Учебное пособие: Методические указания к лабораторным занятиям для подготовки инженеров по специальности: 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств"

Название: Методические указания к лабораторным занятиям для подготовки инженеров по специальности: 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств"
Раздел: Остальные рефераты
Тип: учебное пособие

Скачать документ бесплатно, без SMS в архиве

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ТулГУ)

КАФЕДРА "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СТАНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ"

"Компьютерные системы управления в производстве и бизнесе"

Методические указания

к лабораторным занятиям

для подготовки инженеров по специальности:

220301 "Автоматизация технологических процессов и производств".

Тула 2005

Разработал: Сальников В. С.

д.т.н, доцент;

Рассмотрено на заседании Согласовано:

кафедры Ответственный. по стандар-

Протокол № ___ от ___.___.2005 г. тизации на кафедре

Зав. кафедрой АСС ......................

А.Н. Иноземцев

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курс «Системы числового программного управления» является важной частью подготовки специалистов в области оборудования и автоматизации технологических процессов и производств. Технический прогресс современной техники в частности широко базируется на применении электроавтоматики и электронных устройств, современной микропроцессорной техники. Вместе с тем курс относится к общеинженерным дисциплинам и не ставит своей задачей подготовку специалистов в области чистой электронной схемотехники. При изучении курса студенты должны понять принципы действия и возможности электрических, электромеханических и электронных устройств, входящих в состав систем числового программного управления, уметь грамотно эксплуатировать эти устройства и квалифицированно формулировать задание на их разработку.

Лабораторный практикум предусматривает ознакомление с современным уровнем техники, основанном на последних достижениях теории управления, микроэлектроники, средств измерения и преобразования. Рассмотрены принцип действия, характеристики и параметры современных систем ЧПУ, таких как «Электроника МС2101», «Электроника НЦ31», 2Р32 и их основные контроллеры связи с технологическим оборудованием.

Лабораторные занятия

1 Изучение конструктивных особенностей системы ЧПУ "Электроника МС2101"- 2 час.

2 Изучение конструктивных особенностей системы ЧПУ "Электроника НЦ31"- 2 час .

3 Изучение конструктивных особенностей системы ЧПУ 2Р32- 2 час

4 Изучение контроллера привода системы ЧПУ "Электроника МС2101"- 2 час.

5 Изучение контроллера привода системы ЧПУ "Электроника НЦ31"- 2 час .

6 Изучение контроллера привода системы ЧПУ 2Р32- 2 час

7 Изучение контроллера ДОС системы ЧПУ "Электроника МС2101"- 2 час.

8 Изучение контроллера ДОС системы ЧПУ "Электроника НЦ31"- 2 час.

9 Изучение контроллера ДОС системы ЧПУ 2Р32- 2 час.

10 Изучение контроллера КЭА системы ЧПУ "Электроника МС2101"- 2 час.

11 Изучение контроллера КЭА системы ЧПУ "Электроника НЦ31"- 2 час.

12 Изучение контроллера КЭА системы ЧПУ 2Р32- 2 час.

13 Изучение контроллера пульта оператора системы ЧПУ "Электроника МС2101"- 2 час.

14 Изучение контроллера пульта оператора системы ЧПУ "Электроника НЦ31"- 2 час .

15 Изучение контроллера пульта оператора системы ЧПУ 2Р32- 2 час

16 Изучение конструктивных особенностей и принципов построения кассет внешней памяти -2 час.

17 Изучение режима самообучения на станке с СЧПУ "Электроника НЦ-31" - 2 час.

Лабораторная работа № 1

Контроллер привода систем ЧПУ.

1.Цель и задачи работы.

Ознакомиться с типами, характеристиками и принципами построения схемных решений контроллеров приводов (КП) систем ЧПУ металлорежущих станков.

Задачи работы.

1. Изучить структуру и принципиальную схему КП системы ЧПУ «Электроника НЦ31».

2. Изучить структуру и принципиальную схему КП системы ЧПУ «Электроника МС2101».

3. Изучить структуру и принципиальную схему КП системы ЧПУ 2Р32.

4. Изучить особенности функционирования различных контроллеров.

5. Ознакомиться с процедурой обмена информацией КП и процессора.

2.Основные теоретические сведения

КП - контроллер привода предназначен для хранения цифровой команды задания скорости и преобразования ее в аналоговый сигнал со стандартным значением ±10В.

Модуль программного обеспечения КП и его аппаратная часть -обеспечивают требуемые значения управления на различных участках траектории движения рабочих органов. Реализует движение с учетом участков разгона и торможения, а также требуемой точности позиционирования. В СЧПУ реализуются следующие законы регулирования:

- пропорциональный регулятор

- пропорционально-интегральный регулятор

-пропорционально-дифференциальный регулятор.

Функциональная схема контроллера привода (КП) или узла связи с приводом (УСП) так же, как и его принципиальная схема существенно зависят от типа выбранного ЦАП. Однако во всех случаях на функциональной схеме должно быть показано необходимое количество каналов (2 или3) устройство распознания адреса (дешифратор адреса) необходимые элементы управления работой ЦАП, регистр ошибки, собственно ЦАП, необходимые оптронные развязки и т.д.

Разрядность регистра ошибки n_RO определяется величиной скоростной ошибки, выраженной в единицах дискреты:

, (1)

где К – коэффициент усиления ( или добротность позиционного контура) СЧПУ, 1/с;

D - величина дискреты, мм/имп.

Например, если в исходных данных К = 100 1/с, а D = 4×10^-4 мм/имп (ВЕ 51) и V_max = 10 м/мин, то

ед., т.е. n_RO = 11

Наиболее важными характеристиками ЦАП, определяющими работу узла связи СЧПУ с приводом, является разрядность преобразуемого кода и время преобразования. При выборе разрядности ЦАП необходимо обеспечить требуемый диапазон регулирования скорости. Диапазон регулирования скоростей приводов подач в станках, как правило, лежит в пределах от Д = 1000:1 до 10000:1. Разрядность ЦАП

n_R _Ц = log₂ Д (2)

Передача информации от СЧПУ к ЦАП, как правило, осуществляется на постоянной несущей частоте f_K (5¼10) w _C /2 p, где w _C - частота среза привода. На основании анализа асимптот логарифмических амплитудно- частотных характеристик в первом приближении частоту среза для m = КТ > 1 можно определить из выражения:

, (3)

Для случая m = KT < 1

Время преобразования ЦАП t _n должно удовлетворять условию (4).

(4)

В этом случае быстродействие ЦАП практически не сказывается на динамику станка. Исходя из рассчитанных значений n_R _Ц и t _n выбирают нужный ЦАП. ЦАП может работать в двух режимах – двукратного и четырехкратного умножения.

В режиме четырех кратного умножения для всего диапазона преобразуемых кодов выходное напряжение имеет один знак. Однако приводы станков реверсивные, что требует двуполярного выходного напряжения. В силу этого работу ЦАП надо организовать таким образом, чтобы напряжение на выходе меняло знак. Это может быть достигнуто путем переключения знака опорного напряжения на входе ЦАП или использование специальных схем, устанавливаемых на выходе.

В режиме двукратного умножения весь диапазон входных кодов разбивается пополам за счет соответствующего включения самого ЦАП. При этом разрядность входного кода уменьшается ровно вдвое. На это стоит обратить внимание при построении аппаратной части преобразователя. Для глубоко регулируемых приводов входной код, преобразуемый в напряжение имеет значительную разрядность. В этом случае необходимо использовать специализированные схемы ЦАП [5]. Пример подключения ЦАП к каналу микроЭВМ показан на функциональной схеме рис. 1.

В ее состав входит буферный регистр памяти D2, соответствующей разрядности. Регистр имеет входы управления для выбора микросхемы (CS ) и записи (С). Выбор микросхемы осуществляется по адресу, формируемому на выходе элемента D8. Все выходы буферного регистра подключены к ЦАП через оптронные развязки, которые обеспечивают гальваническую развязку СЧПУ от периферийных устройств. Это способствует повышению ее надежности и помехозащищенности. Необходимо выбрать тип оптронов и рассчитать параметры сопротивлений. Один из разрядов регистра D2 используется для передачи информации о знаке. Выход этого разряда подключается к соответствующим входам мультиплексора D9, обеспечивающего переключение знака опорного напряжения на входе ЦАП D3. Микросхема D4 преобразует выходной ток ЦАП в напряжение. В качестве ЦАП может использоваться преобразователь с встроенными регистрами и дополнительными каналами управления. Элемент D1 используется как буферное устройство между внутренне шиной КП и магистралью системы ЧПУ.

Для каждой конкретной системы ЧПУ характерны свои особенности построения КП. Однако они содержат все функциональные блоки приведённые на обобщенной схеме (рис. 1.)

3.Оборудование, объект исследования.

Инструкция по эксплуатации, техническое описание и плата конкретного контроллера привода, структурная схема соответствующей системы ЧПУ.

4. Задание на работу.

Часть1. Изучить функциональные блоки КП системы ЧПУ «Электроника НЦ31» (время выполнения работы - 2час.) .

Часть2. Изучить функциональные блоки КП системы ЧПУ «Электроника МС2101» (время выполнения работы - 2час.).

Часть3. Изучить функциональные блоки КП системы ЧПУ 2Р32 (время выполнения работы - 2час.).

Задание выдаётся и конкретизируется для группы из двух- трёх человек или индивидуально для каждого по усмотрению преподавателя. Оно включает в себя следующие моменты.

- Изучить принципиальную схему одного из функциональных блоков, приведённых на обобщённой схеме в теоретической части (п.2) и выданного в качестве конкретного задания (буфер, дешифратор адреса, регистр ошибки, гальванические развязки, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения).

- Найти на принципиальной схеме и выделить в единое устройство все элемент, входящие в состав этого блока. Охарактеризовать его назначение и процедуру обмена информацией с другими блоками и процессором.

- Определить добротность позиционного контура системы ЧПУ при D=n/500; Vmax =(10+n)/2 и определённой из схемы разрядности регистра ошибок, где n- порядковый номер студента в списке группы журнала учёта лабораторных работ.

5.Порядок выполнения работы

Ознакомиться с теоретическими положениями лабораторной работы, ответить на контрольные вопросы. Уточнить при необходимости у преподавателя задание на работу. Самостоятельно составить принципиальную схему соответствующего функционального блока КП конкретной системы ЧПУ. Подготовить отчёт о проделанной работе и защитить его перед преподавателем. В отчёте обязательно отразить функциональную конкретного КП и принципиальную схему конкретного функционального блока, результаты проведённых расчётов.

7. Контрольные вопросы.

1. Сколько каналов управления имеет КП?

2. Какой элемент используется в качестве ЦАП?

3. Какой способ дешифрации адреса используется в КП?

4. На каких элементах собран регистр ошибки?

5. Какую роль выполняют оптронные развязки?

6. От чего зависит дискретность изменения скорости привода?

7. Почему регистры ошибок доступны процессору по чтению?

8. С какой цель в КП используется независимый источник опорного напряжения?

9. Как реализуется смена знака выходного аналогового сигнала?

10.Какой режим работы ЦАП используется в КП?

11.Чем отличаются КП различных систем ЧПУ?

12.Какова процедура обмена информацией между КП и процессором?

13.Благодаря каким средствам в КП системы МС2101 на восемь каналов используется один ЦАП?

14.В чём отличие дешифрации адреса в системе ЧПУ «Электроника НЦ31»?

15.Какие дополнительные функции выполняет КП в системах ЧПУ 2Р32 и «Электроника МС2101»?

16.С помощью какой шины КП связан с процессором?

17.Как система ЧПУ может обнаружить неисправность ЦАП?

18.От чего зависит быстродействие КП?

Лабораторная работа № 2

Контроллер электроавтоматики системы ЧПУ.

1.Цель и задачи работы.

Ознакомиться с типами, характеристиками и принципами построения схемных решений контроллеров электроавтоматики (КЭА) систем ЧПУ металлорежущих станков.

Задачи работы.

1. Изучить структуру и принципиальную схему КЭА системы ЧПУ «Электроника НЦ31».

2. Изучить структуру и принципиальную схему КЭА системы ЧПУ «Электроника МС2101».

3. Изучить структуру и принципиальную схему КЭА системы ЧПУ 2Р32.

4. Изучить особенности функционирования различных контроллеров.

5. Ознакомиться с процедурой обмена информацией КЭА и процессора.

2.Основные теоретические сведения

КЭА - контроллер электроавтоматики предназначен для выдачи команд управления исполнительными органами станка, работающими в старт-стопном режиме, а так же для сбора информации о нормальном функционировании объекта управления, аварийных ситуаций, контроля выполнения релейных команд управления. В качестве таких исполнительных органов используются односкоростные двигатели ( двух- и трех- фазные асинхронные ), электромагнитные муфты, электромагнитные золотники. На выходе контроллера формируется импульсная или релейная команда управления. Этот выход программно доступен пользователю при использовании :

• вспомогательной функции - М

• функции смены инструмента - Т

• функции дискретного изменения скорости привода

главного движения - S.

Через входной разъём контроллера электроавтоматики система ЧПУ получает релейную информацию о состоянии объекта управления. В частности исходное состояние агрегатов станка контролируется через вход контроллера электроавтоматики “ готовность станка “ .

Система ЧПУ контролирует выполнение функций М, S, Т с помощью входных сигналов контроллера электроавтоматики “ ответ М, S, Т “. Через входной разъём контроллера электроавтоматики система ЧПУ получает информацию о начале системы координат станка. Задаёт границы рабочей зоны, в которой осуществляется безаварийное перемещение рабочего органа. Существует три способа выдачи команд управления релейной автоматикой .

1. Потенциальный. Он основан на внутренней дешифрации команд управления. В этом случае команда управления присутствует на выходе в течение всего времени работы соответствующего исполнительного органа и СЧПУ имеет число связей со станком равное общему числу вспомогательных исполнительных органов.

2.Импульсный 1-ый. Он основан на отдельном форматировании сигналов, соответствующих заданному функциональному значению (заданному буквенному адресу) команды и цифрового задания представленного в виде двоично-десятичного кода. В этом случае максимальное число каналов связи с электроавтоматикой равно 3+8=11.

3.Импульсный-2-ой. Он основан на формировании команд управления в виде совместного сочетания соответствующих буквенных адресов и определённого весового кода . В этом случае каждая функция ( М,S,Т ) на выходе представляет собой байтовую информацию в двоично-десятичном коде. Максимальное число каналов связи с электроавтоматикой равно 3х8=24.

В любом из импульсных способов время существования команды управления на выходе КЭА Гостировано и лежит в пределах 200...250мс. Таким образом при наличии импульсного сигнала на выходе контроллера электроавтоматики дешифратор команд должен обладать свойствами памяти.

Каждый конкретный интерфейс проектируется на соответствующее число входов и выходов. Для упрощения понимания работы принципиальной схемы необходимо указать на ней дешифратор адреса, два буферных регистра как минимум по 8 разрядов на входные и выходные сигналы, оптронные развязки на входах и выходах. Будем предполагать, что на выходах реализуется некоторая дискретная функция, а на входах подключаются конечные выключатели.

Схема интерфейса, использующая 2-ой импульсный способ формирования команд управления электроавтоматикой, показана на рис.1. Расчет выходной оптронной развязки производить, как правило, на напряжение 24 В и ток не менее 200 mA, расчет входной оптронной развязки производить на напряжение 24 В и ток не более 15 mA.

3.Оборудование, объект исследования.

4. Задание на работу.

Часть1. Изучить функциональные блоки КЭА системы ЧПУ «Электроника НЦ31» (время выполнения работы - 2час.) .

Часть2. Изучить функциональные блоки КЭА системы ЧПУ «Электроника МС2101» (время выполнения работы - 2час.).

Часть3. Изучить функциональные блоки КЭА системы ЧПУ 2Р32 (время выполнения работы - 2час.).

- Изучить принципиальную схему одного из функциональных блоков, приведённых на обобщённой схеме в теоретической части (п.2) и выданного в качестве конкретного задания (буфер, дешифратор адреса, регистры входной и выходной, гальванические развязки, блоки обработки сигналов прерывания).

- Рассчитать параметры входной и выходной цепей гальванической развязки, если на выходе используются реле с сопротивлением катушки R=100+5n, а на вход попадает напряжение +(10+n)В через контакты конечных выключателей или реле , где n- порядковый номер студента в списке группы журнала учёта лабораторных работ.

5.Порядок выполнения работы

Ознакомиться с теоретическими положениями лабораторной работы, ответить на контрольные вопросы. Уточнить при необходимости у преподавателя задание на работу. Самостоятельно составить принципиальную схему соответствующего функционального блока КЭА конкретной системы ЧПУ. Подготовить отчёт о проделанной работе и защитить его перед преподавателем. В отчёте обязательно отразить функциональную схему конкретного КЭА и принципиальную схему конкретного функционального блока, результаты проведённых расчётов.

7. Контрольные вопросы.

1. Сколько каналов управления имеет КЭА?

2. Какой элемент используется в качестве входного регистра?

3. Какой способ дешифрации адреса используется в КЭА?

4. На каких элементах собран выходной регистр?

5. Какую роль выполняют оптронные развязки?

6. От чего зависит число входов/выходов контроллера?

7. Доступны ли выходные регистры процессору по чтению?

8. Какой способ формирования команд управления используется в КЭА?

9. Как ими средствами задаётся длительность команды управления?

10.Какой режим сбора входной информации используется (опрос, прерывание) в КЭА?

11.Чем отличаются КЭА различных систем ЧПУ?

12.Какова процедура обмена информацией между КЭА и процессором?

13.Для чего в контроллере используется буфер?

14.В чём отличие дешифрации адреса в системе ЧПУ «Электроника НЦ31»?

15.Какие дополнительные функции выполняет КЭА в системах ЧПУ 2Р32 и «Электроника МС2101»?

Лабораторная работа № 3

Контроллер датчиков обратной связи системы ЧПУ.

1.Цель и задачи работы.

Ознакомиться с типами, характеристиками и принципами построения схемных решений контроллеров датчиков обратной связи (КДОС) систем ЧПУ металлорежущих станков.

Задачи работы.

1. Изучить структуру и принципиальную схему КДОС системы ЧПУ «Электроника НЦ31».

2. Изучить структуру и принципиальную схему КДОС системы ЧПУ «Электроника МС2101».

3. Изучить структуру и принципиальную схему КДОС системы ЧПУ 2Р32.

4. Изучить особенности функционирования различных контроллеров.

5. Ознакомиться с процедурой обмена информацией КДОС и процессора.

2.Основные теоретические сведения

КДОС - контроллер датчиков обратной связи предназначен для первичной обработки сигналов с датчиков, хранения некоторой величины приращения координат и выдачи этой величины по требованию процессора

Модуль программного обеспечения кагала измерения предназначен для реализации алгоритма преобразования информации с датчика перемещения, её накапливания и анализа. Алгоритм определяется типом датчика. В нем предусмотрены средства для диагностики аппаратной части и проверки достоверности поступающей информации.

Измерительная система состоит из ДОС и преобразующего устройства. В качестве ДОС в станкостроении используются самые различные датчики. В большинстве случаев это два типа датчиков: фотоимпульсный типа ВЕ-51 (ВЕ-178) и индуктивные: вращающийся трансформатор (ВТ) и сельсин типа БС-155. Сельсин может работать в нескольких режимах. Однако в станочных системах они используются в фазовом режиме при этом выходной сигнал определяется

, (1)

где j - сдвиг фазы выходного напряжения относительно опорного напряжения ; w - частота изменения опорного сигнала.

В фазовом режиме имеет место линейность преобразования угла поворота датчиков µ в фазовый сдвиг выходного напряжения j . Коэффициент преобразования ДОС

(2)

Измерительная система должна обеспечивать:

требуемую точность измерения, что определяется единицей дискреты;

преобразование фазного сдвига в код;

абсолютное измерение перемещение во всем диапазоне.

Величина единицы дискреты (D ) обуславливается ценой оборота ДОС (О_Д ) и числом делений фазы (q ). В зависимости от шага ходового винта (h_В ) ДОС сочленяется с ним непосредственно или через приборный редуктор с передаточным числом i .

; (3)

Традиционно применяется шаг винта (h_В ) из ряда 5, 8, 10, 15, 20 мм. Преобразование фазовый сдвиг- код (ПФК) целесообразно осуществлять с помощью время импульсного ПФК. Принцип его основан на преобразовании фазного сдвига во временной интервал. Он заполняется импульсами частотой f_r , образовавшееся их число подвергается счёту.

f_r = f_ДОС × q (4)

где f_ДОС – частота изменения питающего напряжения ДОС.

(Для БС 155 принять f_ДОС = 400¼1000 Гц).

Для питания ДОС необходимо сформировать трехфазное напряжение со сдвигом 120⁰ .В качестве примера рассмотрим схемное решение контроллера измерительной системы с ДОС типа сельсин рис. 1.

Схема содержит формирователи трех синусоидальных напряжений сдвинутых относительно друг друга на 120⁰ (D5, D6, D7, OP1, D9, D10, D11, D13, D14, D15, OP13) и подаваемых на обмотки питания сельсина. Каналы идентичны и отличаются лишь тем, что в элементах D5, D9, D13 (ПЗУ) записаны коды синусоид, сдвинутых на 120⁰ . Для формирования значения синуса во всех четырех квадрантах используется устройство управления D8. Выходной сигнал с ДОС поступает через формирователь D21 на триггер D16. Время его открытого состояния соответствует фазовому сдвигу сигнала с ДОС относительно опорного сигнала. Этот интервал заполняется частотой f_r с делителя частоты D1. Таким образом, код в счетчике D19 является кодом фазового сдвига. Далее этот код переписывается через оптронную развязку ОР4 в буферный регистр D20 и с него считывается процессором. Формирование абсолютного перемещения осуществляется программным способом.

Алгоритм определения абсолютного отсчета основан на суммировании текущего кода фазы К _j , кода константы L , соответствующего одному обороту датчика. При n оборотах датчика код соответствующий абсолютному перемещению равен

N _j = K _j + n L (5)

Константа одного оборота L = log₂ q .

Для формирования сигнала поворота ротора ДОС на ОДИН оборот и направления движения используется последовательность измерений L₁ < L₂ < ¼ < L_i < L. Причем L_i < L .

На основании анализа очередности достижения кодом фазы K _j значений L_i делается заключение о направлении перемещения и завершении одного оборота. Как правило, L₁ = 0, L_n = L . При движении в прямом направлении происходит изменение кодов в очередности L₁ , L₂ , L₃ ¼ L_n , L₁ , L₂ ¼ Причем переход L_n L₁ соответствует завершению оборота.

При движении в обратном направлении L_n , L_n _-1 , ¼ L₃ , L₂ , L₁ , L_n , L_n _-1 то есть переход L₁ L_n соответствует завершению оборота в другом направлении.

Время формирования текущего значения измеряемых координат t

t = t₀ + t_АП + t_Р , (6)

где t₀ - время получения кода фазы с датчика, с;

t_АП – время задержки в аппаратной части измерительной системы;

t_Р – время расчета абсолютного перемещения.

В первом приближении для оценки можно считать t₀ = 1/ f_ДОС

Однако с целью разделения интервалов измерения и считывания информации целесообразно

(7)

Задержка аппаратной части определяется на основании принципиальной схемы измерительной системы и равна времени необходимого процессору на обслуживание прерывания (t_АП » 25 мкс ). Время расчета t_Р – определяется сложностью алгоритма расчета и необходимой разрядностью. В расчетах можно принять t_Р = 0,5 ¼2 мс . Очевидно, что при максимальной скорости перемещения за t не должно происходить полного оборота ДОС, т.е.

(8)

В противном случае происходит потеря информации в цепи ДОС и ее разрыв.

Для фотоимпульсного датчика необходимо определить передаточное число приборного редуктора

I = O_Д / h_B (9)

Разрядность первичного счетчика импульсов зависит от такой характеристики ДОС, как число импульсов на оборот (%). Она определяется из зависимости

(10)

Принципиальная схема интерфейса содержит кроме реверсивного счетчика схему определения направления перемещения, дешифратор адреса, буферный регистр и канал запроса на прерывание от нуль метки датчика. Схема интерфейса показана на рис. 2., в ней для упрощения схемного решения не предусмотрено увеличение разрешающей способности ДОС путем удвоения или учетверения числа импульсов с датчика.

Следует отметить, что в микропроцессорном комплекте серии К1801 имеется специальная БИС К1801ВП1-015, предназначенная для связи процессора с фотоимпульсными датчиками, решающая все перечисленные выше задачи. В КДОС системы ЧПУ 2Р32 используется замкнутая следящая система за числовым значением перемещения.

3.Оборудование, объект исследования.

4. Задание на работу.

Часть1. Изучить функциональные блоки контроллера импульсных преобразователей (КИП) системы ЧПУ «Электроника НЦ31» (время выполнения работы - 2час.) .

Часть2. Изучить функциональные блоки контроллера импульсных преобразователей (КИП) системы ЧПУ «Электроника МС2101» (время выполнения работы - 2час.).

Часть3. Изучить функциональные блоки контроллера измерительных преобразователей (КИП) системы ЧПУ 2Р32 (время выполнения работы - 2час.).

-Изучить принципиальную схему одного из функциональных блоков, приведённых на обобщённой схеме в теоретической части (п.2) и выданного в качестве конкретного задания (буфер, дешифратор адреса, регистры, счётчики, формирователи питающего датчик напряжения, определитель направления перемещения, гальванические развязки, блоки обработки сигналов прерывания и т. д.).

- Рассчитать величину дискретности измерения перемещения и максимально допустимое значение контролируемой скорости перемещения, если шаг ходового винта 20мм, коэффициент передачи приборного редуктора 1, чувствительность фотоимпульсного датчика N=250(10+n), частота модулирующего сигнала для индуктивных датчиков f=1000(20+n) , где n- порядковый номер студента в списке группы журнала учёта лабораторных работ.

5.Порядок выполнения работы

Ознакомиться с теоретическими положениями лабораторной работы, ответить на контрольные вопросы. Уточнить при необходимости у преподавателя задание на работу. Самостоятельно составить принципиальную схему соответствующего функционального блока КДОС конкретной системы ЧПУ. Подготовить отчёт о проделанной работе и защитить его перед преподавателем. В отчёте обязательно отразить функциональную схему конкретного КДОС и принципиальную схему конкретного функционального блока, результаты проведённых расчётов.

7. Контрольные вопросы.

1. Сколько каналов измерения имеет КИП?

2. Какой элемент используется в качестве накопителя величины перемещения?

3. Какой способ дешифрации адреса используется в КИП?

4. С какими типами датчиков может работать контроллер?

5. Какую роль выполняют оптронные развязки?

6. От чего зависит чувствительность измерительного канала?

7. Доступны ли счётчики процессору по записи и для чего?

8. Какой способ определения перемещения используется в КИП?

9. Как ими средствами определяется направление перемещения?

10.Какой режим сбора входной информации используется (опрос, прерывание) в КДОС?

11.Чем отличаются КДОС различных систем ЧПУ?

12.Какова процедура обмена информацией между КИП и процессором?

13.Для чего в контроллере используется буфер?

14.В чём отличие дешифрации адреса в системе ЧПУ «Электроника НЦ31»?

15.Где хранится информация о положении ИО, а где об угле поворота датчика?

16.С помощью какой шины КДОС связан с процессором?

17.Как система ЧПУ может обнаружить неисправность измерительного канала?

18.В чём отличие способов сбора информации с датчиков положения и датчиков перемещения?

Лабораторная работа № 4

Пульт оператора системы ЧПУ «Электроника НЦ31»

1.Цель и задачи работы

Целью работы является ознакомление:

-- с механической и электрической составляющими станка 16К20,

-- с органами управления,

-- приобретение практических навыков включения станка.

2. Теоретические сведения о токарных станках с системой ЧПУ НЦ-31.

2.1 Описание конструкции станка и системы ЧПУ.

Система ЧПУ НЦ-31 является оперативной системой ЧПУ класса HNC ( HAND NUMERIC CONTROL), ориентированной на ручной ввод программ и 2-х координатную обработку. Для хранения управляющих программ используется ОЗУ (ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО) системы управления. Сохранность управляющих программ ,при выключении основного питания ,обеспечивается аккумуляторным питанием ОЗУ. Одновременно возможно хранение 4-х управляющих программ по 250 кадров каждая.

Перемещение инструмента осуществляется посредством высокомоментных двигателей постоянного тока, управляемых реверсивными тиристорными регуляторами. В некоторых конструкциях станков возможно, также управление двигателем главного движения для плавного изменения скорости резания.

Контроль за перемещениями производится фотоимпульсными датчиками перемещения. Два из них контролируют перемещение по координатам, один-скорость вращения шпинделя (информация о положении шпинделя в пространстве необходима при нарезании резьбы) и последний установлен на передней панели управления для контроля величины поворота маховичка. Дискретность перемещения по оси Х равна 0.005 мм на радиус (или 0.01 на диаметр), по оси Z – 0.01 мм.

Электроконтактная автоматика станка предназначена для получения данных о состоянии силовых агрегатов станка, конечных выключателей и для управления силовыми агрегатами по программе.

Для оперативного управления станком имеется пульт управления силовыми агрегатами и пульт системы ЧПУ НЦ-31. На пульте управления силовыми агрегатами имеется индикация: подачи напряжения на станок, включения двигателя главного движения и тиристорных регуляторов, а также кнопки включения и выключения тиристорных регуляторов, толчкового включения вращения шпинделя и кнопка подачи смазки на направляющие станка. Имеется переключатель блокировки клавиатуры, позволяющий отключить клавиши пульта ЧПУ НЦ-31.

2.2 Пульт управления системой ЧПУ НЦ-31.

Внешний вид панели управления системы НЙ-31 изображен на рис.1. Пульт управления состоит из цифровых табло, клавиш и сигнальных светодиодов. На пульте предусмотрены 3 цифровых табло :

- четырехразрядное цифровое табло (1.) для индикации значения подачи в 0.01 мм на оборот.

- трехразрядное цифровое табло (2.) номера кадров.

- семиразрядное цифровое табло (3.) с обозначением знака + или – в крайней левой позиции. Это табло показывает числовую часть буквенных адресов, параметры, координаты и коды неисправности.

Над цифровым табло размещено восемь сигнальных светодиодов с обозначениями буквенных адресов, которые указывают адресную принадлежность цифровой информации.

На пульте размещены три набора клавиш управления и ввода программы:

- набор из семи клавиш (4.) для управления перемещениями суппорта в ручном режиме.

- поперечное направление и индикация положения

инструмента по оси X ;

- продольное направление и индикация положения

инструмента по оси Y ;

- перемещение – X (к оси точения) ;

- перемещение + X (от оси точения) ;

- перемещение –Z (к передней бабке) ;

- перемещение + Z (к задней бабке) ;

- ускоренное перемещение: действует только

совместно с одной из клавиш перемещения ;

Режим работы от маховичка (штурвала)

Режим ручного управления

Автоматический режим

Подрежим автоматического режима

Подрежим покадровой обработки программы

Подрежим отработки программы без перемещения суппорта

Режим индикации (вывода) введенных в память кадров упра-

вляющей программы обработки (УП) и параметров станка и

устройства.

Режим ввода (запоминания) кадров (УП) и параметров станка и устройства ;

Режим размерной привязки инструмента.

Гашение состояния “ВНИМАНИЕ” и команд, которые не должны дорабатываться до конца.

- Останов

- Клавиша пуска управляющей программы в

автоматическом режиме и исполнения

технологических команд в режимах “РУЧНОЙ” и

“МАХОВИЧОК” ;

- Клавиша ВВОД / ВЫВОД, завершающая ввод любой

команды с клавиатуры ( индикатор над клавишей

служит для сигнализации о действии признака

“ЗВЕЗДОЧКА”) ;

- набор из 28 клавиш (6.) для ввода буквенной и цифровой информации, признаков, клавиш специального назначения

- Клавиши буквенных адресов. При нажатии

этих клавиш загорается соответствующий

индикатор буквенного адреса ;

- Клавиши задания номера кадра или номера задания, если необходим переход на номер отличный от указанного на табло(при нажатии цифровое табло с прежним номером кадра должен

погаснуть и ввод должен осуществляться на данный индикатор) ;

- Цифровые клавиши ;

- Изменение знака на противоположный ;

- Сброс данных набранных на пульте буквенного

адреса, числовой части и признаков ;

Клавиши признаков :

- Клавиша признака отмены абсолютной системы отсчета (в

режиме ручного управления вызывает подрежим выхода в

фиксированную точку) ;

- Клавиша задания признака быстрого перемещения в кадре

(исполняется в автоматическом режиме) ;

- Клавиши задания признаков движения инструмента под

углом +45 или – 45 градусов ;

- Клавиша задания признака “ЗВЕЗДОЧКА”, указывающая,

что данный кадр программы должен рассматриваться

вместе с предыдущим как единое целое (группа кадров) ;

Клавиши специального назначения

- Клавиша снятия блокировки с памяти управляющих

программ в режиме ввода ;

- Клавиша разрешения доступа к памяти параметров станка ;

2.3 Порядок включения станка

Подача напряжения питания осуществляется рубильником, расположенным на шкафу электроконтактной автоматики станка. При включении загорается сигнальная лампа включения и должен быть слышен звук работающих вентиляторов в суппорте станка, где расположена система ЧПУ НЦ-31. Происходит запуск резидентного проверяющего теста. При этом мигает светодиод над клавишей цифры 101, 201, 202, … и т.д. до 277. В этот момент идет циклическая проверка электронных компонентов системы ЧПУ. После полного цикла проверки увеличивается на единицу число, стоящее на цифровом табло номера кадра. Время выполнения одного цикла проверки занимает около 5-ти минут. Прохождение теста можно прервать нажатием клавиши “ПУСК”. При этом ЧПУ переходит в режим работы со станком.

Во время работы теста необходимо убедиться в исправности аккумуляторов подпитки ОЗУ по индикатору “БАТАРЕЯ ЗАРЯЖЕНА”. Признаком неисправности является отсутствие или слабое свечение соответствующего светодиодного индикатора.

При переходе к работе ЧПУ со станком требуется убедится, не загорелся ли индикатор “ВНИМАНИЕ”, а на цифровом табло код неисправности :

X241XXX – испорчен массив параметров

X24XXX1 - испорчена управляющая программа

X77XXX1- нет готовности станка

( X- индикатор панели ЧПУ погашен )

Отсутствие готовности станка может, как правило, возникать из-за того, что не включены тиристорные регуляторы. Порча в памяти управляющей программы и массива параметров вызывается обычно, разрядом аккумуляторных батарей. Данная неисправность требует восстановления значений параметров согласно документации на станок, а также восстановления привязки инструмента и совмещения системы координат ЧПУ и системы координат станка путем выхода в фиксированную точку.

После включения тиристорных регуляторов сброс кода ошибки и мигающего индикатора “ВНИМАНИЕ” осуществляется клавишей “ГАШЕНИЕ”. Готовность к работе может быть проверена переходом в режиме “РУЧНОЙ” или “МАХОВИЧОК”. Для этого нажимают клавишу с соответствующим режимом и контролируют подтверждение перехода светодиодным индикатором над клавишей. В режиме “РУЧНОЙ” суппорт должен перемещаться при одновременном нажатии клавиши выбора направления движения и клавиши “УСКОРЕННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ”. В режиме “МАХОВИЧОК” необходимо выбрать клавишами направление перемещения (продольное или поперечное) и убедиться в подтверждении выбора светодиодными индикаторами и выдаче на цифровое табло значения текущей координаты. Вращение маховичка должно перемещать суппорт по выбранной координате, одновременно на цифровом табло должны изменяться показания текущей координаты.

3. Объект исследования, оборудование, инструмент, материал.

Объектом исследования является станок 16К20, оснащенный системой ЧПУ НЦ-31.

4. Задание на работу.

После ознакомления с клавиатурой студент выполняет следующие задания :

4.1 Знакомится с общей конструкцией станка 16К20.

4.2 Изучает расположение элементов приводов, измерительной системы, приспособлений станка.

4.3 Изучает расположение клавиш и индикаторов на пульте управления.

4.4 Осуществляет включение станка, контролирует самотестирование и приводит станок в рабочее состояние.

4.5 По указанию преподавателя выбирает один из режимов работы системы ЧПУ НЦ-31.

5. Порядок выполнения работы

5.1 Группа разбивается на подгруппы численностью 3-4 человека.

5.2 Знакомство с назначением клавиш пульта управления по методическому пособию.

5.3 Знакомство с конструкцией станка 16К20 в лаборатории по подгруппам, подготовка станка к работе.

5.4 Ответ на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

1. К какому классу относится система ЧПУ НЦ-31 станка 16К20.

2. Каким образом осуществляется хранение управляющей программы в системе ЧПУ НЦ-31.

3. В каких режимах может работать система ЧПУ. Назовите назначение каждого из них.

4. В каких случаях необходимо при включении системы ЧПУ осуществлять выход в фиксированную точку. Как будет выполняться управляющая программа, если этого не сделать.

5. Что показывают сигнальные светодиодные индикаторы, размещенные над цифровым табло. Возможно ли одновременное горение нескольких индикаторов и что это означало бы.

6. Назовите клавишу буквенного адреса после нажатия на которую, ввод числовой информации осуществляется не на семиразрядный цифровой индикатор.

7. Каким образом вывести на цифровое табло текущее положение инструмента по оси X и по оси Z. Продемонстрируйте это на пульте управления.

8. Укажите признаки, которые можно задавать в программе и их назначение. Укажите клавиши, которыми они задаются, и индикаторы, указывающие на их действия.

9. Какова дискретность перемещения по координатам и дискретность задания величины подачи.

Лабораторная работа № 5

Режимы работы СЧПУ «Электроника НЦ31»

1.Цель и задачи работы

Целью работы является ознакомление :

- с режимом работы от маховичка ;

- с режимом ручного управления ;

- с режимами привязки инструмента и выхода в фиксированную точку ;

- с назначением и способами изменения параметров станка.

2. Теоретические сведения о режимах работы УЧПУ

“Электроника НЦ-31”.

2.1 Режим работы от маховичка.

Для работы в этом режиме необходимо нажать клавишу “работа от маховичка” (внешний вид клавиш, используемый в лабораторной работе приведен в приложении). Над ней загорается индикатор. Устройство готово к работе в этом режиме. При этом можно :

- перемещать суппорт по одной из координат, вращая маховичок ;

- выдавать технологические команды M, S и T для исполнения электроавтоматикой станка.

Для управления движением суппорта от маховичка, нужно сначала нажатием клавиш “ПОПЕРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ” или “ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ” выбрать направление движения.

- Перемещение по оси X в направлении к оси точения обозначается “- X ”.

- Перемещение по оси X в направлении от оси точения обозначается “+X”.

- Перемещение в сторону передней бабки по оси Z обозначается как “+Z”,

а в сторону задней бабки как “- Z”.

При нажатии клавиш выбора направления перемещения загораются два индикатора :

- над клавишей ;

- буквенного адреса (X или Z),

а на цифровом табло появляется значение положения инструмента по выбранной координате относительно нуля координат. Если нуль координат не

был установлен (режим выхода в фиксированную точку), то это произвольное число.

Шкала маховичка имеет 100 делений; цена одного деления 1дискрета (0,01 мм). Вращением маховичка осуществляется движение суппорта. Величину перемещения можно наблюдать на цифровом индикаторе. Если при движении суппорт наезжает на конечные выключатели, движение в данном направлении прекращается и загорается индикатор “ВНИМАНИЕ” – аварийной ситуации.

Вращая маховичок в обратном направлении, производится съезд с конечника, а затем гашение индикатора клавишей “ГАШЕНИЕ”.

2.2 Режим ручного управления.

Режим ручного управления используется для управления перемещениями суппорта от клавиш ручного управления как на быстром ходу, так и на скорости, заданной оборотной подачей. Переход в этот режим осуществляется нажатием клавиши “РЕЖИМ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ”, после чего над ним загорается светодиодный индикатор.

Ускоренное перемещение осуществляется одновременным нажатием одной из клавиш перемещения (со стрелками) : - “ПЕРМЕЩЕНИЕ – X”, “ПЕРЕМЕЩЕНИЕ + X”, “ПЕРЕМЕЩЕНИЕ –Z” или “ПЕРЕМЕЩЕНИЕ + Z” и клавиши “УСКОРЕННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ”, находящейся в центре.

Клавиши “ПОПЕРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ” и “ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ” в ручном режиме не нужны. Индикация положения включается самостоятельно при нажатии одной из клавиш перемещения как с клавишей “УСКОРЕННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ” так и без нее.

Перемещение суппорта на скорости рабочей подачи производится только от клавиш перемещений (со стрелками) и без клавиши “УСКОРЕННОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ”. При этом должна быть задана скорость подачи и включено вращение шпинделя.

2.3 Режим выхода в фиксированную точку.

Для фиксации исходной точки резцедержателя фиксированная точка служит для привязки измерительной системы устройства ЧПУ и базовой поверхности станка. Эта точка служит промежуточной нулевой точкой, к которой осуществляется привязка инструмента.

Положение фиксированной точки определяется положением конечных выключателей. При наезде на них производится блокировка быстрого хода и переход на ползучую подачу. Наезд на конечники может осуществляться с любой стороны. Съезд производится в направлении, где предполагается положение фиксированной точки. После съезда с конечника система ЧПУ следит за прохождением нуль-метки датчика положения. После прохождения нуль метки производится сброс ошибки положения привода.

Режим устанавливается нажатием клавиши “ОТМЕНА АБСОЛЮТНОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА” при нахождении системы ЧПУ в режиме ручного управления. После нажатия светодиодный индикатор над клавишей

ручного режима начинает мигать.

Теперь вы должны :

1.–подобрать режим движения, осуществляющего выход в

эту точку, установить рабочую подачу, т.к. при наезде на

наконечник кнопка блокирует быстрые перемещения.

2. –включить привод главного движения (М3);

3. –установить скорость вращения шпинделя (адрес S);

4. –с помощью кнопок ручного управления координатами производится наезд на конечники, определяющие положение фиксированной точки. При съезде с конечника индикатор над клавишей ручного режима перестает мигать. Если режим выполняется впервые, то на табло индикации будет светится нуль.

Для повторения цикла необходимо выйти из режима ручного управления, а затем войти в него снова.

Вывод суппорта в фиксированную точку рекомендуется производить при возникновении системы сбоев ЧПУ с кодами 721, 621 и т.д. При диагностическом сообщении о сбое привода вывод в фиксированную точку обязателен.

2.4 Режим размерной привязки инструмента.

В тех случаях, когда производится установка нового оборудования, либо по мере износа уже установленного, всегда обязательна процедура размерной привязки инструмента к измерительной системе ЧПУ. Привязка производится раздельно по каждой из координат. Сущность операции заключается во вводе в ЧПУ в режиме размерной привязки инструмента, положения рабочей точки инструмента относительно выбранной нулевой точки (где значение обоих координат равно нулю). При этом вычисляется разность между положениями фиксированной точки и положением нулевой точки. Эта разность записывается в область корректоров. Положение нулевой точки выбирается произвольно и для каждого инструмента она может быть своя.

По оси X, как правило, положение нулевой точки выбирают на оси вращения шпинделя. В этом случае число на индикаторе показывает диаметр, который можно получить при данном положении инструмента.

По оси Z положение нулевой точки выбирают из конструктивных особенностей обрабатываемой детали. Обычно это такая точка, от которой рассчитываются размеры на чертеже.

Перед привязкой инструмента необходимо вызвать инструмент в рабочую позицию (через адрес Т). Эту операцию необходимо сделать даже если данный инструмент уже находится в рабочей позиции.

При размерной привязке инструмент по оси X производят :

- включение шпинделя и подвод инструмента к детали в ручном режиме ;

- в режиме “РАБОТА ОТ МАХОВИЧКА” проточку вдоль образующей детали и отвод от инструмента по оси Z ;

- остановку шпинделя и замер полученного результата ;

- перевод в режим “РАЗМЕРНАЯ ПРИВЯЗКА ИНСТРУМЕНТА” и ввод замеренного результата под адресом “X”.

При размерной привязке по оси Z производят :

- включение шпинделя и подвод в ручном режиме инструмента к торцу детали ;

- подточку торца детали в режиме “РАБОТА ОТ МАХОВИЧКА” и отвод инструмента по оси X ;

- останов шпинделя и замер положения торца относительно технологической базы станка (кулачки) ;

- перевод в режим “РАЗМЕРНАЯ ПРИВЯЗКА ИНСТРУМЕНТА” и ввод замеренной величины под адресом “Z”.

Правильность задания нулевой точки можно проверить, нажав поочередно клавиши “ПОПЕРЕЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ” и “ПРОДОЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ”. Относительно этой точки программируются все движения при выполнении программы.

При выключении питания значение текущей координаты и область корректоров привязки инструмента сохраняются. Обнуление этих значений происходит в тех случаях, когда обнаруживается неисправность оперативной памяти ЧПУ (ОЗУ) или потеря информации вследствие разряда аккумуляторов.

2.5 Режим обучения

В режимах ручного управления и работы от маховичка можно параллельно с обработкой детали скомпоновать управляющую программу для обработки последующих деталей в автоматическом режиме. Вход в режим обучения осуществляется нажатием клавиши “СНЯТИЕ БЛОКИРОВКИ ОБЛАСТИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ” в режиме ручного управления и работе от маховичка. При нажатии на клавишу, индикатор над ней

сигнализирует о нахождении системы ЧПУ в режиме обучения.

Для выхода из режима нужно повторно нажать клавишу блокировки области управляющих программ. Система выходит из режима обучения и индикатор гаснет. Должно происходить выполнение всех операций.

В режиме обучения выполнение технологических команд (M, S, T) и команды здания подачи (F) автоматически формирует кадры управляющей программы при их отработке системой. При этом номер кадра увеличивается на 1 и его новое значение индицируется на индикаторе номера кадра.

2.5 Режим ввода параметров станка

Ввод и индикация параметров станка производится соответственно в режиме ввода при деблокированной памяти, в режиме вывода только в подрежиме работы с параметрами. Подрежим включается клавишей “РАЗРЕШЕНИЕ ДОСТУПА К ПАМЯТИ ПАРАМЕТРОВ”. Индикатор над клавишей загорается, сигнализируя о нахождении в данном подрежиме. Выключение подрежима и гашение индикатора производится повторным нажатием клавиши. Оператору станка предназначается область параметров с адресом Р. Для чтения (записи) параметра этой области необходимо :

- установить подрежим работы с параметрами (с клавишей “ВВОД”) ;

- набрать номер параметра с адресом P ;

- ввести с клавиатуры новое значение параметра ;

- ввести его нажатием клавиши “ВВОД / ВЫВОД”.

При необходимости предварительного просмотра значения параметра, после установки подрежима работы с параметрами, следует перейти в режим вывода.

Для выполнения лабораторных работ представляют интерес следующие параметры:

Номер в области Р	Значение параметра
2	Скорость быстрого хода по X в автоматическом режиме
3	Скорость быстрого хода по Z в автоматическом режиме
4	Скорость быстрого хода по X в ручном режиме
5	Скорость быстрого хода по Z в ручном режиме

Для обеспечения оптимального согласования УЧПУ со станком, как в момент первичной стыковки, а также во время эксплуатации в УЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31” используются дополнительные группы параметров, каждая из которых имеет свой адрес (X, Z, G, M, S и F). Группы параметров с адресами M, S, F защищены ключом.

Для открытия доступа к этим областям необходимо :

-установить режим ввода ;

-деблокировать память ;

-набрать последовательность M, 1, 2, 3, 4, 5, 6

-нажать клавишу “ДОСТУП К ПАМЯТИ ПАРАМЕТРОВ”

(если процедура была выполнена правильно, то набранная информация сбросится) ;

-набрать номер параметра (адрес N) ;

-набрать адрес параметра и его числовое значение ;

-нажать клавишу “ВВОД / ВЫВОД”.

Для просмотра содержимого массива параметров необходимо перейти в режим “ВЫВОД” перед нажатием клавиши “ВВОД / ВЫВОД”.

Назначение и исходные величины параметров приводятся в инструкции по программированию УЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31”.

3.Объект исследования, оборудование, инструмент, материал.

Объектом исследования является станок 16К20, оснащенный системой ЧПУ НЦ-31.

4.Задание на работу.

После ознакомления с методическими указаниями студент выполняет следующие задания :

4.1 Знакомится с расположением клавиш клавиатуры, предназначенных для режима ручного управления, работы от маховичка, выхода в фиксированную точку, привязку инструмента и задание и контроль параметров.

4.2 Производит включение станка, и выход в фиксированную точку. При необходимости производится контроль или изменение параметров станка.

4.3 Производит привязку инструмента по координатам.

4.4 В процессе управления станком в режимах ручного управления и работы от маховичка производится формирование управляющей программы в режиме обучения.

5.Порядок выполнения работы.

Порядок выполнения следующий :

5.1 Группа разбивается на подгруппы численностью 3-4 человека.

5.2 Знакомство с клавишами пульта управления для используемых режимов по методическому пособию.

5.3 Выполнение полученного задания непосредственно на станке с УЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31”.

5.4 Ответ на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

1. Чем отличаются режимы управления станком от маховичка и ручного управления. Приведите пример использования, по Вашему мнению каждого из них.

2. Можно ли использовать станок с ЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31” как обычный токарный станок.

3. Приведите последовательность действий оператора, если ему необходимо новым инструментом (не установленным на станок) обработать диаметр 20 мм.

4. В каких случаях необходимо осуществлять выход в фиксированную точку. Как будет выполнятся управляющая программа если этого не делать.

5. Как сформировать в режиме обучения кадры программы с перемещением по координатам.

6. Что изменится в работе станка если переставить конечный выключатель, относительно которого производится привязка инструмента.

7. Как переместить суппорт станка в ручном режиме со скоростью рабочей подачи.

8. Объясните разницу между понятиями “ФИКСИРОВАННАЯ ТОЧКА” и “НУЛЕВАЯ ТОЧКА”. С какой целью используется область параметров станка. Как осуществляется доступ в эту область.

Обозначение клавиш используемых в лабораторной работе.

- Режим работы от маховичка ;

- Поперечное направление и индикация положения инструмента по оси X ;

- Продольное направление и индикация положения инструмента по оси Z ;

- Гашение индикатора “ВНИМАНИЕ” при выдаче предупреждений и сброс команд, которые не должны дорабатываться до конца.

- Режим ручного управления (перемещение от клавиш) ;

- Перемещение – X (к оси точения) ;

- Перемещение + X (от оси точения) ;

- Перемещение – Z (к передней бабке) ;

- Перемещение + Z (к задней бабке) ;

- Ускоренное перемещение: действует только совместно с одной из клавиш перемещения ;

- Клавиша признака отмены абсолютной системы отсчета ( в режиме ручного управления вызывает подрежим выхода в фиксированную точку).

Лабораторная работа № 6

Составление управляющих программ для ЧПУ «Электроника НЦ31»

Цель и задачи работы

Целью работы является ознакомление:

со способами составления программ для УЧПУ ‘ ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31’

с правилами пользования стандартных циклов.

Теоретические сведения о программировании технологических процессов для УЧПУ “Электроника НЦ-31”

Построение управляющей программы обработки детали

Управление станком в автоматическом режиме в устройстве ЧПУ “Электроника НЦ-31” производится по управляющей программе обработки детали, составленной технологом или оператором станка и введенной в память системы в режиме ввода. Запись программы производится на бланке, форма которого приведениа в приложении 1.

Управляющая программа представляет собой последовательность строк. Строка называется кадром. Каждый кадр имеет:

- цифровой адрес (номер кадра N);

- буквенный адрес (один из: G, F, X, Z, P, M, S, T, );

- значение буквенного адреса;

а также, при необходимости, дополнительно:

- признак относительной системы отсчета ОСАО (“ОТМЕНА АБСОЛЮТНОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА”);

- Признак модификаций (“БЫСТРЫЙ ХОД”, “+45+, “-45”);

- Признак принадлежности к группе кадров “ЗВЕЗДОЧКА” (внешний вид клавиш, используемых в лабораторной работе , приведен в приложении 2).

Номер кадра N может принимать значение от 0 до 249. Максимальная величина может быть изменена введением нового значения параметра (до 999). Кадры управляющей программы нумеруются с любого допустимого значения N.

Буквенный адрес в кадре определяет, в общем случае, тип операции, которую устройство ЧПУ должно осуществить при отработке кадра в автоматическом режиме.

Значение буквенного адреса определяет количественную сторону операции, которую устройство осуществляет при обработке кадра. Значение буквенного адреса представляет собой целое число заданной разрядности со знаком. В общем случае значение буквенного адреса определяется диапазон ±999999.

Признак системы отсчета задается в кадре при переходе из абсолютной системы отсчета в относительную и наоборот – при отмене относительной системы отсчета и восстановления абсолютной.

Признак модификации указывает на особенность отработки операции.

Буквенный адрес задает тип операции:

- технологические команды (M,S,T)

- задание на установку рабочей подачи (F)

- задание геометрических перемещений (X,Z,G)

- команды организации последовательности выполнения управляющей программы (G, P)

Каждый кадр рассматривается как самостоятельная операция, но возникает необходимость объединить несколько кадров в группу и выполнять ее как один кадр. В этом случае составляющие кадра разделяются знаком ‘ ЗВЕЗДОЧКА’.

2.2 Задание рабочей подачи

В системе ЧПУ “Электроника НЦ-31” задается контурная, оборотная или минутная подача. Под контурной подачей следует понимать скорость перемещения инструмента, направленную по касательной к запрограммированной траектории перемещения. Режим оборотной подачи (мм\об) устанавливает функция G95 (при включении УЧПУ она устанавливается автоматически) и действует до установки режима минутной подачи. Установка минутной подачи производится функцией G94. Задание значения контурной подачи осуществляется адресом F. Формат адреса F зависит от того, каким образом задана подача, а именно: отдельным кадром или в командах с линейной, круговой интерполяцией, в стандартных циклах.

При задании подачи в одном кадре формат адреса F имеет вид: FXXXX( где X – цифра при вводе, незначащие нули можно не задавать). При задании в группе кадров – FXXXXXX.

Примеры:

…….

N11 G94 – режим минутной подачи

N12 F200 – подача 200мм/мин

…….

N11 G94 – режим минутной подачи

N12 X2000* - перемещение по оси X

N13 F1000 – подача 10 мм/мин

…….

N11 G95 – режим оборотной подачи( при включении устанавливается автоматически)

N12 F150 – подача 1,5 мм\об

Подача введения в одной кадре, распространяется на все последующие кадры вплоть до задания новой подачи. Исключение составляет кадры с признаком “БЫСТРЫЙ ХОД” и группы кадров включающие в себя задание подачи, распространяющееся только на них.

2.3Технологические команды

Технологические команды в управляющей программе представляются одним кадром с использованием буквенных адресов M, S или T. Цифровые значения адресов M, S, T изменяются от 0 до 99, в соответствии с рекомендациями ISO. Так, например, для станка 16К20 используются следующие функции с адресом “M”:

M3- включение привода главного движения и задание правого вращения;

M4 – включение привода главного движения и задание левого вращения;

M5 – останов шпинделя;

M17 – возврат из подпрограммы;

M37 – режим отработки “зеркально по X”;

M38 – режим отработки “зеркально по Y”;

Команда MOO используется для технологического останова управляющий программы. Его можно использовать, например, для контрольных обмеров детали и т.п. После нажатия клавиши “ПУСК” выполнение программы продолжается, начиная с кадра, идущего вслед за MOO.

Команда M30 организует остановку выполнения управляющей программы, главного привода, приводов подач, а также переход на кадр N000. Таким образом, команда M30 готовит УЧПУ к повторному выполнению управляющей программы (если она начинается с кадра N000)

Адрес S задает скорость вращения шпинделя. Значение цифрового адреса в кадре – число об\мин шпинделя (для станков с регулируемым приводом главного движения) или код ступени автоматической коробки скоростей (АКС), задающий определенное число оборотов.

Для станков с АКС число оборотов шпинделя задается в формате SXX, где ХХ – код, которому соответствует определенное число оборотов шпинделя.

Для станков с регулируемым приводом главного движения число оборотов шпинделя задаются непосредственно в об\мин в формате SXXXX.

Примеры:

……

N10 M3 – включить привод главного движения;

N11 S560 – скорость 560 об\мин

…… - для станка с регулируемым приводом

……

N10 M3

N11 S7 – код скорости 560 об\мин …… - для станка с АКС.

Адрес Т указывает номер позиции в резцедержателе с установленным в ней инструментом. Использованию инструмента должна предшествовать размерная привязка инструмента.

2.4 Задание перемещений

Задание на перемещения вдоль оси Х (поперечное) или вдоль оси Z представляется, соответственно, кадрами с буквенными адресами X и Z. Значения буквенных адресов в кадрах этих типов задаются в сотых долях миллиметра. Диапазон значений буквенных адресов X и Z изменяется от 0 до ±999999. При этом, одной дискрете по оси Z соответствует перемещение 0,01 мм, а по оси X – 0,005 мм. Поэтому, следует помнить, что значение X задается не на радиус, а на диаметр.

Например, кадры:

……..

N3 X15000

N4 Z15000

……..

В абсолютных значениях задают системе отработку: сначала перемещение инструмента по оси Х в точку с диаметром 150 мм (радиус 75 мм), затем по оси Z в точку с координатой 150 мм.

В некоторых случаях (например, при отводах и подводах инструмента к детали) требуется запрограммировать перемещения инструмента не на рабочей подаче(F), а на быстром ходу. Для этого достаточно те кадры, которые подразумевают отработку перемещений на быстром ходу, снабдить признаком “БЫСТРЫЙ ХОД”.

Например, кадры:

……..

N5 Z150005X – (БХ – признак “БЫСТЫЙ ХОД”)

N6 Z15000

……..

осуществляют перемещения, аналогичные предыдущему примеру, на при этом движение по оси Х производится на быстром ходу, а по Z – на рабочей подаче (признак “БЫСТРЫЙ ХОД” не меняет значение подачи, устанавливаемое адресом F).

2.5 Обработка конических поверхностей

Если необходимо осуществить прямолинейное перемещение одновременно по двум осям, то задание на обработку такого перемещения программируется в виде группы из двух кадров: один – с адресом X, другой – с Z, с заданием признака “ЗВЕЗДОЧКА” у первого кадра.

Например, кадры:

……… ………

N4 X15000 (OCAO)* N4Z15000 (OACO)

N5 Z15000 N4Z15000

……… ………

ОАСО – признак: “ОТМЕНА АБСОЛЮТНОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА”

Представляет собой две эквивалентные программы одновременного перемещения на 15мм по оси Z и на 7,5 мм по оси X. Признак ОАСО здесь и далее в примерах показывает, что значение буквенных адресов в кадрах задаются в относительной системе отсчета.

Частным случаем перемещения одновременно по двум осям является обработка фасок под углом ±45 градусов. Задание на обработку таких фасок представляется одни кадром с буквенным адресом X или Z с признаком “+45” или “-45”. Знак в признака “±45” указывает направление движения по оси, адрес которой отсутствует в кадре.

Например кадры:

…….. ……..

N20 X200 (+45) (ОАСО) N20 Z100 (-45) (ОАСО)

…….. ……..

выполняет фаску под углом 45 градусов размером 1 мм (к себе – вправо), а:

……… ……….

N20 X-200 (-45) (ОАСО) N20 Z-100 (-45) (ОАСО)

……… ………

выполняет фаску того же размера, но обратным движением (от себя – влево)

Заметим, что описанные выше типы перемещений могут быть использованы не только при обработке фасок, но и при обработке конусов с углом конусности ±45 градусов, при отводах инструмента и т.п.

2.6 Обработка контура дуга окружности

Обработка контура с дугой менее 90 градусов осуществляется с помощью функций:

G2 – движение инструмента по часовой стрелке;

G3 – движение инструмента против часовой стрелки.

Задание на обработку записывается группой кадров из шести кадров:

1. G2 или G3 - вид обработки

2. С адресом Х координата Х конечной точки дуги (с учетом системы отсчета)

3. С адресом Z координата Z -------``-------

4. С адресом F подача при обработке дуги (может отсутствовать, при этом используется ранее заданное значение)

5. С адресом P координата X

6. С адресом координата Z исходной точки дуги относительно ее центра

Последовательность задания адресов Р в группах кадров G2 и G3 должна строго соблюдаться.

Обработка контура дуги в 90 градусов находящегося в одном квадранте (скругление) задается упрощенным заданием.

Используются функции G12 и G14:

G12 – скругление в направлении движения резца по часовой стрелке;

G13 – скругление в направлении движения резца против часовой стрелки.

Задание состоит из четырех кадров, где:

1. G12 или G13 – вид обработки

2. c адресом Х координата Х конечной точки

3. c адресом Z координата Z конечной точки

4. c адресом F величина подачи при выполнении скругления

Примеры способов задания дуг окружности:

…………… ……………

N22 G2 (ОАСО)* N22 G3 (ОАСО)*

N23 X20* N23 N-20*

N24 Z10* N24 Z-10*

N25 P-20* N25 P-10*

N26 P10 N26 P20

…………… ……………

Радиус дуги при обработке G12 и G13, устройство ЧПУ рассчитывает само.

2.7 Другие способы задания движения инструмента.

Кроме рассмотренных способов УЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31” могут применяться другие способы упрощения задания циклов обработки. Это:

- G77 многопроходный цикл продольного точения;

- G78 многопроходный цикл поперечного снятия припуска;

-G31 многопроходный цикл резьбонарезания с автоматическим распределением припусков по проходам;

- G32 программирование отдельных приходов резьбонарезания, если они не соответствуют G31;

- G33 программирование отдельных проходов резьбонарезания, если они не соответствуют G31;

- G33 нарезание резьбы плашкой или метчиком.

Более подробное знакомство со способами упрощения программирования траектории движения инструмента с использованием стандартных циклов может быть осуществлено по инструкции по программированию в системе “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31”.

3. Объект исследования, оборудование, инструмент, материал.

Объектом исследования является станок 16К20, оснащенный системой ЧПУ “ЭЛЕКТРОНИКА НЦ-31”.

Задание на работы.

После ознакомления с методическим пособием студент выполняет следующие задания:

4.1 Составляет или получает от преподавателя контур обрабатываемой детали. Данный контур изображается на бланке отчета со всеми необходимыми размерами..

4.2 Разрабатывает управляющую программу движения инструмента и записывает ее на бланке (форма бланка приведена в приложении).

4.3 Программируемый контур должен содержать: обработку фаски под углом 45 градусов, обработку конуса, цилиндрическое точение, обработку дуги окружности.

5. Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы следующий:

5.1 Группы разбивается на подгруппы численностью 3-4 человека.

5.2 Разработка контура движения инструмента при обработке детали и изображение его на бланке.

5.3 Разработка управляющей программы, занесение ее на бланк.

5.4 Ответ на контрольные вопросы.

6. Контрольные вопросы

1. Как задается в управляющей программе скорость перемещения инструмента.

2. Каким образом изменить скорость перемещения инструмента с рабочей подачи на быстрый ход и наоборот.

3. Как программируются технологические команды в управляющей программе

4. Что такое ‘группа кадров’. Как меняется формат задания значения подачи при использовании группы кадров.

5. Приведите последовательность команд при задании траектории движения инструмента при обработке конуса.

6. Назовите типы стандартных циклов, используемых при задании траектории движения инструмента.

7. Приведите пример использования признака ОАСО. Как меняются числовые значения в программе при выполнении одних и тех же действий с использованием признака и без него.

8. Укажите в Вашей программе кадры изменяющие скорость вращения шпинделя. Какие действия вы предприняли, чтобы не испортить инструмент в этот момент.

9. Как задать направление перемещения, при снятии фаски (при использовании признака ±45 градусов), если задается всего лишь одна координата.

10. Почему циклы G12 и G13 используют меньше данных чем циклы G2 и G3. Как, в последнем случае, рассчитать радиус обрабатываемой дуги.

Приложение 1

Форма бланка управляющей программы

БХ – признак “БЫСТРЫЙ ХОД”

ОАСО – признак “ОТМЕНА АБСОЛЮТНОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА”

N

БХ

ОА

СО

+45

Примеч.

Список литературы по курсу

1. Основная литература

1. Ратмиров В.А. Управление станками гибких производственных систем. М.:Машиностроение, 1986.-176с.

2. Вальков В.М. Контроль в ГАП. Л.:Машиностроение, Лен.отд.,

1986. -232с.

3. Нахапетян Е.Г. Диагностирование оборудования гибкого автоматизированного производства. М.:Наука, 1985. -225с.

4. Программное управление оборудованием. Мясников В.А.,Игнатьев

М.Б., Покровский А.М.-Л.:Машиностроение, Лен.отд., 1984.-427с.

5. Сосонкин В.Л. Микропроцессорные системы числового программного управления. -М.:Машиностроение, 1985.-288с.

6. Шарин Ю.С., Якимович Б,А, Тулаев Ю,И. Проектирование элементов и систем автоматизированного производства. –М.:Машиностроение.-1995.-112с.:ил.

2. Дополнительная литература

1. Комплексная автоматизация производства Волчкевич Л.И. и др. -

М.: Машиностроение, 1983. - 270с.

2. Основы автоматизации управления производством. Под. ред. И.М. Макарова. - М.: Высшая школа, 1983. - 504с.