переработки управляющей информации и выполнения отдельных функций автоматического управления на основе использования электронных приборов.

3. У – усилитель. В случае необходимости он поднимает полученный электрический потенциал до необходимого уровня, обеспечивающего надежное управляющее воздействие.

4. ИО – исполнительный орган. Реализует командные импульсы путем подключения рабочего органа станка к источнику движения или выполнения других функций автоматического управления. Элемент ИО обобщает различные сервомеханизмы, которыми обычно в станках являются контакторы, электромагниты, электромагнитные муфты, шаговые двигатели, золотники и т.д.

5. РО – рабочий орган. Фактически реализует командные воздействия, являясь целевым управляемым органом станка.

6. ДП – датчик перемещений. Его назначение – регистрировать фактическое перемещение рабочего органа станка. Наличие ДП определяет замкнутую систему программного управления, в отличие от более простой, открытой системы программного управления, у которой отсутствует этот элемент. Он обобщает различные системы путевого контроля, применяемые в замкнутых системах ЧПУ в качестве устройств обратной связи. В эти системы входят датчики, измеряющие величины фактического перемещения рабочего органа или положения управляемого объекта, и приборы формирования необходимого выходного сигнала.