Конспект лекций




НазваниеКонспект лекций
страница11/16
Дата публикации30.01.2014
Размер1.98 Mb.
ТипКонспект
zadocs.ru > Информатика > Конспект
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

^ Выбор плоскости, - G17 (плоскость X_Y), G18 (плоскость Z_X), G19 (плоскость Y_Z). Инструкции определяют выбор рабочей плоскости в системе координат детали или программы. Работа инструкций G02 G03 G05 непосредственно связана с этим выбором; так же, как и программирование в полярных координатах; так же, как и эквидистантная коррекция.

В современных системах ЧПУ наименование осей может быть иным, нежели X, Y и Z. В этом случае выбор плоскости и назначение параметров интерполяции осуществляют в соответствии с классификацией осей, зафиксированной в машинных параметрах) согласно следующей схеме:

^ Свободный выбор плоскости интерполяции для двух осей, назначение полюса для программирования в полярных координатах, - G20. В кадре с инструкцией G20 задают координатные оси, определяющие плоскость интерполяции и коррекции на радиус фрезы. Если адреса осей сопровождаются числовой информацией, то система управления интерпретирует эту информацию как координаты полюса полярной системы координат (см. G10-G13).

Пример:

N.. .G20 XO YO /Выбор плоскости X_Y в качестве плоскости

/ интерполяции. Координаты полюса: X=0,Y=0).

N.. .G20 Y100 Z200 / Выбор плоскости X_Y в качестве плоскости

/ интерполяции. Координаты полюса: Y=100, Z=200.

Программирование классификации осей, - G21. Классификация устанавливает:

  • выбор осей, соответствующих инструкциям G17, G18 и G19; а также выбор признаков главной и вторичной осей;

  • выбор признаков главной и вторичной осей в кадре с инструкцией G20;

  • связывание параметров интерполяции I, J и К с осями в соответствии с установленной классификацией.

Пример:

N100 G17 XO YO ZO /Классификация осей по умолчанию: X=1; Y=2; Z=3.

N200 G512 (Y) /Y удаляется из составленной группы осей. Подразумевается переключение на G16. /Круговая интерполяция становится невозможной.

N210 G511 (YA) / Ось YA входит в группу осей без классификационного номера.

N220 G21 YA2 /YA получает классификационный номер 2.

N230 G17 / Активизация плоскости X_YA.

N240 G2 X YA /Круговая интерполяция вновь возможна.

^ Нарезание резьбы без компенсирующего патрона, - G32.

Система ЧПУ осуществляет линейную интерполяцию вдоль оси нарезания резьбы с учетом угла поворота шпинделя, т.е. синхронизирует эти движения. При этом отпадает необходимость в компенсирующем патроне, сглаживающим несоответствие между указанными перемещениями (при нарезании резьбы метчиком). Синтаксис инструкции выглядит следующим образом: G32 <ось нарезания резьбы> Р<подача> M<3|4> S <частота вращения шпинделя> | H < шаг резьбы >. Задание частоты вращения шпинделя альтернативно заданию шага резьбы. (M3/M4) -признак прямого или реверсивного движения.

Пример 1:

N10 G0O X20 Y15 Z10 F1000 S5000 /Позиционирование вдоль оси.
N20 G32 Z-20 F1000 M3 S1000 /Нарезание резьбы вдоль оси Z.
N30 G32 Z5 F1000 M4 S1000 /Реверсивное движение вдоль оси Z.

Пример 2:

N10 GO X30 Y5 ZO F1500 /Позиционирование вдоль оси.

N20 G32 Z-20 M3 H. 75 /Нарезание резьбы вдоль оси Z.

N30 G32 ZO M4 H. 75 /Реверсивное движение вдоль оси Z.

^ Сглаживание сопряжения кадров, - G34, G35, G36, G134.

Инструкции G34 и G134 задают скругление на стыке двух кадров с прямолинейными участками, а инструкция G134 выполняет ту же функцию на стыке кадров с круговыми или винтовыми траекториями. В результате выравнивается скорость подачи, и соблюдаются ограничения на ускорение. С другой же стороны, в процессе интерполяции поддерживается минимальное отклонение от запрограммированного и скорректированного контуров. Параметры отклонения устанавливаются в машинных параметрах, но могут и быть изменены в управляющей программе.

Инструкция G34 включает функцию скругления для двух линейных участков (рис. 4.22), а инструкция G35 выключает эту функцию.

Рисунок 4.22 – Принцип сглаживания сопряжения кадров

4.4 Сплайновая интерполяция

Сплайн – это метод описания сложных кривых. Само слово пришло в обиход машиностроителей из высшей математики, а получило распространение среди производителей машин и оборудования после начала внедрения проектирования с использованием CAD систем высокого уровня. Все поверхности в твердотельных моделях описываются с использованием сплайнов.

Новое изделие начинает свой путь к потребителю с рабочего места конструктора. Все чаще для этих целей используются CAD/CAM системы. Подготовленная в CAM программа обработки поступает на станок с ЧПУ. Традиционные системы управления не имеют возможностей для полноценной обработки сложных криволинейных поверхностей. Они вынуждены заменять ее аппроксимацией линейными отрезками (в отдельных случаях удавалось сочетать прямолинейные отрезки и дуги).

На рис. 4.23 показано как строится сложная кривая в CAD системе и способы ее воспроизведения в традиционных системах ЧПУ (линейная аппроксимация или замена участками дуг).

^ Рисунок 4.23 – Пример аппроксимации кривой прямолинейными отрезками и дугами
Новые УЧПУ от фирмы SIEMENS позволяют отказаться от этих суррогатных решений. В функции видов перемещения были введены сплайны. УЧПУ имеет три вида сплайнов и задание кривых с помощью полиномов.
ASPLINE

A-сплайн (Akima spline) проходит точно через заданные точки. Он позволяет построить кривые через 6 смежных точек. Однако при резком изгибе кривизны непрерывная кривая не создается.

Главная область применения A-сплайна – это проход через точки, полученные от измерительной машины или от аналогичных устройств.

^ Рисунок 4.24 – Построение A-сплайна через заданные точки
BSPLINE

С этими сплайнами запрограммированные точки служат контрольными для создаваемой кривой. Кривая только прилегает к этим точкам, а не проходит напрямую через них. BSPLINE применяется для аппроксимации рельефных поверхностей.

Создаваемая BSPLINE кривая всегда касательна в начальной и конечной точках сплайна. Дополнительные параметры (вес), задаваемые в кадре, оказывают влияние на создаваемую кривую. Они могут быть запрограммированы для каждой интерполяционной точки.

Вес задается в программе инструкцией: PW= n, где n изменяется в диапазоне от 0 до 3 с шагом 0,0001. При n>1 кривая сильнее притягивается к контрольной точке, а при n<1 слабее.

Рисунок 4.25 – Пример аппроксимации с использованием BSPLINE

CSPLINE

Кубический сплайн CSPLINE представляет собой непрерывную кривую, проходящую через заданные точки, как показано на рисунке 4.26. Эти сплайны можно использовать для задания точек, расположенных вдоль аналитически вычисляемой кривой. Кубический сплайн представляется полиномом 3-й степени.

Дополнительные параметры, влияющие на характер прохождения первой и последней точки сплайна, могут задаваться только для А и С сплайнов. Они объединены в две группы по три команды в каждой.

Рисунок 4.26 – Пример использования CSPLINE
Программирование сплайновой интерполяции

Рассмотрим для примера профиль обработки в виде части синусоиды от 0 до 180º, показанный на рисунке 4.27.

Рисунок 4.27 – Профиль для сплайновой интерполяции
Программа интерполяции

N5 G0 Х0 Z0 Выход в исходную точку

N10 CSPLINE Х0 Z0 Начало задания сплайна

N15 Х50 Z30 Задание участка кривой

N20 Х86.6 Z60 – « –

N25 Х100 Z90 – « –

N30 Х86.6 Z120 – « –

N35 Х70.7 Z135 – « –

N40 Х50 Z150 – « –

N45 Х0 Z180 – « –

N50 М2 Окончание программы
Использование полиномов

Еще одним способом построения сложных кривых является использование полиномов: f(p)=a0 + alp + а2р2 + аЗр3.

К таким кривым, которые описываются полиномами, относятся параболы, гиперболы, круги и эллипсы.

Пусть, например, задан эллипс (рис. 4.28).

Рисунок 4.27 – Пример построения эллипса с помощью полинома
Программа обработки по его контуру:

N5G90 G18 G0 Х5 Z0 Выход в исходную точку

^ N10 POLY РО[Х]=(0,-5) PO[Z]=(10) PO[]=(2,1) F100

N15 POLY РО[Х]=(-5) PO[Z]=(0,-10) РО[]=(2,1)

N20 POLY PO[Х]=(0,5) PO[Z]=(-10) PO[]=(2,1)

N25 POLY PO[Х]=(5) PO[Z]=(0,10) PO[]=(2,1)

N30 М2
При контрольном прогоне приведенной программы отклонение координат от теоретически рассчитанных было в пределах 1-2 мкм.

^ 4.5 Что дает применение сплайновой интерполяции?
Использование новых возможностей УЧПУ оказывает существенное влияние, как на исходную технологическую программу, так и на обрабатываемую деталь. На рисунке 4.28 видно, что аппроксимация дуги линейными функциями приводит к образованию погрешности обработки.

Рисунок 4.28 – Возникновение погрешности обработки
Воспроизведение сложного криволинейного контура прямолинейными участками приводит кроме того к значительному увеличению управляющей программы. Чем жестче допуск на отклонение размера, тем больше кадров будет иметь итоговая программа. В свою очередь, это приводит к увеличению времени обработки. Отсюда следует, что применение сплайнов позволяет повысить точность обработки, сократить управляющую программу и уменьшить время обработки.

Динамика движения при аппроксимации контура

Динамика перемещений исполнительных органов станка при линейной аппроксимации носит "дерганый" характер (рис. 4.29). Все это приводит к механическому износу узлов и инструмента, а также к ухудшению качества обработанной поверхности. При использовании сплайновой интерполяции динамика приводов улучшается. На рисунке 4.30 показан пример плавного изменения подачи с использованием технологии NURBS – non uniform rational b-spline.

Качество обрабатываемой поверхности

Качество обрабатываемой поверхности напрямую зависит от траектории движения (рис. 4.31). Линейная аппроксимация приводит к образованию граней на детали, появлению вибрации, что в конечном итоге значительно ухудшает шероховатость поверхности и вынуждает потребителя вводить операции ручной доводки.


Рисунок 4.29 – Ускорения и рывки для траектории, показанной на рисунке слева

Рисунок 4.30 – Использование технологии NURBS для управления подачей

Рисунок 4.31 – Влияние линейной интерполяции на качество контура
Производительность

При более высокой путевой скорости сокращается время обработки и увеличивается производительность. На рисунке 4.32 показано два варианта интерполяции – линейная между точками Р1, Р2 … , Р7 и сплайновая между точками S1-S2.

Рисунок 4.32 – Иллюстрация увеличения скорости обработки на примере перехода от шести кадров программы к одному
Постоянные условия резания при использовании NURBS

Традиционные системы УЧПУ не могут воспроизвести реальную траекторию движения инструмента в материале. Система УЧПУ SINUMERIK 840D фирмы Siemens включает в себя универсальный интерполятор внутри УЧПУ, позволяющий напрямую (без постпроцессора) использовать технологию NURBS.

Система ЧПУ 840D может интерполировать заданный профиль детали, управлять скоростью резания, толщиной снимаемой стружки и силой резания. Адаптация к режимам резания позволяет увеличить точность и сократить износ инструмента, улучшить качество обрабатываемой поверхности, при этом уменьшается стоимость обслуживания.
^ 5 МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЧПУ
5.1 Анализ целей и задач модернизации
Модернизации подлежит оборудование, которое эксплуатировалось долгое время. Пользователи станков все чаще и чаще решаются на модернизацию электроники, когда механические детали и узлы станка находятся в хорошем состоянии.

Цель проекта модернизации заключается в повышении эффективности использования станка.

При модернизации станка, пользователи могут получить выгоду в зависимости от оборудования и степени реконструкции:

  • Улучшение обслуживания станка.

  • Ускорение рабочих циклов.

  • Повышение точности.

  • Увеличение объема программного обеспечения и расширение функций системы управления.

  • Возможность обработки более сложных поверхностей и деталей.

  • Интеграцию системы ЧПУ в информационное пространство предприятия.

Модернизации подлежат следующие компоненты систем ЧПУ:

  • средства управления и организация интерфейса оператора.

  • информационные и исполнительные устройства;

  • устройства преобразования сигналов;

  • алгоритмическое и программное обеспечение.

При разработке проекта модернизации, как методологическое направление должен быть принят системный подход, который позволяет раскрыть целостность процесса проектирования в условиях многообразия типов связей, а также объединить цифровые и аналоговые каналы, механические и электронные устройства, программные и аппаратные средства.

Проектирование должно базироваться на технологическом процессе. Технологическими критериями функционирования объекта являются точность поддержки технологических параметров и режимов, производительность процесса, надежность и гибкость системы управления.

Задачами проектирования является поиск технических решений, улучшающих технологические критерии.

Наиболее сложной задачей проектирования является поиск решений, обеспечивающих повышение точности обработки деталей на станке.

Точность зависит практически от всех компонентов системы управления:

  • зазоров и сил трения в кинематических звеньях;

  • места установки, статических и динамических погрешностей датчиков;

  • погрешностей расчетов;

  • упругих отклонений инструмента и детали в статических и динамических режимах, влияния внешних возмущений;

  • структуры и параметров регулятора;

  • нелинейностей в каналах управления и обратной связи.

Задача повышения точности должно решаться путем тщательного анализа механизмов формирования погрешностей и разработки комплексных мероприятий, направленных на следующее:

  • сокращение длины кинематической цепи между рабочим органом и датчиком положения;

  • повышение чувствительности измерительных преобразователей;

  • выбор оптимальной структуры системы управления;

  • выбор оптимального алгоритма цифрового регулятора;

  • введение программной или аппаратной компенсации нелинейностей звеньев цифрового электропривода (ЦЭП);

  • обеспечение необходимого быстродействия и вычислительной мощности управляющего контроллера.

Следует учесть, что степень повышения точности работы станка весьма сложно связать с результатами проектирования. Поэтому расчет экономической эффективности таких проектов вызывает значительные проблемы.

Другой задачей проектирования, которая определяется требованиями производства, является задача повышения производительности оборудования.

Производительность это показатель, который определяется как величина, обратная сумме потерь времени на осуществление рабочих движений, выполнение вспомогательных операций, а также на выполнение ремонтных и других работ. Поэтому решение задачи повышения производительности требует уменьшения потерь времени.

Для уменьшения потерь времени необходимо, прежде всего, увеличить надежность работы всех компонентов системы – электроники, механики, гидравлики и т.п.

Надёжность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации.

Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.

Увеличение периодов безотказности и долговечности напрямую связано с уменьшением времени простоев на обслуживание и ремонт, а следовательно, с увеличением производительности.

Наиболее эффективными средствами повышения надежности являются:

  • выбор элементов, которые имеют наименьшую вероятность отказа;

  • проектирование средств защиты от аварий;

  • разработка развитой системы диагностики.

Производительность оборудования связана с еще одним показателем – коэффициентом технического использования.

Коэффициент технического использования – показатель, характеризующий степень производительного использования оборудования. Рассчитывается по времени, мощности (производительности) и объему произведенной продукции или выполненной работы. Коэффициент использования оборудования по времени определяется путем деления времени фактической работы оборудования на плановый фонд времени, т. е. на количество часов работы оборудования, предусмотренное планом с учетом числа календарных дней в периоде, праздничных и выходных, установленного режима работы, продолжительности смены, а также времени на планово-предупредительный ремонт.

Если станок должен был работать в данном месяце 160 часов, а практически из-за простоев, не предусмотренных планом, работал 150 часов, то коэффициент использования оборудования по времени равен 93,8 %
(6,2% – это потери станочного времени). Важно обеспечить работу оборудования не только без простоев, но и с установленной мощностью, производительностью.

Для повышения коэффициента технического использования оборудования необходимо стремиться к расширению функциональных возможностей системы ЧПУ и станка, обеспечить универсальность применения и быструю переналаживаемость.

Универсальность системы управления позволяет в дальнейшем расширять функциональные возможности базовой системы, создавать и применять адаптивные средства управления. Переналаживаемость характеризует возможность расширения номенклатуры продукции, которая может быть изготовлена на одном технологическом оборудовании.

Важной задачей модернизации станка является также снижение затрат на изготовление единицы продукции, то есть уменьшение себестоимости продукции. Речь может идти, например, об экономии энергетических ресурсов за счет использования эффективных систем приводов или об экономии финансовых затрат на использование обслуживающего персонала.

В проекте модернизации нужно стремиться к тому, чтобы качество продукции и производительность станка не зависели от обслуживающего персонала. Однако полностью исключить возможность ручного управления станком нельзя.

Для удовлетворения требований согласованного взаимодействия оператора, оборудования и системы управления должны быть предусмотрены:

  • работа в ручном, наладочном и автоматическом режимах;

  • выполнение подрежимных функций;

  • связь по последовательному каналу, средства для сетевой работы подключение к промышленной сети Ethernet;

  • средства управления приводами и автоматикой;

Выбор режима управления должен осуществляется оператором. Автоматический режим является основным (рабочим) режимом. Ручной режим предусмотрен для проведения ремонтно-наладочных работ, ликвидации аварийных и внештатных ситуаций, а также для использования станка без системы программного управления. Отличительной особенностью этого режима есть то, что все сигналы управления влияют непосредственно на соответствующие исполнительные устройства, минуя локальную систему автоматического управления.

При автоматизированном режиме управления оператор должен иметь возможность осуществлять ручное вмешательство в работу системы для корректирования программы.

Все функции управления и защиты приводов должны быть интегрированы в преобразователи частоты.

Преобразователи частоты должны обеспечивать следующие (основные) функции защиты:

  • от короткого замыкания;

  • от перегрузки;

  • от повышения напряжения в цепи постоянного тока;

  • от снижения напряжения в цепи постоянного тока;

  • от обрыва фазы питающего напряжения;

  • от перегрева радиаторов силовых элементов;

  • от перегрева двигателя;

  • от замыканий на землю силовых цепей;

  • от сбоя в микропроцессорной системе.

Срабатывание любой защиты должно приводить к отключению электропривода. Информация о срабатывании защиты должна передаваться на дисплей панели управления.

Все сигналы управления должны соответствовать стандартам и поддерживать нормальное функционирование в случае замены компонентов системы. Система ЧПУ должна обеспечивать:

  • формирование дискретных сигналов постоянного тока U=24 В, I=0,2 А на реле и I=5 А на мощные электромагнитные системы;

  • вывод сигналов переменного тока U=110 В, I=2 А на пускатели и другую аппаратуру;

  • вывод аналоговых сигналов через ЦАП U=10 В, I=20 на регуляторы (точность =1%);

  • вывод синусоидальных сигналов для питания датчиков индуктивного типа (отклонение по амплитуде 0,1 %);

  • ввод аналоговых сигналов напряжения и тока с датчиков;

  • ввод дискретных сигналов U=24 В постоянного тока с путевых и конечных выключателей, а также сигналов переменного тока U=110 В с кнопок пульта управления оборудованием.

Для обеспечения согласованной работы системы ЧПУ и станка должно быть произведено статическое, динамическое и программное согласования.

Статическое согласование – это обеспечение соответствия предельных уровней сигналов управления предельным значением параметров объекта в постоянном режиме (min, max). С этой целью в память системы записываются константы: предельные значения перемещений по координатам, диапазоны скоростей движений и частот обращения, передаточные числа редукторов и датчиков обратной связи, цена дискреты перемещения по каждой координате, образ пульта оператора, состав информации, которая выводится на дисплей и др.

Динамическое согласование – это ограничение переменных, которые характеризуют работу объекта, и обеспечение необходимой точности наблюдения в динамическом режиме, осуществляемое с помощью констант (допускаемое ускорение, максимальная скорость, допускаемая ошибка, таблица корректирующих величин ходового винта, другие константы, которые учитывают особенности оборудования).

Программное согласование предусматривает доработку прикладного программного обеспечения системы – разработку программ управления автоматикой, а также программ регуляторов и обработки прерываний.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

Похожие:

Конспект лекций iconЭтика курс лекций (на основе книги: Этика (конспект лекций)
Этика (конспект лекций). – М.: «Приор-издат», 2002. Автор-составитель Аристотель. Никомахова этика. Сочинения: в 4-х т. Т. М.: Мысль,...

Конспект лекций iconКонспект лекций для студентов направления 070104 «Морской и речной транспорт»
Конспект лекций рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Судовождение» кгмту

Конспект лекций iconКонспект лекций Утверждено Редакционно-издательским советом в качестве...
Чижов М. И., Юров А. Н. Информатика и информационные системы: Конспект лекций. Воронеж: Воронеж гос техн ун-т, 2003. 148 с

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Безопасность в чрезвычайных ситуациях и гражданская оборона. Конспект лекций. Рубцов Б. Н. М. Миит, 2001

Конспект лекций iconКонспект лекций для студентов сектора второго высшего образования...
Конспект лекций разработан кандидатом экономических наук, доцентом кафедры «Экономическая теория и кибернетика» Одесского государственного...

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине "инвестирование"
Конспект лекций по дисциплине «Инвестирование» для студентов экономических специальностей всех форм обучения Сост.: В. М. Гридасов...

Конспект лекций iconКонспект лекций Киров 2010 удк 681. 332
Теория автоматов (часть I). Конспект лекций /Киров, Вятский государственный университет, 2010, 56с

Конспект лекций iconКонспект лекций по дисциплине «Делопроизводство»
Опорный конспект лекций по дисциплине «Делопроизводство» для студентов 2 курса (3 семестр) сгф для направления 101100. 62 «Гостиничное...

Конспект лекций iconКонспект лекций Содержание Введение 4 Тема Экономическая теория:...
Предлагаемый читателям конспект лекций разработан в соответствии с типовой программой дисциплины «Основы экономических теорий» для...

Конспект лекций iconКонспект лекций по философии подготовлен в соответствии с типовой...
Философия : конспект лекций для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения / сост. А. П. Мядель : Учреждение образования...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов