Функции системы управления

Системы управления, применяемые в современных станках, разнообразны как по своему назначению, так и по конструктивному оформлению. Однако в любом станке, автомате или автоматической линии можно выделить две основные части: управляющее устройство и управляемые узлы — агрегаты или другие рабочие органы, выполняющие заданный технологический процесс.

Технологический процесс имеет один или несколько параметров (подача, скорость, усилие и т.д.), которые для правильного хода процесса поддерживаются постоянными или изменяются по определенному закону. Управляющее устройство воздействует на управляемый рабочий орган станка в соответствии с программой управления.

Программа работы станка — совокупность команд, которые должен выполнять станок. Механизмы и устройства, обеспечивающие по заданной программе точное и согласованное во времени воздействие рабочих органов и агрегатов станков, автоматов и автоматических линий, составляют систему управления.

Основным назначением системы управления станка является выполнение заданных команд с целью поддержания требуемых значений параметров выполняемого технологического процесса при определенной точности с наибольшей производительностью.

Команды, задаваемые станку в системах программного управления, подразделяют на три категории.

1. Технологические команды, обеспечивающие перемещение рабочих органов станка на заданные расстояния в процессе обработки.

2. Цикловые команды, к которым относятся переключение скорости и подач, выбор инструмента, выключение охлаждения, реверс.

3. Команды на выполнение служебной или логической информации, обеспечивающие правильность отработки станком всех задаваемых ему команд (обозначение адресов, знаки разделения команд, контрольные числа). Эти команды зависят от принятой системы кодирования команд.

Кодирование перемещений тесно связано с выбором системы счисления, в которой цифровую информацию вводят в систему управления. Поэтому при кодировании желательно использовать такой код, который можно было бы применять в любых системах управления.

Кодом называют совокупность буквенных и цифровых символов, каждая из которых однозначно эквивалентна какой-либо команде, необходимой для управления станком.

Станок, работающий в автоматическом режиме, имеет систему управления, заставляющую выполнять его определенную программу без вмешательства человека.

На неавтоматизированном станке оператор составляет порядок обработки и изготовляет деталь. Программа обработки задается ему в виде технологического процесса. Если все функции управления изъять у оператора и передать их станку, то станок должен самостоятельно выполнить всю работу по программе.

При этом человек подготавливает станок для выполнения функций, заданных программой.

При ручном управлении станком ошибки, допущенные в программе, можно исправить в ходе обработки. При автоматической обработке корректировать программу простыми средствами, как правило, трудно. Здесь надо предвидеть износ инструмента, изменение температуры, изменение припуска, непостоянство сил трения, жесткость, инерционность механизмов, быстродействие и ряд других факторов.

На обычном токарном станке при работе резец быстро подводят к обрабатываемой заготовке и начинают обточку. На автоматически работающем станке инструмент 7 необходимо подводить к заготовке 2 на медленной скорости и для этого предусматривать величину подвода Al (рис. 27); в противном случае он может проскочить по инерции и врезаться в заготовку на большой скорости, вследствие чего неизбежна поломка. При выходе из резания инструмент также должен быть автоматически выведен в положение 3.

Рис. 27. Схема движения инструмента при работе на автомате: а — при обточке; б — при фрезеровании; 1 — инструменты;

2 — заготовка; 3 — положение инструмента

Главное отличие автомата от обычного универсального станка заключается в том, что он по точной программе выполняет определенный повторяющийся цикл работы.

Выбор системы управления во многом зависит от специфики технологического процесса, от конкретных производственных условий, в которых эксплуатируется рабочая машина, и от требований экономики.

Кроме того, система управления накладывает свои особенности на кинематику и конструкцию станков, агрегатов линии, так как кинематика и конструкция станков, транспортных и вспомогательных устройств неотделимы от системы управления.

Однако любая система управления, независимо от характера технологического процесса, для которого она предназначена, должна максимально отвечать следующему ряду основных требований: исполнение команд с высокой степенью быстроты и точности; мобильность при смене объекта производства; синхронизация перемещений в различных циклах; высокая надежность работы; автоматическое регулирование процесса обработки и поддержание оптимальных параметров в ходе обработки; простота конструкции, низкая стоимость и удобство обслуживания; многокоординатность и многоинструментность обработки; короткий цикл подготовки программы работы; выполнение большого числа технологических команд (переключение подач, чисел оборотов шпинделя, поворот резцовой головки, включение и выключение охлаждения, смена инструмента); управление продолжительными циклами обработки без смены программоносителя.

Системы управления станков-автоматов и автоматических линий можно классифицировать по различным признакам: по принципу синхронизации, степени централизации управления, методу воздействия, виду программоносителя, числу управляемых координат, способу программирования, наличию обратной связи, технологическому назначению, числу потоков информации, виду информации, глубине обратной связи, типу привода и другим признакам.

Любая автоматическая система управления выполняет строго определенный, заранее намеченный (запрограммированный) комплекс операций по обработке изделия, составленный в виде программы работы автомата или автоматической линии в соответствии с принятым технологическим процессом. Поэтому система программного управления имеет элемент или устройство, называемое программоносителем, который в той или иной форме содержит программу работы управляемого исполнительного органа.

По виду программоносителя все системы управления рабочими машинами можно классифицировать на четыре группы (табл. 7).

Таблица 7

Классификация систем управления рабочими машинами по виду программоносителя

Главными характеристиками программоносителя являются метод фиксации программы, наибольшее число команд, которое можно записать (емкость информации), скорость считывания, плотность записи информации, долговечность, длительность работы без потерь информации, наименьшая стоимость, надежность, удобство хранения, удобство транспортирования, простота построения и изготовления, а также быстрота смены программоносителя.