5 введение глава 1 6


страница1/4
lit.na5bal.ru > Информатика > Анализ
  1   2   3   4
СОДЕРЖАНИЕ

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

5
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1

6

1.

История ЧПУ

7

2.

Структурный состав ЧПУ

8

3.

4.

5.

6.


7.

8.

9.

Общие сведения о системах управления и станках с ЧПУ

Преимущества и недостатки применения станков с ЧПУ

Перспективы развития

Конструктивные особенности станков с ЧПУ
ГЛАВА 2

Оси координат станка

Выбор направляющих

Выбор передач
9

9.1

Передача винт-гайка

9

9.2

Строительная шпилька и гайка

9

9.3

Приводной винт с трапецеидальной или прямоугольной резьбой

9

9.4

Шарико-винтовая передача

9

9.5

Зубчатая передача

9

10.

Выбор передачи для станка

10

11.

Шаговый двигатель


11.1

11.2

11.3

11.4

11.5

Использование

Характеристики ШД

Резонанс на средних частотах

Мощность двигателя

Напряжение питания и нагрев двигателя

Алгоритм подбора ШД






12.

Драйвер ШД

12

13.

Источник питания для станка с ЧПУ

12


ГЛАВА 3
15.

Реализация прототипа простого станка с ЧПУ

14

15.1

15.2

15.3

15.4

15.5

15.6

15.7

Металло-конструктив станка

Направляющие

Винтовая передача

Шаговый Двигатель

Микроконтроллер

Плата расширения

Драйвер

15

16.

Технология подготовки для 2D-фрезерования

16.1

16.2

16.3

17.

18.

19.

Выбор программного обеспечения

Фрезерование поверхности

Перевод картинки для фрезерования на станке

Анализ и оценка

Заключение

Список используемой литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Управляющая программа для изображения.

16

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ЧПУ – Числовое программное управление, компьютеризованная система управления, управляющая приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку.

ШД – Шаговый двигатель, это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора.

Драйвер ШД – микросхема, назначение которой преобразовывать команды контроллера шагового двигателя в импульсы подаваемые на обмотки Шагового Двигателя и усиливать их.

ПЗУ – энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.

ОЗУ – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

ПО – Компьютерные программы, процедуры и, возможно, соответствующая документация и данные, относящиеся к функционированию компьютерной системы.

САПР – Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

CAM (англ. Computer-aided manufacturing) – автоматизированная система, либо модуль автоматизированной системы, предназначенный для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.

G-код – условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением (ЧПУ).

УП – это записанная на программо-носитель в закодированном цифровом виде маршрутное операционная технология на конкретную деталь с указанием траекторий движения инструмента.

ЭВМ – электронная вычислительная машина.

УЧПУ – устройства с числовым программным управлением.

ЦПУ – цикловое программное управление.

АСИ – автоматическая смена инструмента.

ШВП – шарико-винтовая передача.

ШИМ – широтно-импульсная модуляция, процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путём изменения скважности импульсов, при постоянной частоте.
ВВЕДЕНИЕ

Числовое программное управление - компьютеризированный вид управления, при котором программу задают в виде массива информации, записанного на каком-либо носителе. Данная система предназначена для управления приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку. Появление в 50-х годах ХХ века станков с ЧПУ было обусловлено необходимостью повышения производительности труда (при одновременном обеспечение стабильного качества) на производствах с массовым и крупносерийным выпуском продукции, т.к. продолжение использования человека в качестве основного элемента системы управления станком стало сдерживать рост производительности оборудования. Последующий полувековой опыт применения станков с ЧПУ не только подтвердил правильность исходных идей, но и существенно дополнил и продолжает дополнять многочисленные преимущества этих станков по сравнению со станками с ручным управлением или механическими полуавтоматами и автоматами. Современное машиностроительное производство немыслимо без максимально широкого использования станков, оборудования, а так же обрабатывающих центров с ЧПУ.

1. История ЧПУ
Сменяемые программы, нанесённые на перфокарты с помощью двоичного кода, использовались уже в Жаккардовом ткацком станке, созданом в 1801 году

Изобретателем первого станка с числовым (программным) управлением (англ. Numerical Control, NC) является Джон Пэрсонс (John T. Parsons), работавший инженером в компании своего отца Parsons Inc, выпускавшей в конце Второй мировой войны пропеллеры для вертолетов. Он впервые предложил использовать для обработки пропеллеров станок, работающий по программе, вводимой с перфокарт.

В 1949 году ВВС США профинансировали Parsons Inc разработку станка для контурного фрезерования сложных по форме деталей авиационной техники. Однако, компания не смогла самостоятельно выполнить работы и обратилась за помощью в лабораторию сервомеханики Массачусетского технологического института (MIT). Сотрудничество Parsons Inc с MIT продолжалось до 1950 года. В 1950 году MIT приобрел компанию по производству фрезерных станков Hydro-Tel и отказался от сотрудничества с Parsons Inc, заключив самостоятельный контракт с ВВС США на создание фрезерного станка с программным управлением.

В сентябре 1952 года станок был впервые продемонстрирован публике – про него была напечатана статья в журнале Scientific American. Станок управлялся с помощью перфоленты.

Первый станок с ЧПУ отличался особой сложностью и не мог быть использован в производственных условиях. Первое серийное устройство ЧПУ было создано компанией Bendix Corp. в 1954 году и с 1955 года стало устанавливаться на станки. Широкое внедрение станков с ЧПУ шло медленно. Предприниматели с недоверием относились к новой технике. Министерство обороны США вынуждено было на свои средства изготовить 120 станков с ЧПУ, чтобы передать их в аренду частным компаниям.

Первыми отечественными станками с ЧПУ промышленного применения являются токарно-винторезный станок 1К62ПУ (рис1).



Рисунок

и токарно-карусельный 1541П (рис 2).



Рисунок

Эти станки были созданы в первой половине 1960-х годов. Станки работали совместно с управляющими системами типа ПРС-3К и другими. Затем были разработаны вертикально-фрезерные станки с ЧПУ 6Н13 с системой управления «Контур-ЗП». В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного производства 2Р22 и Электроника НЦ-31.

Числовое программное управление также характерно для систем управления современными промышленными роботами.

Русскоязычная аббревиатура ЧПУ соответствует двум английским - NC и CNC, - отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.

Системы типа NC (англ. Numerical control), появившиеся первыми, предусматривали использование жестко заданных схем управления обработкой — например, задание программы с помощью штекеров или переключателей, хранение программ на внешних носителях. Каких-либо устройств оперативного хранения данных, управляющих процессоров не предусматривалось.

Более современные системы ЧПУ, называемые CNC (англ. Computer numerical control) — системы управления позволяющие использовать для модификации существующих/написания новых программ программные средства. Базой для построения CNC служат современный (микро)контроллер или (микро)процессор:

микроконтроллер, контроллер с программируемой логикой, управляющий компьютер на базе микропроцессора.

Возможна реализация модели с централизованным автоматизированным рабочим местом (например, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) с последующей загрузкой программы посредством передачи по промышленной сети.

На сегодняшний день оборудование с ЧПУ может быть представлено станочным парком, например, станками с ЧПУ:

1) Для обработки металлов (например, фрезерные или токарные), дерева, пластмасс;

2) Для резки листовых заготовок;

3) Для обработки давлением и т.д.

4) Приводами асинхронных электродвигателей, использующих векторное управление;

5) Характерной системой управления современными промышленными роботами.

На базе станков с ЧПУ могут быть созданы следующие станочные модули и станочные комплексы:

ГПМ - гибкий производственный модуль - единица технологического оборудования, с системой автоматической загрузки/выгрузки деталей, локальным накопителем, транспортером деталей и инструмента.

ГАЛ - гибкая автоматическая линия - система, включающая в себя несколько ГПМ, с общими управлением от ЭВМ, транспортной системой и складом заготовок.

ГПС - гибкая производственная система - комплекс технологического оборудования и ситемы управления от ЭВМ, обладающий свойством автоматизированной переналадки.

ГАЦ - гибкий автоматизированный цех - система, включающая в себя несколько ГАЛ и ГПМ с общими транспортными системой, складом, многоуровневой системой управления от ЭВМ.

АЗ - автоматический завод - система, состоящая из ГАЦ, в том числе цеха автоматической сборки и упаковки готовой продукции.

2. Структурный состав ЧПУ

Структурный состав ЧПУ, условно, можно разделить на две основные части, это аппаратное и программное обеспечение.

Рассмотрим более подробно аппаратное обеспечение:

1) Пульт оператора (или консоль ввода-вывода), позволяющий вводить управляющую программу, задавать режимы работы, выполнять операцию вручную. Как правило, внутри шкафа пульта современной компактной ЧПУ размещаются её остальные части.

2) Дисплей (или операторская панель) - для визуального контроля режимов работы и редактируемой управляющей программы/данных; может быть реализован в виде отдельного устройства для дистанционного управления оборудованием;

3) Контроллер - компьютеризированное устройство, решающее задачи формирования траектории движения режущего инструмента, технологических команд управления устройствами автоматики станка, общим управлением, редактирования управляющих программ, диагностики и вспомогательных расчетов (траектории движения режущего инструмента, режимов резания);

4) ПЗУ - память, предназначенная для долговременного хранения (годы и десятки лет) системных программ и констант; информация из ПЗУ может только считываться;

5) ОЗУ - память, предназначенная для временного хранения управляющих программ и системных программ, используемых в данный момент.

В роли контроллера выступает промышленный контроллер, как то: микропроцессор, на котором построена встраиваемая система; программируемый логический контроллер либо более сложное устройство управления - промышленный компьютер.

Важной характеристикой ЧПУ-контроллера является количество осей (каналов), которые он способен синхронизировать (управлять) - для этого требуется высокая производительность и соответствующее ПО. В качестве исполнительных механизмов используются сервоприводы, шаговые двигатели.Для передачи данных между исполнительным механизмом и системой управления станком обычно используется промышленная сеть (например, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).По технологическому назначению и функциональным возможностям системы ЧПУ подразделяют на четыре группы:

1) Позиционные, в которых задают только координаты конечных точек положения исполнительных органов после выполнения ими определенных элементов рабочего цикла;

2) Контурные или непрерывные, управляющие движением исполнительного органа по заданной криволинейной траектории;

3) Универсальные (комбинированные), в которых осуществляется программирование как перемещений при позиционировании, так и движения исполнительных органов по траектории, а также смены инструментов и загрузки-выгрузки заготовок;

4) Многоконтурные системы, обеспечивающие одновременное или последовательное управление функционированием ряда узлов и механизмов станка;
Рассмотрим более подробно программное обеспечение:

По способу подготовки и ввода управляющей программы различают так называемые оперативные системы ЧПУ (в этом случае управляющую программу готовят и редактируют непосредственно на станке, в процессе обработки первой детали из партии или имитации ее обработки) и системы, для которых управляющая программа готовится независимо от места обработки детали. Причем независимая подготовка управляющей программы может выполняться либо с помощью средств вычислительной техники, входящих в состав системы ЧПУ данного станка, либо вне ее.

После того как составлена управляющая программа, оператор при помощи программатора вводит её в контроллер. Команды управляющей программы размещаются в ОЗУ. В процессе создания или после ввода управляющей программы оператор (в данном аспекте выполняющий роль программиста) может отредактировать её, включив в работу системную программу редактора и выводя на дисплей всю или нужные части управляющей программы и внося в них требуемые изменения. При работе в режиме изготовления детали управляющая программа кадр за кадром поступает на выполнение. В соответствии с командами управляющей программы контроллер вызывает из ПЗУ соответствующие системные подпрограммы, которые заставляют работать подключенное к ЧПУ оборудование в требуемом режиме - результаты работы контроллера в виде электрических сигналов поступают на исполнительное устройство - приводы подач, либо на устройства управления автоматикой станка.

Управляющая система считывает инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) программы, который затем интерпретатором системы ЧПУ переводится из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (например, включить/выключить подачу охлаждающей эмульсии).

В настоящее время, в связи с повышением сложности управляющих программ их разработка выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования (САПР) или отдельных систем автоматизированного программирования (CAM), которые по электронной модели генерируют программу обработки.

Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.

В системе управления, кроме самой программы, присутствуют данные других форматов и назначения. Как минимум, это машинные данные и данные пользователя, специфически привязанные к конкретной системе управления либо к определенной серии (линейке) однотипных моделей систем управления.

Программа для станка (оборудования) с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей, например, магнитной ленты, перфорированной бумажной ленты (перфоленты), дискеты или флеш-накопителей в собственную память либо временно, до выключения питания - в оперативную память, либо постоянно - в ПЗУ, карту памяти или другой накопитель: жёсткий диск или твердотельный накопитель. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованным системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.

Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется "G-код". В отдельных случаях - например, системы управления гравировальными станками - язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными - например, DXF или HPGL.
  1   2   3   4

Поделиться в соцсетях



Похожие:

5 введение глава 1 6 iconСодержание Введение Глава Биография Глава Научная деятельность Ломоносова Заключение
Актуальность обращения к теме обусловлена тем, что Михаил Васильевич Ломоносов является одним из великих учёных, которого без сомнений...

5 введение глава 1 6 iconЛитература. Глава
Введение. Музыкально-ритмическое чувство как одна из музыкальных способностей человека

5 введение глава 1 6 iconЗыков Андрей Серафимович Оглавление введение глава состояние вопроса по литературным
Конкретными выражениями Смелости являются подвиг, почин, инициатива. Смелость тесно связана с такими моральными качествами, как мужество,...

5 введение глава 1 6 iconПлан введение Глава Теоретические аспекты изучения проблемы нарушений...
Особенности формирования фонетико-фонематической стороны речи в детей дошкольного возраста

5 введение глава 1 6 iconГлава

5 введение глава 1 6 iconГлава
Вредная птица воробей или полезная?

5 введение глава 1 6 icon3-2 Диавол и сатана трудные вопросы…161 Глава 4: Бесы

5 введение глава 1 6 iconГлаголы, вводящие в прямую речь, в рассказах А. П. Чехова
Ведение с. 1 Глава Классификации глаголов говорения с. 4

5 введение глава 1 6 iconКонспект урока литературы 9 класс. Тема урока: «М. Ю. Лермонтов «Герои...
Название работы: Конспект урока литературы 9 класс. Тема урока: «М. Ю. Лермонтов «Герои нашего времени». Печорин как представитель...

5 введение глава 1 6 icon"Особенности организации воспитательной работы в школьном коллективе"...
Введение : актуальность, степень изученности, проблема исследования, цель, объект, предмет, задачи исследования, методы исследования,...


Литература




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
lit.na5bal.ru
..На главную