Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

верстат числовий програмний алгоритм

Вступ

1. Характеристика задачі на курсову роботу

1.1 Постановка задачі на курсову роботу

1.2 Вимоги до алгоритму розв'язку задачі

2. Реалізація алгоритму

2.1 Побудова блок-схеми алгоритму

2.2 Опис програмного забезпечення

2.3 Вибір мови програмування

2.4 Аналіз ефективності алгоритму

Висновок

Перелік використаних джерел



Вступ

Розвиток числового програмного керування (ЧПУ) має приблизно тридцятирічну історію. Цей процес протікає настільки стрімко, що в техніці не так просто знайти інший аналогічний у цьому сенсі приклад.

Змінювалися покоління електронних пристроїв ЧПУ, принципово змінювалися їхні можливості, що накладало відбиток на конструкцію і функціональний зв'язок із самим об'єктом управління - металорізальних верстатом. Основна властивість верстатів з ЧПК - це їх гнучкість, тобто швидкість переналагодження, що на порядок вище гнучкості верстатів автоматів на основі копіювання, команда апаратів, шляхових вимикачів і пр. У результаті розвитку пристроїв ЧПУ, побудованих за структурою ЕОМ, створені високопродуктивні технологічні модулі, до складу яких входять: багатоопераційний верстат з автоматичною зміною інструменту, транспортно-накопичувальна система, що дозволяє проводити заміну деталі на заготівлю, система контролю і регенерації відходів.

Такі модулі можуть працювати в автономному режимі або вбудовуватися в автоматичні лінії. Верстати з ЧПУ дозволяють проводити обробку деталей з великою концентрацією інструментальних переходів, що підвищує точність деталей (обробка з однієї технологічної бази), зменшує довжину транспортних потоків. Всі ці якості дозволяють припустити збільшення обсягу обробки на верстатах з ЧПК в умовах переходу до ринкової економіки. Тенденції розвитку верстатів з ЧПК: створення УЧПУ із застосуванням мікро-ЕОМ на мікропроцесорах, застосування в електроавтоматики верстата з ЧПУ мікроелектроніки, введення в систему верстата діагностичних пристроїв; широке впровадження автоматизованих самопреспособлювальних (адаптивних) пристроїв, які забезпечують оптимізацію управління та обробки деталей; створення УЧПУ, керуючих як окремими верстатами, так і групою верстатів.

Технічний процес не стоїть на місці, все більше відбувається впровадження в життя машинобудування та виробництва УЧПУ постійно вдосконалюючись. Верстати з ЧПУ, як нове розумне обладнання дозволяє виробництву перейти на наступний рівень розвинутих технологій. У сучасному промисловому та експериментальному виробництві використовуються верстати, в яких пристрої числового програмного керування (УЧПУ) виконані на базі мікропроцесорних платформ, сумісних з персональними комп'ютерами (ПК), як носії інформації використовуються дискети, або ж файли з керуючими програмами (УП) яка зчитується верстатом програмую його на виконання заданих операцій. Таким чином у галузі технологій машинобудувального виробництва ставати більш великим.

Сучасне механообробне виробництво, як правило, передбачає наявність і ефективне використання різного обладнання з числовим програмним керуванням (ЧПК). Це можуть бути найрізноманітніші фрезерні, токарні, електроерозійні як дротові, так і прошивальні верстати, фрезерні та токарні оброблювальні центри, преси для листового штампування, лазерне обладнання, координатно-вимірювальні машини і т.п. Для ефективного використання всього спектру обладнання необхідна сучасна комп'ютерна система розробки управляючих програм.



1. Характеристика задачі на курсову роботу

1.1 Постановка задачі на курсову роботу

Верстати з ЧПУ повинні забезпечувати високі точність і швидкість відпрацювання переміщень, заданих УП, а також зберегти цю точність в заданих межах при тривалій експлуатації. Конструкція верстатів з ЧПК повинна, як правило, забезпечувати поєднання різних видів обробки, автоматизацію завантаження і вивантаження деталей, автоматичне або дистанційне керування зміною інструменту, можливість монтування у загальну автоматичну систему управління. Висока точність обробки визначається точністю виготовлення і жорсткістю верстата. У конструкціях верстатів з ЧПК використовують короткі кінематичні ланцюги, що підвищує статичну і динамічну жорсткість верстатів. Для всіх виконавчих органів застосовують автономні приводи з мінімально можливим числом механічних передач. Ці приводи повинні мати високу швидкодію. Точність верстатів з ЧПК підвищується в результаті усунення зазорів в передавальних механізмах приводів, зменшення втрат на тертя в напрямляючих і механізмах, підвищення вібростійкості, зниження теплових деформацій.

За технологічними ознаками і можливостями верстати з ЧПУ класифікуються практично так само, як універсальні верстати, на базі яких виготовляється більшість верстатів з ЧПК.

Токарний верстат - верстат для обробки різанням (точінням) заготовок з металів, деревини та інших матеріалів у вигляді тіл обертання. На токарних верстатах виконують обточування і розточування циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, нарізування різьби, підрізування і обробку торців, свердління, зенкування і розгортання отворів і т.д. Заготовка отримує обертання від шпинделя, різець - ріжучий інструмент - переміщується разом з санчатами супорта від ходового вала або ходового гвинта, які отримують обертання від механізму подачі.

Фрезерні верстати - група металорізальних і деревообробних верстатів в класифікації по виду обробки. Фрезерні верстати призначені для обробки за допомогою фрези плоских і фасонних поверхонь, тіл обертання, зубчастих коліс і т.п. металевих та інших заготовок. При цьому фреза, закріплена в шпинделі фрезерного верстата, здійснює обертальний рух, а заготовка, закріплена на столі, здійснює рух подачі прямолінійний або криволінійний (іноді здійснюється одночасно обертовим інструментом). Управління може бути ручним, автоматизованим або здійснюватися за допомогою системи ЧПУ.

Свердлильні верстати - група металорізальних верстатів, призначених для отримання наскрізних і глухих отворів в суцільному матеріалі, для чистової обробки, розточування (зенкерування, розгортання) отворів, утворених у заготовці яким-небудь іншим способом, для нарізування внутрішніх різьб, для зенкування торцевих поверхонь.

Шліфувальні верстати з ЧПУ - призначені для шліфування зовнішніх, внутрішніх і торцевих поверхонь деталей, що мають прямолінійну і криволінійну форму утворюють.

Багатоцільові верстати з ЧПУ - (оброблювальні центри), призначені для комплексної обробки деталей за одну установку, виконують практично всі операції обробки різанням.

Електроерозійні верстати з ЧПУ - призначені для вирізання методом електроерозії деталей складного контуру з струмопровідних матеріалів, обробка яких іншими способами утруднена або неможлива. Обробка здійснюється безперервно за допомогою переміщення електрода (дроту з латуні, міді, молібдену, вольфраму) в середовищі гасу або води з антикорозійними присадками.



Рисунок 1.1 Токарно-фрезерний обробний центр з ЧПУ

Верстати створюють по розмірних рядах, що представляють собою групи однотипних верстатів подібної кінематичної структури і конструкції, але мають різні розміри. За ГОСТ 600-80 передбачено 13 розмірів токарно-карусельних верстатів (діаметр обробки 80-25000 мм); за ГОСТ 2983-81 регламентовано 6 розмірів круглошліфувальних верстатів (діаметр встановлюваної заготівки 100- 800 мм); за ГОСТ 6852-80 передбачено 5 розмірів зубофрезерних верстатів (діаметр заготовки - 800- 5000 мм) і так далі.

Типорозмір верстата - представник ряду з конкретними параметрами, а модель верстата - конструкція даного типорозміру.

Класифікація верстатів за ступенем універсальності передбачає підрозділ їх на універсальні (для різноманітних операцій на заготовках широкої номенклатури в одиничному і дрібносерійному виробництвах, а також при ремонтних роботах), спеціалізовані (для обробки однотипних заготовок різних розмірів у великосерійному і масовому виробництвах) і спеціальні (для обробки заготовок одного найменування і одного типорозміру в масовому виробництві).

За габаритними розмірами і масою, які в значній мірі визначаються параметрами тих деталей, для обробки яких призначений верстат, їх поділяють на легкі (до 1 т), середні (до 10 т) і важкі (понад 10 т). Останні ділять на великі (10-30 т), власне важкі (30-100 т) і особливо важкі - унікальні (понад 100 т).

Верстати класів В, А, С експлуатують у приміщеннях з постійною температурою і вологістю. У залежності від класу точності співвідношення допусків на виготовлення деталей і вузлів наступне: Н - 1,0; П - 0,6; В - 0,4; А - 0,25; С - 0,15.

Класифікація верстатів по точності передбачає п'ять класів: нормальної точності (Н); підвищеної точності (П) (на базі верстатів класу Н, але при більш високих вимогах до якості виготовлення і збірки основних вузлів); високої точності (В) (досягається спеціальною конструкцією окремих вузлів та елементів при високих вимогах до виготовлення, складання і регулювання верстата); особливо високої точності (А) (на базі верстатів класу В, але при більш високих вимогах до точності виготовлення основних вузлів і деталей); особливо точні (С), так звані майстер-верстати (для обробки деталей, що визначають точність еталонів зубчастих коліс, вимірювальних гвинтів або деталей до верстатів класів А і В). Управління верстатом може бути ручним, автоматизованим або здійснюватися за допомогою системи ЧПК.

Сучасний верстат з ЧПК представляє собою самокеровану робочу машину, органічно пов'язану з обчислювальною машиною, що працює в реальному масштабі часу і перетворюючої дискретні сигнали інформації в дискретні сигнали управління.

За технологічними ознаками в залежності від призначення системи ЧПУ поділяють на позиційні, контурні і комбіновані.

За наявності зворотного зв'язку системи ЧПК поділяють на розімкнені (що мають одне джерело інформації - від керуючої програми через прибори управління до виконавчих органів верстата) і замкнуті (зі зворотним зв'язком по положенню робочого органу і з компенсацією похибки верстата, само пристосовується - з адаптацією на різні зовнішні обурення і зміни протікання технічного процесу).

Залежно від ступеня автоматизації і типу системи ЧПУ для верстатів прийняті наступні додаткові позначення: Ф1 - цифрова індикація і попередній набір координат; Ф2 - позиційні і прямокутні системи ЧПУ; ФЗ - контурні системи ЧПУ; Ф4 - універсальні комбіновані системи ЧПУ; М - інструментальний магазин і автоматична зміна інструменту (АСД), Р - револьверна інструментальна головка і АСІ; РМ - револьверна головка, інструментальний магазин і АСІ (Інтернет-сайт по багатоцільовим верстатам з ЧПУ)

1.2 Вимоги до алгоритму розв'язку задачі

Прикладом застосування систем ЧПУ першої групи є свердлильні, розточувальні і координатно-розточувальні верстати. Прикладом другої групи служать системи ЧПУ різних токарних, фрезерних і круглошліфувальних верстатів. До третьої групи відносяться системи ЧПУ різних багатоцільових токарних і свердлильно-фрезерно-розточувальних верстатів.

До четвертої групи належать безцентрові круглошліфувальні верстати, в яких системи ЧПУ управляють різними механізмами: правки, подачі бабок і т.д. Існують позиційні, контурні, комбіновані і багатоконтурні цикли управління.

По виду управління підрозділяють на верстати і системами циклового програмного керування (ЦПУ) і верстати з системами числового програмного керування (ЧПУ). Системи ЦПУ більш прості, так як в них програмується тільки цикл роботи верстата, а величини робочих переміщень, тобто геометрична інформація, задаються спрощено, наприклад за допомогою упорів. У верстатах з ЧПУ управління здійснюється від программоносія, на який в числовому вигляді занесена і геометрична, і технологічна інформація.

Перед складанням керуючої програми (УП) необхідно проаналізувати креслення деталі і вибрати найбільш раціональний метод обробки; потім вибрати інструмент, подачу, частоту обертання шпинделя і глибину різання. Приступаючи до складання УП на виготовлену деталь, слід враховувати наступне:

1. Якщо деталь має два уступи, УП складається на кожен уступ. При цьому кожна з цих УП починатиметься з нульового кадру.

2. Відлік розмірів в УП ведеться від "Нульової точки" деталі, яка на кресленнях позначається спеціальним знаком.

3. Необхідно дати координати "Вихідної точки", зміну інструменту за координатам X і Z. На кресленнях ця точка позначається спеціальним знаком і вводиться в програму з ознакою швидкого ходу (перед кодом Т і в кінці програми).

4. Призначаючи припуски для чистових контурних робочих ходів, необхідно зважати, що припуск по торцях не повинен перевищувати 0,3 мм.

5. Якщо при обробці ступені виконання з'єднування або проточка, або підрізування торця, то відвід інструмента від оброблювальній поверхні проводиться під кутом ±45°.

6. Якщо на кресленні деталі зустрічаються переходи циліндр - циліндр (і навпаки), торець - конус (і навпаки), дуга - конус (і навпаки), галтель - конус(і навпаки), то слід вводити поправки на розмір компенсації радіусу ріжучої кромки інструменту.

7. Якщо на кресленні деталі заданий кут конуса, то в УП вводять значення катетів,утворюють цей конус.

Приклад: Для токарного станка з ЧПУ скласти керуючу програму для обробки ділянки деталі між опорними точками 1 і 2. Вихідні дані: швидкість подачі 300мм / хв; напрямок обертання шпинделя проти годинникової стрілки; частота обертання шпинделя задається кодом 15; номер ріжучого інструменту 02; ціна дискрети по осі Х - 0,001 мм і по осі Z - 0,001 мм. Керуюча програма складається в збільшеннях. Знаходимо збільшення між опорними точками 1 і 2 заданого контуру деталі.

Приріст по осі Х:



(+21,5) - (+7) = +14,5 Мм.

Збільшення по осі Z:

(+12,5) - (+50) = 12,5 - 50 = - 37,5 мм

Переводимо геометричну інформацію з мм в дискрети:

Кількість дискрет по осі Х:

= 14500 дискрет

Кількість дискрет по осі Z:

= 37500 дискрет

Керуюча програма буде мати вигляд, %

N001 G26 F10300 M004 S015 T102 LF

N002 G01 X + 14500 Z-37500 LF

N003 M002 LF

8. Кругова інтерполяція. Для виконання кругової інтерполяції в керуючій програмі необхідно задати.

1. Систему координат (тільки G26).

2. Швидкість подачі різального інструменту.

3. Ознака кругової інтерполяції.

Рух ріжучого інструменту за годинниковою стрілкою:

G21 - кругова інтерполяція, короткі геометричні розміри;

G02 - кругова інтерполяція, нормальні геометричні розміри;

G20 - кругова інтерполяція, довгі геометричні розміри.

Рух ріжучого інструменту проти годинникової стрілки:

G31 - кругова інтерполяція, короткі геометричні розміри;

G03 - кругова інтерполяція, нормальні геометричні розміри;

G30 - кругова інтерполяція, довгі геометричні розміри.

4. Геометричну інформацію.

1. Прирости за координатами між кінцевими і початковими опорними точками заданої дуги. Наприклад:

Приріст по осі Х:

(+800) - (+300) = +500 Мм.

Приріст по осі Z;

(+250) - (+900) = 250 - 900 = - 650 мм.

2. Координати початкової точки дуги завжди зі знаком плюс. Наприклад;

Координата по осі Х має адресу I: I + 300.

Координата по осі Z має адресу К: К + 900.

(Координата по осі У має адресу J).

9. Установка ріжучого інструменту в абсолютний нуль для введення точки відліку. Для виконання даної операції в керуючій програмі задаються два кадри, в кожному з яких зазначаються:

1. ознака переміщення супорта на швидкому ходу - G25;

2. максимальна геометрична інформація зі знаком плюс.

У цьому випадку частина керуючої програми, що стосується установки ріжучого інструменту в абсолютний нуль, буде мати вигляд

N001 G25 X + 999999 LF

N002 G25 Z + 999999 LF

10. Введення плаваючого нуля для скорочення шляху підведення і відведення різального інструменту від вихідної точки до оброблюваної поверхні деталі. Для введення плаваючого нуля в керуючій програмі необхідно задати.

1. Систему координат (тільки G27).

2. Швидкість подачі різального інструменту.

3. Ознака введення плаваючого нуля - G58.

Якщо технологу невідомі величини X1 і Z1, то в цьому випадку в керуючій програмі задається нульова геометрична інформація, а оператор пристрою ЧПУ по прикладеної до керуючої програмою мапі наладки сам знаходить величини X1 і Z1, розраховує відстані від абсолютного до плаваючого нуля по осях координат і вводить отримані значення в спеціальну пам'ять пристрою ЧПУ. Пристрій ЧПУ виконуючи керуючу програму і дійшовши до введення плаваючого нуля при наявності нульовий геометричної інформації звернеться до спеціальної пам'яті і на базі її даних перемістить ріжучий інструмент з абсолютного в плаваючий нуль (В.І. Комісарів, Ю.А. Фільченок, В.В. Юшкевич. Розмірна наладка верстатів з ЧПУ на роботизованих ділянках, Владивосток, ДВПИ, 1985.).



2. Реалізація алгоритму

2.1 Побудова блок-схеми алгоритму

Завдання алгоритмів за допомогою блок-схем виявилося дуже зручним засобом зображення алгоритмів і набуло широкого поширення.

Блок-схема алгоритму - графічне зображення алгоритму у вигляді пов'язаних між собою за допомогою стрілок (ліній переходу) і блоків - графічних символів, кожен з яких відповідає одному кроку алгоритму. Всередині блоку дається опис відповідної дії.

Таблиця 2.1. Найбільш часто вживані символи.

Назва символу	Позначення і приклад заповнення	Пояснення
1	2	3
Процес		Обчислювальний дію або послідовність дій
Рішення		Перевірка умов
Модифікація		Початок циклу
Зумовлений процес		Обчислення по підпрограмі, стандартної підпрограмі
Введення-виведення		Введення-виведення в загальному вигляді
Документ		Висновок результатів
уск-зупинка		Початок, кінець алгоритму, вхід і вихід в підпрограму
Символи блок-схеми



Блок " процес "застосовується для позначення дії або послідовності дій, що змінюють значення, форму подання або розміщення даних. Для поліпшення наочності схеми кілька окремих блоків обробки можна об'єднувати в один блок. Подання окремих операцій досить вільно.

Блок "рішення" використовується для позначення переходів управління за умовою. У кожному блоці "рішення" повинні бути вказані питання, умова або порівняння, які він визначає.

Блок "модифікація" використовується для організації циклічних конструкцій.(Слово "модифікація" означає "видозміна, перетворення"). Усередині блоку записується параметр циклу, для якого вказуються його початкове значення, гранична умова і крок зміни значення параметра для кожного повторення.

Блок "зумовлений процес" використовується для вказівки звернень до допоміжних алгоритмах, існуючим автономно у вигляді деяких самостійних модулів, і для звернень до бібліотечних підпрограм.

При вивченні програмування необхідно мати чітку уяву, що таке алгоритм, як він працює і як його створити/запрограмувати. Від добре спроектованого алгоритму залежить скільки часу у вас займе відлагодження програми і пошук помилок. А також алгоритм показує структуру виконання програми або частини коду, що дуже важливо при модифікації програми.

Блок-схеми додаються в додатку А

Таблиця 2.2 Графічне зображення базових алгоритмічних структур.

Назва блоку	Опис дії
	Позначає початок та кінець алгоритму
	Позначає ввід вихідної інформації і вивід проміжної чи результуючої інформації
	Позначає дію, яку треба виконати
	Позначає перевірку значення логічного виразу деякої умови

Просте слідування

Слідування означає, що дії повинні виконуватись послідовно одна за одною.

Лінійний алгоритм - алгоритм, в якому всі вказівки виконуються одна за одною і не містить розгалужень та повторень.

Приклад

Алгоритм знаходження суми S трьох чисел a, b, c.

Розгалуження

Розгалуження - це така форма організації дій, які містять умови і в залежності від того чи вона виконується чи ні здійснюється або одна або друга послідовність дій.



Умова - це будь-яке твердження, яке або виконується або не виконується, тобто можна дістати одну з двох відповідей: "так" або "ні". Блок-схемою це можна зобразити так:

Якщо умова виконується, то виконується серія команд 1 (гілка так), якщо умова не виконується, то виконується команд 2 (гілка ні). Після виконання серії команд виконавець переходить до наступної команди після команди розгалуження.

Можливий випадок, що у випадку невиконання умови не потрібно виконувати ніяких дій. Тоді використовується скорочена форма розгалуження ("Якщо-то").

Блок-схема структури "якщо-то"

Приклад

Алгоритм обчислення модуля:



Приклад

Повторення(цикл)

Часто зустрічаються такі задачі при виконанні яких потрібно виконувати одні і ті самі дії декілька разів. Тоді кажуть, що така структура команд називається циклічною, або утворена структура "повторення".

Цикл - це форма організації дій, за якою одна і та сама послідовність дій виконується кілька разів доти, поки виконується деяка умова. Серія команд, що виконується декілька разів без змін при кожному проході циклу, називається тілом циклу.

Є два типи повторень: з передумовою та післяумовою. У першому випадку спочатку перевіряється умова і, якщо вона істинна, то вказана дія виконується черговий раз, якщо ж ні - то виконання дії припиняється.

У випадку повторення з післяумовою спочатку виконується серія команд, а після цього перевіряється умова і визначається, чи є потреба виконувати її знову.

Можливі ситуації, коли "цикл поки" не виконується жодного разу. Це відбувається в тому випадку, коли на першому кроці умова є хибною. Якщо при повторенні циклу умова залишається завжди істинною, то цикл може повторюватись нескінченно.

Приклад

Алгоритм підрахунку суми N перших натуральних чисел. Суму позначимо через S, через і - черговий доданок. Спочатку S=0, оскільки ще суми не знаходили, i=1 (перше натуральне число). Щоб знайти суму, то потрібно до попередньої суми додати наступний доданок: S=S+i. Для отримання наступного числа потрібно попереднє збільшити на одиницю: i=i+1. Виконання циклу продовжується до тих пір, поки i<=N.

Принципи структурного програмування

Алгоритми, у яких використовується тільки структура "слідування", називаються лінійними.

Алгоритми, в основі яких лежить структура "розгалуження", називаються алгоритмами з розгалуженнями.

Алгоритми, в основі яких лежить структура "повторення", називають циклічними.

На практиці алгоритми розв'язування складних задач містять у собі всі три типи базових структур алгоритмів. Розглянуті принципи конструювання алгоритмів називають принципами структурного програмування.

2.2 Опис програмного забезпечення

Структурно до складу ЧПУ входять:

· пульт оператора (або консоль введення-виведення), що дозволяє вводити керуючу програму, задавати режими роботи; виконати операцію вручну. Як правило, всередині шафи пульта сучасної компактної ЧПУ розміщуються її інші частини;

· дисплей (або операторська панель) -

Таблиця 2.3 Рідкокристалічний дисплей

>Параметр	>NMP-40N	>NMP-50N
Діапазон вимірів	Х (D) Z (L)	D= 0 - 200 мм L= 0 - 300 мм	D= 0 - 300 мм L= 0 - 400 мм
Точність вимірів	Вісь X Вісь Z	0,01/0,001 мм вибірково (діаметр) 0,01/0,001 мм вибірково
>Шпиндель	ISO 40	ISO 50
Харчування	>БатарейкаCR2032 (2 прим)
Вага, кг (Розміри, мм)	21 кг (>760х480х300)	35 кг (>950х580х390)

Таблиця 2.4 Цифровий дисплей

>Параметр	>NTP300XZ-50(40)	>NTP400XZ-50(40)	>NTP500XZ-50(40)
Діапазон вимірів	Х (D) Z (L)	D= 0 - 300 мм L= 50 - 500 мм	D= 0 - 400 мм L= 50 - 500 мм	D= 0 - 500 мм L= 50 - 600 мм
Точність вимірів	Вісь X Вісь Z	0,002 мм (діаметр) чи 0,001 мм (радіус) 0,001 мм
>Шпиндель	>BT30/40/50 чиIT40/50
Харчування	100 У; 0,5кВА	>220В; 1,2кВА
Вага, кг (Розміри, мм)	300 кг (>1220х950х1850)	400 кг (>800х1200х1900)	700 кг (>1800х1400х2400)



· контролер - комп'ютеризований пристрій, що вирішує завдання формування траєкторії руху ріжучого інструменту, технологічних команд управління пристроями автоматики верстата, загальним управлінням, редагування керуючих програм, діагностики та допоміжних розрахунків (траєкторії руху ріжучого інструменту, режимів різання);

· ПЗУ - пам'ять, призначена для довготривалого зберігання (роки і десятки років) системних програм і констант; інформація з ПЗП може тільки зчитуватися;

· ОЗУ - пам'ять, призначена для тимчасового зберігання керуючих програм і системних програм, що використовуються в даний момент.

Рисунок 2.1 Панель управління ЧПУ

У ролі контролера виступає промисловий контролер, як то: мікропроцесор, на якому побудована вбудована система; програмований логічний контролер або більш складний пристрій управління - промисловий комп'ютер.

Важливою характеристикою CNC-контролера є кількість осей (каналів), які він здатний синхронізувати (управляти) - для цього потрібна висока продуктивність і відповідне ПЗ.

В якості виконавчих механізмів використовуються сервоприводи, крокові двигуни.

Для передачі даних між виконавчим механізмом і системою управління верстатом зазвичай використовується промислова мережа (наприклад, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).

Найбільші виробників систем ЧПУ (за даними на 2009 рік):

· Fagor Automation - 8037, 8055, 8060, 8065, 8070;

· Fanuc - 0i-MD, 0i-TD, 0i-PD, 0i Mate-MD, 0i Mate-TD,30i-MODEL B.

· Fidis - nC 12R, nC 15, C10, C20, C40;

· Heidenhain - TNC 128, TNC 320, TNC 620, TNC 640, MANUALpus 620, CNC PILOT 640;

· Mitsubishi Electric - C70, M70V, M700V;

· Rexroth Bosch Group - IndraMotion MTX micro, IndraMotion MTX standard, IndraMotion MTX performance, IndraMotion MTX advanced;

· Siemens - Sinumerik 802D, 808D, 810D, 840D.

Рисунок 2.2 Кошик з контролерами і платами обв'язки Siemens Sinumerik. Висунуто плата енкодерів

Після того як складена программа керування, оператор за допомогою програматора вводить її в контролер. Команди програми керування розміщуються в ОЗУ. У процесі створення або після введення програми керування оператор (в даному аспекті виконує роль програміста) може відредагувати її, включивши в роботу системну програму редактора і виводячи на дисплей всю або потрібні частини керуючої програми і вносячи в них необхідні зміни. При роботі в режимі виготовлення деталі програма керування кадр за кадром надходить на виконання. Відповідно до команд програми контролер викликає з ПЗУ відповідні системні підпрограми, які змушують працювати підключене до ЧПУ обладнання в необхідному режимі - результати роботи контролера у вигляді електричних сигналів надходять на виконавчий пристрій - приводи подач, або на пристрої керування автоматикою верстата.

Керуюча система зчитує інструкції спеціалізованої мови програмування (наприклад, G-код ) програми, який потім інтерпретатором системи ЧПУ перекладається з вхідної мови в команди управління головним приводом, приводами подач, контролерами управління вузлів верстата (наприклад, включити / виключити подачу охолоджуючої емульсії).

Розробка керуючих програм в даний час виконується з використанням спеціальних модулів для систем автоматизованого проектування (САПР) або окремих систем автоматизованого програмування (CAM), які електронною моделі генерують програму обробки.

Для визначення необхідної траєкторії руху робочого органу в цілому (інструменту/заготовки) відповідно до керуючої програмою використовується інтерполятор , що розраховує положення проміжних точок траєкторії по заданих в програмі.

У системі управління, крім самої програми, присутні дані інших форматів і призначення. Як мінімум, це машинні дані і дані користувача, специфічно прив'язані до конкретної системи управління або до певної серії (лінійці) однотипних моделей систем управління.

Програма для верстата (обладнання) з ЧПК може бути завантажена з зовнішніх носіїв, наприклад, магнітної стрічки, перфорованої паперової стрічки (перфострічки), дискети або флеш-накопичувачів у власну пам'ять або тимчасово, до виключення живлення - в оперативну пам'ять, або постійно - в ПЗУ, карту пам'яті або інший накопичувач: жорсткий диск або твердотільний накопичувач.

Крім цього, сучасне обладнання підключається до централізованих систем управління за допомогою заводських (цехових) мереж зв'язку (В.І. Комісарів, Ю.А. Фільченок, В.В. Юшкевич. Розмірна наладка верстатів з ЧПУ на роботизованих ділянках, Владивосток, ДВПИ, 1985.).

2.3 Вибір мови програмування

Найбільш поширена мова програмування ЧПУ для металорізального обладнання описаний документом ISO 6983 Міжнародного комітету зі стандартів і називається "G-код". В окремих випадках - наприклад, системи управління гравірувальними верстатами - мова управління принципово відрізняється від стандарту. Для простих завдань, наприклад, розкрою плоских заготовок, система ЧПУ в якості вхідної інформації може використовувати текстовий файл у форматі обміну даними - наприклад: DXF або HPGL.

G-код - умовне іменування мови програмування пристроїв з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Був створений компанією Electronic Industries Alliance на початку 1960-х. Остаточна доробка була схвалена в лютому 1980 як стандарт RS274D.Комітет ISO затвердив G-код як стандарт ISO 6983-1: 2009, Держкомітет по стандартах СРСР - як ГОСТ 20999-83. У радянській технічній літературі G-код позначається як код ІСО 7-біт (ISO 7-bit). G-код кодували на 8-дорожечную перфострічку в коді ISO 7-bit (розроблений для представлення інформації УЧПУ у вигляді машинного коду так само, як і коди AEG і PC8C), восьма доріжка використовувалася для контролю парності.

Виробники систем УЧПУ (CNC), як правило, використовують ПЗ керування верстатом, для якого написана (оператором) програма обробки в якості осмислених команд управління, використовується G-код в якості базового підмножини мови програмування, розширюючи його на свій розсуд.

DXF ( англ. D rawing e X change F ormat) - відкритий формат файлів для обміну графічною інформацією між додатками САПР. Був створений фірмою Autodesk для системи AutoCAD. Підтримується практично всіма CAD-системами на платформі PC.

HPGL (іноді HP-GL) є основною мовою управління принтерами, використовуваним плоттерами Hewlett-Packard . Його назва є абревіатурою H ewlett- P ackard G raphics L anguage. В даний момент він є стандартним майже для всіх плотерів. Принтери Hewlett-Packard, як правило, також підтримують HPGL нарівні з PCL.

Мова являє собою поєднання коду з двох букв і наступних за ним додаткових параметрів. Наприклад дуга (arc) може виводитися на друк наступною командою:

AA100,100,50

AA - скорочення від Arc Absolute; 100,100 - координати центральної точки дуги; 50 - початковий кут, вимірюваний проти годинникової стрілки.

Програма, написана з використанням G-коду, має жорстку будову. Всі команди управління об'єднуються в кадри - групи, що складаються з однієї або більше команд. Кадр завершується символом переведення рядка (CR / LF) і має номер, за винятком першого кадру програми і коментарів. Перший (а в деяких випадках ще й останній) кадр містить тільки один знак "%". Завершується програма командою M02 або M30. Коментарі до програми розміщуються в круглих дужках, як після програмних кодів, так і в окремому кадрі.

Порядок команд в кадрі строго не обмовляється, але традиційно передбачається, що першими вказуються підготовчі команди (наприклад, вибір робочої площини), потім команди переміщення, потім вибору режимів обробки і технологічні команди.

Підпрограми можуть бути описані після команди M02, але до M30. Починається підпрограма з кадру виду Lxx, де xx - номер підпрограми, закінчується командою M17.

Зведена таблиця кодів

Основні (звані в стандарті підготовчими) команди мови починаються з літери G:

· Переміщення робочих органів обладнання із заданою швидкістю (лінійне і круговий)

· Виконання типових послідовностей (таких, як обробка отворів і різьба)

· Управління параметрами інструменту, системами координат, і робочих площин

Таблиця 2.5 Підготовчі (основні) команди

Коди	Опис
G00-G03	Позиціонування інструменту
G17-G19	Перемикання робочих площин (XY, ZX, YZ)
G20-G21	Чи не стандартизовано
G40-G44	Компенсація розміру різних частин інструменту (довжина, діаметр)
G53-G59	Перемикання систем координат
G80-G85	Цикли свердління, розточування, нарізування різьблення
G90-G91	Перемикання систем координат (абсолютна, відносна)

Основні команди "G-код" записані в додатку В

Таблиця технологічних кодів

Технологічні команди мови починаються з літери М. Включають такі дії:

· Змінити інструмент

· Включити / виключити шпиндель

· Включити / виключити охолодження

· Робота з підпрограмами

Таблиця 2.7 Допоміжні (технологічні) команди

Код	Опис	Приклад
M00	Призупинити роботу верстата до натискання кнопки "старт" на пульті управління, так звана "безумовна технологічна зупинка"	G0 X0 Y0 Z100 M0
M01	Призупинити роботу верстата до натискання кнопки "старт", якщо включений режим підтвердження зупинки	G0 X0 Y0 Z100 M1
M02	Кінець програми, без скидання модальних функцій	M02
M03	Почати обертання шпинделя за годинниковою стрілкою	M3 S2000
M04	Почати обертання шпинделя проти годинникової стрілки	M4 S2000
M05	Зупинити обертання шпинделя	M5
M06	Змінити інструмент	T15 M6
M07	Включити додаткове охолодження	M3 S2000 M7
M08	Включити основне охолодження. Іноді використання більше одного M-коду в одному рядку (як у прикладі) неприпустимо, для цього використовуються M13 і M14	M3 S2000 M8
M09	Вимкнути охолодження	G0X0Y0Z100M5М9
M13	Включити охолодження і обертання шпинделя за годинниковою стрілкою	S2000 M13
M14	Включити охолодження і обертання шпинделя проти годинникової стрілки	S2000 M14
M17	Кінець підпрограми	M17
M25	Заміна інструменту вручну	M25
M97	Запуск підпрограми, що знаходиться в тій же програмі (де P - номер кадру, у разі прикладу перехід здійсниться до рядка N25), діє не скрізь, імовірно - тільки на верстатах HAAS	M97 P25
M98	Запуск підпрограми, що знаходиться окремо від основної програми (де P - номер підпрограми, у разі прикладу перехід здійсниться до програми O1015)	M98 P1015
M99	Кінець підпрограми	M99
M30	Кінець програми, зі скиданням модальних функцій	M3

Таблиця 2.8 Параметри команд

Код	Опис	Приклад
X	Координата точки траєкторії по осі X	G0 X100 Y0 Z0
Y	Координата точки траєкторії по осі Y	G0 X0 Y100 Z0
Z	Координата точки траєкторії по осі Z	G0 X0 Y0 Z100
P	Параметр команди	G04 P101
F	Швидкість робочої подачі. Для фрезерних верстатів це дюйми в хвилину (IPM) або міліметри на хвилину (mm / min), Для токарних верстатів це дюйми за оборот (IPR) або міліметри за оборот (mm / rev).	G1G91X10F100
S	Швидкість обертання шпинделя	S3000 M3
R	Параметр стандартного циклу або радіус дуги (розширення стандарту)	G81 R1 0 R2 -10 F50 або G2G91X12.5R12.5
D	Параметр корекції обраного інструменту	G1G41D1X10F150.
L	Число викликів підпрограми	M98 L82 P10 або G65 L82 P10
I	Параметр дуги при кругової інтерполяції. Инкрементальное відстань від початкової точки до центру дуги по осі X.	G03X10Y10I0J0F10
J	Параметр дуги при кругової інтерполяції. Инкрементальное відстань від початкового	G03X10Y10I0J0F10
K	Параметр дуги при кругової інтерполяції. Инкрементальное відстань дуги по осі Z.	G03X10Y10I0K0F10
L	Виклик підпрограми з даною міткою	L12

(Інтернет-сайт технічної літератури www.bibt.ru)

Текст програми записаний в додатку Б

2.4 Аналіз ефективності алгоритму

Проаналізувавши алгоритм і дослідивши його на ефективність та складність, ми переконались, що наш алгоритм ефективний, точний та швидкий. Алгоритм повинен забезпечувати розв'язування задачі за мінімальний час із мінімальними витратами оперативної пам'яті. Для оцінки алгоритмів існує багато критеріїв. Найчастіше аналіз алгоритму (або, як говорять, аналіз складності алгоритму) полягає в оцінці часових витрат на розв'язування задачі залежно від "обсягу" вихідних даних.

До прикладу: Алгоритм лінійної інтерполяції (ЛІ) повинен забезпечити рух з вихідної (з нульовими координатами) точки.

В основі алгоритму ОФ лежать два правила.

1. При оцінюючій функції поодинокі кроки по координатах видаються відповідно генератором кроків, частота якого залежить від контурної швидкості.

2. Послідовність кроків за координатами вибирається таким чином, щоб кожен одиничний крок був оптимальним за критерієм максимального наближення до заданої прямої (мінімального видалення).

Для того, щоб визначити, за якою точкою координати треба зробити черговий крок, щоб реалізувати даний алгоритм вводять "оцінюючу функцію" для кожної. ОФ обчислюється після кожного кроку інтерполяції. Оцінююча функція задається таким чином, щоб оцінивши тільки її знак можна було однозначно визначити, за якою точкою координати робити черговий крок.

Алгоритми інтерполяції методом ОФ досить прості, всі кроки за координатами є поодинокими. Величина кроку визначається конкретною системою і верстатом. Швидкість же видачі кроків визначається заданою швидкістю. Помилка інтерполяції при цьому не перевищує одного кроку. Швидкість же руху обмежена тим фактором, що видача чергового одиничного кроку можлива тільки після завершення циклу обчислень ОФ, тобто обмежуються продуктивністю процесора.



Висновок

При виготовленні деталей зі складними просторовими профілями в одиничному і дрібносерійному виробництві використання верстатів з ЧПУ є майже єдиним технічно виправданим рішенням.

Це обладнання доцільно застосовувати у випадку, якщо неможливо швидко виготовити оснастку.

У серійному виробництві також доцільно використовувати верстати з ЧПУ.

Останнім часом широко використовують автономні верстати з ЧПУ або системи з таких верстатів в умовах переналагоджуваної багатосерійного виробництва.

Принципова особливість верстата з ЧПУ - це робота по керуючій програмі (УП), на якій записані цикл роботи обладнання для обробки конкретної деталі і технологічні режими. При зміні оброблюваної на верстаті деталі необхідно просто змінити програму, що скорочує на 80 ... 90% трудомісткість переналагодження в порівнянні з трудомісткістю цієї операції на верстатах з ручним керуванням.

Основні переваги верстатів з ЧПУ:

· продуктивність верстата підвищується в 1,5-2,5 рази в порівнянні з продуктивністю аналогічних верстатів з ручним управлінням;

· поєднується гнучкість універсального обладнання з точністю і продуктивністю верстата-автомата;

· знижується потреба в кваліфікованих робітників верстатників, а підготовка виробництва переноситься в сферу інженерної праці;

· деталі, виготовлені за однією програмою, є взаємозамінними, що скорочує час підгоночних робіт у процесі складання;

· скорочуються терміни підготовки та переходу на виготовлення нових деталей завдяки попередній підготовці програм, більш простий і універсальної технологічної оснастки;

· знижується тривалість циклу виготовлення деталей і зменшується запас незавершеного виробництва.

Беззаперечно, майбутнє належить саме числовому програмному керуванню.



Перелік використаних джерел

1. В.І. Комісарів, Ю.А. Фільченок, В.В. Юшкевич. Розмірна наладка верстатів з ЧПУ на роботизованих ділянках, Владивосток, ДВПИ, 1985.

2. Гжіров Р.І., Серебреніцкій П.П. Програмування обробки на верстатах з ЧПУ. Довідник, Л., Машинобудування, 1990, - 592 с.

3. Устаткування й нормативи часу і режимів різання для нормування робіт, що виконуються на універсальних та багатоцільових верстатах з ЧПУ. Частина II, М., Економіка, 1990р., - 474 с.

4. Інтернет-сайт технічної літератури www.bibt.ru

5. Інтернет-сайт по верстатам з ЧПУ

Размещено на Allbest.ru