книги / Металлорежущие станки Краткий курс

так называемых шаговых двигателей. Особенность их состоит в том, что они работают прерывисто, в виде малых перемещений опреде­ ленной величины. На каждое такое перемещение требуется подача отдельного импульса.

Принцип работы данной системы программного управления заключается в следующем. Устройство для ввода программы «считывает» последнюю и подает сигнал в усилитель 2, откуда он в виде электрического импульса поступает к шаговым двигателям, осуществляющим заданные перемещения. Количество импульсов, потребных для передвижения суппорта на заданную длину хода, зависит от цены импульса, т. е. от величины перемещения суппорта, которое осуществляет шаговый двигатель за один импульс. Если,

Рис. 298. Структурная схема шаговых систем программного управления:

1 — устройство для ввода программы; 2 — усилитель сигналов; з — шаго­ вый двигатель

например, длина хода 5 мм, а цена импульса 0,1 мм, то для перемещения на длину хода нужно подать 50 сигналов.

Вследствие наличия шагового привода система управления упрощается и становится более надежной, отпадает необходимость в обратной связи, необходимой для контроля положения столов, суппортов и других рабочих органов. Вместе с тем шаговые сис­ темы предъявляют высокие требования к точности срабатывания исполнительных механизмов. Они должны обеспечить прецизион­ ное перемещение движущихся частей станка при подаче отдельных импульсов.

На рис. 299 дана принципиальная схема для общего случая программного управления. Сигнал из устройства для ввода программы 1 поступает в устройство промежуточной «памяти» 2 и,

вслучае необходимости — в интерполятор. Отсюда сигнал следует

всравнивающее устройство 3. Движение стола или суппорта кон­ тролируется датчиками перемещения, вырабатывающими контроль-

ные сигналы, величина которых пропорциональна пройденному пу­ ти. Сигналы этого контроля по каналам системы обратной связи поступают в сравнивающее

щения стола или суппорта, Рассмотренная схема обеспечивает непрерывное передвижение инструмента и заготовки и находит применение при автоматиза­

§ 2. ПОДГОТОВКА ПРОГРАММ

Подготовка программы представляет собой пока трудоемкий процесс и требует знаний как в области технологии производства, так и характеристик оборудования, оснащенного системой про­ граммного управления. Для составления программы необходимо наличие следующих данных: формы и размеров заготовки, величин припуска, последовательности и характера обработки, степени чистоты поверхности и точности размеров. Технолог должен определить соответствующие режимы резания, выбрать размеры инструмента (резцов, фрез). Для составления программы необхо­ дим источник информации. Он представляет собой совокупность сведений, характеризующих форму и размеры детали. Обычно источником информации являются чертежи изделий, размеры, определяющие положение отдельных элементов детали или харак­ терных поверхностей, точек и т. д. Для разработки программ требуется знание условий образования криволинейных контуров,

например, радиусов окружностей и положения центров, из кото­ рых они описаны.

Средством информации могут служить шаблоны, копиры, эта­ лонные детали.

Процесс подготовки программы состоит из отдельных этапов, выполняемых в определенной последовательности. Одна и та же программа может быть оформлена в различном виде в зависимости от характера привода перемещения столов, суппортов и других рабо­ чих органов. Для общего случая программного управления станков с непрерывным движе­ нием двигателя (рис. 299)

разработка программы состоит из следующих стадий.

1. Выбирают на за­ готовке точку О (рис. 300, а и б), которая слу­ жит относительным на­ чалом координат и зани­ мает какое-то опреде­ ленное положение отно­ сительно абсолютного начала координат.

Последнее является одной из неподвижных точек станка. При уста­ новке и закреплении заготовки на столе или в приспособлении коор­ динаты х0 и у 0 должны быть точно выдержаны.

2.Намечают траек­ торию относительного движения инструмента

изаготовки. В одних случаях целесообразно

определить траекторию движения режущей кромки инструмента (рис. 300, а), в других — центра или оси его (рис. 300, б).

3.Разбивают контур изделия или траекторию относительного движения инструмента на составляющие геометрические участки. Точки перехода от одного участка кдругому, вершины углов, центры дуг окружностей называют опорными точками (на рис. 300, а они обозначены цифрами /, 2, 3 и т. д.). При обработке сложных кон­ туров отмеченное количество опорных точек может оказаться недостаточным; оно зависит от характера и степени точности обработки.

Поясним это на примере.

Существует несколько различных приемов кодирования и за­ писи программ. Каждой единице сигнала соответствует отвер­ стие, расположенное на определенном участке ленты.

На рис. 302, а показан пример записи по десятичной системе. Лента разделена на десять горизонтальных дорожек, занумерован-

Рис. 301. Схемы считывающих устройств:

а — электрических (1 — контактный барабан; 2 — контакт­ ные щетки; з — перфорированная лента); б — электромеха­ нических (J — электромагнит; 2 — перфокарта; 3 — пру­ жина; 4 — ощупывающий штифт; 5 — контакты; 6 — ры­ чаг); в — фотоэлектрических (J — электролампа; 2 — линза; 3 — перфокарта;/ — фотоэлемент); г—пневматических ( /—ка­ мера; 2 — перфокарта; 3 — направляющая плита; 4 —

трубки)

ных от 0 до 9, и каждый участок имеет пять вертикальных строчек. Первая вертикальная слева строчка подает сигнал для перемеще­ ния стола или суппорта на 100 мм, вторая на 10, третья на 1 и т. д. Допустим, что необходимо переместить суппорт на 125,82 мм. Эту величину можно представить следующим образом: 125,82 = = 1 -100 + 2 -1 0 + 5 -1 + 8 -0,1 + 2 -0,01.

Поэтому отверстия расположатся так: в строчке сотен — в дорожке 7, в строчке десятков — в дорожке 2, в строчке единиц — в дорожке 5 и т. д. Передвигаясь периодически справа налево, перфолента своими отверстиями последовательно подает сигналы на перемещение сначала на сотни миллиметров, затем на десятки и т. д.

Рассмотренные системы записи удобны при весьма простых про­ граммах. В противном случае ленты оказываются очень длинными и неудобными для получения информации и использования. При­ менение десятично-двоичной системы исчисления упрощает задачу.

На рис. 302, б показана запись числа 1245 в десятично-двоич­ ной системе кодировки сигналов. Любое число изображают с по­

Отсюда вытекает и написание самого числа 125. Оно состоит из цифр, подчеркнутых в правой части равенства. Подобно этому поступают при изображении чисел в двоичной системе счисления. То же число 125 можно представить следующим образом:

125 = Ь 2 6 + 1 -2б -f 1_*24 +1_*23 + 1 2 2 + 0 - 2 1 + 1-2°.

В двоичной системе оно изобразится, если выпишем все первые сомножители из правой части равенства, а именно: 1111101.

Число 36 имеет следующее изображение:

36 = 1 .2 б + 0 - 24 + 0 - 23 + 1-22 + 0 -2 1 + 0 - 2* или 100100.

Подробно эти вопросы рассматриваются в курсе матема­ тики.

Перенос изображения числа на перфоленту начинают справа налево, располагая перфорации от нижних строчек к верхним (или наоборот). На рис. 302, в показано изображение чисел 36, 287 и 125.

На перфолентах размещают также дорожки, в которых распо­ лагают отверстия для подачи сигналов управления.

Магнитные ленты из ацетил-целлюлозной подложки с нанесен­ ным слоем ферромагнитной эмульсии толщиной 0,02 мм исполь­ зуют в качестве программоносителя при осуществлении магнитной

в рабочем зазоре сердечника возникает переменное магнитное поле. Последнее на движущейся магнитной ленте 3 оставляет «следы» в виде поперечных элементарных магнитных штрихов (рис. 303, слева). Магнитное состояние сохраняется на долгое время и практически может воспроизводиться много раз. При протягивании ленты с записью программы через звуковоспроиз­ водящую головку магнитные штрихи, перемещаясь в зазоре, создают в нем переменный магнитный поток, который возбуждает в катушках электродвижущуюся силу. При определенных усло­ виях ток воспроизводящей головки будет точно таким, как пер­ вичный ток записи.

Запись программы на киноленте и других прозрачных мате­ риалах состоит в нанесении группы непрозрачных штрихов (рис. 304). Последние в зависимости от принятой системы командоаппарата тем или иным образом изменяют интенсивность осве-

щения фотоэлементов и, следовательно, величину фототока. Каж­ дому штриху соответствует определенная величина перемещения рабочего органа (цена импульса 0,01—0,02 мм). Длина пройденного пути таким образом исчисляется количеством штри­ хов, а скорость — частотой вызываемых им импульсов (шагом штрихов). На пленке может быть несколько дорожек, из которых, например, I управляет продольным; II — поперечным движением стола, а III — вспомогательными командами.

§ 4. КОМАНДНЫЕ И ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Командные устройства предназначены для преобразования по­ лученных сигналов программы в командные импульсы, непосред­ ственно управляющие исполнительными механизмами. Обычно указанные устройства сочетают себе и элементы следящего привода (сравнивающие устрой­ ства), образуя системы обратной связи.

В области автоматизации разработано большое количе­ ство схем различных командных устройств. Рассмотрим некото­ рые из них, представляющие практический интерес для стан­ костроения.

На рис. 305 показано электромеханическое командное ус­ тройство.

Вал 1 жестко связан с анкерным колесом 2. В зацеплении с последним находятся одни из рычагов анкера 5, качающегося

вокруг точки О с помощью электромагнитов 4, 5 и тяги 6. При включении электромагнита 5 анкер занимает положение, показан­ ное на рисунке. Анкерному колесу сообщают вращение от какоголибо привода, но повороту препятствует один из рычагов анкера. При наличии электрического импульса в электромагните 4 тяга 6 переместится вправо, вследствие чего левый рычаг анкера осво­ бодит колесо 2 , а правый войдет с ним в зацепление, позволив колесу повернуться на некоторый угол. Подавая попеременно импульсы в электромагниты 4 и 5, можно осуществлять периоди­ ческий поворот вала 7, а с его помощью и перемещение рабочего органа на определенную длину.

На рис. 306 показана схема релейного устройства командоаппарата с поляризованным реле. Он состоит из магазина сопро­ тивлений гх — г7 и г\ — г7, группы промежуточных реле, потен­ циометра У, подвижного контакта 3 и поляризованного реле с уси­ лителем 2. Магазин имеет два одинаковых участка с сопротив­ лениями гг — Г7 И г[ — Гу, причем гх = r j , Г2= Г2, г 3 = Гз и т. д. Величины сопротивлений отдельных секций подобраны таким образом, что они пропорциональны числам, которые в двоичной системе счисления выражаются единицей, стоящей в том или ином разряде (1 , 1 0 , 1 0 0 и т. д.), и равны сопротивлению потен­ циометра на длине, равной этим числам (см. приведенную ниже

замыкается через отверстия перфокарт. Замыкающие и размыкаю­ щие контакты реле подключены к каждой секции сопротивления, как указано на схеме.

Допустим, что программа предусматривает перемещение суп­ порта на величину 1Х(рис. 306). В этом случае, как было уже ука­ зано, к точке Ъподводят напряжение, равное по величине напряже­ нию в точке а потенциометра. Этого достигают включением необхо­ димого количества секций сопротивления на участке таким обра­ зом, чтобы оно было равным сопротивлению потенциометра на длине 1Х.

Пусть 1Х= 43 мм. Эту величину можно представить в следую­ щем виде (табл. 15):

43 = 32 + 8 + 2 + 1

и на основании табл. 15 включить секции сопротивления rfl, г4, г2 и гх.

Для замыкания соответствующих реле перфокарта должна иметь группу отверстий. При включении реле замыкающие кон­ такты соответствующих секций замыкаются, включая сопротив­ ления, а размыкающие — размыкаются, отключая их. В резуль­