Реализация числовой программы на станке с ЧПУ

Известно, что станок-автомат работает по программе, задаваемой кулачками или копирами. Принципиальное отличие станка с ЧПУ от обычного автомата заключается в задании программы обработки детали в математической (числовой) форме на специальном программоносителе. Отсюда и название – числовое управление.

Рассмотрим для примера, как реализуется числовое управление станком, оснащенным так называемой импульсной системой числового программного управления с шаговым двигателем, который при получении электрического сигнала – импульса – перемещает рабочий орган станка на один элементарный шаг.

Рис. 1. Схема реализации числовой программы на токарном станке с ЧПУ.

На рис. 1, а показана схема управления рабочим органом токарного станка с помощью шагового двигателя продольной подачи ШД_Х и шагового двигателя поперечной подачи ШД_У.

Допустим, что нам необходимо обработать ступенчатый валик (рис. 1, б). Для обработки валика резец из первоначального положения должен пройти по продольной оси 10 мм, по поперечной 2 мм и затем вновь по продольной 10 мм. Приняв цену импульса равной 0,01 мм и разделив на нее длину требуемых перемещений, определим, что нужно сначала подать на шаговый двигатель ШД_Х 1000 импульсов, потом на ШД_У – 200 импульсов и затем опять на ШД_Х 1000 импульсов. Следовательно, для подготовки и ввода программы необходимо посчитать, сколько импульсов нужно подать на шаговый двигатель; определить необходимую частоту следования импульсов, так как от нее зависит подача; записать необходимое число импульсов на программоноситель; осуществить "считывание" числовой информации с программоносителя и ввод ее в станок.

Рис. 2. Считывающие устройства.

В качестве программоносителя широко используется перфолента. Одно отверстие перфоленты при протягивании ее в считывающем устройстве обеспечивает считывание одного импульса. На рис. 2 показан схематически принцип действия механических (рис. 2, а) и фотоэлектрических (рис. 2, б) устройств для считывания перфоленты. Более высокую плотность записи обеспечивает магнитная лента, на которой с помощью магнитных головок наносятся магнитные штрихи. Считывание осуществляется также с помощью магнитной головки (рис. 2, б).

Схематическое расположение отверстий на перфоленте и магнитных штрихов-импульсов на магнитной ленте, необходимое для обработки ступенчатого валика (рис. 1, б), показано на рис. 1, в. Дорожки +х и –х служат для управления шаговым двигателем ШД_Х, а дорожки +у и –у – шаговым двигателем ШД_У.

Если движение рабочего органа должно осуществляться по наклонной к осям станка прямой линии (рис. 1, г), то перемещение осуществляется одновременно по обеим подачам и запись информации на перфоленте и магнитной ленте имеет вид, изображенный на рис. 1, д.

При обработке окружности последняя заменяется вписанным многоугольником, каждая сторона которого рассматривается как наклонная линия.