Числове програмне управління

Числове програмне управління

Автоматизація повсюдно вважається головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

Автоматизація промислових виробництв неоднакова. Вона дає найбільший ефект в виробництвах з масовим випуском продукції і порівняно трудомісткими технологічними процесами.

Автоматизація виробничих процесів зв’язана з випусканням ряду автоматичних пристроїв. В масовому виробництві ці пристрої спеціалізовані. В серійному виробництві доводиться користуватися універсальними автоматичними пристроями, що потребують перенастройки або переналагодження, що викликає більшу витрату невиробничого часу.

Тому в останні роки більша увага надається «гнучкості» автоматичного обладнання, яка досягається шляхом широкого використання принципів агрегатування і програмного управління, що веде за собою поступове ускладнення конструкції.

Числове програмне управління (ЧПУ) – управління автоматом за заданою робочою програмою, розробленою технологом-програмістом і записаною у вигляді набору чисел на програмоносієві. Програмоносій розміщується у пристрої ЧПУ – електронно-механічному пристрої, який містить мікропроцесорні вузли, призначені для зчитування робочої програми з програмоносія, зберігання її в електронному запам’ятовуючому пристрої і видачі послідовності команд програми на виконавчий пристрій автомата.

Робочою програмою в цьому випадку називається набір команд, почергове виконання яких забезпечує задану процедуру обробки деталі на станку.

У випадку, якщо роботою верстата з ЧПУ або оброблювального центру управляє ЕОМ, робоча програма зберігається безпосередньо в пам’яті цієї ЕОМ.

В даний час намітилася тенденція до широкого використання методів числового програмного управління (ЧПУ) практично у всіх видах механообробки і стадіях виробництва. Висока продуктивність устаткування з ЧПУ, висока конструктивна складність оброблюваних деталей, легка переналагоджуваність верстата під широку номенклатуру деталей, можливість майже повної автоматизації технологічного процесу роблять метод ЧПУ незамінним у виробництвах, для яких характерна висока складність, швидка змінюваність і стислі терміни освоєння виробів. Саме тому в гнучких автоматизованих виробництвах на нижньому рівні ієрархії стоїть гнучкий виробничий модуль (ГВМ), який визначений як технологічне устаткування з ЧПУ, оснащене засобами автоматизації допоміжних операцій (роботами) і засобами видалення відходів виробництва.

Числове програмне управління (ЧПУ) стало універсальним засобом управління верстатами. Його застосовують для всіх груп і типів станків. Застосування верстатів з ЧПУ дозволило якісно змінити металообробку, дістати більший економічний ефект. Обробка на верстатах з ЧПУ характеризується :

• ростом виробництва праці оператора-верстатника завдяки скороченню основного і додаткового часу (переналадки);

• можливістю застосування багатоверстатного обслуговування;

• підвищеною точністю;

• зниженням затрат на спеціальне пристосування;

• скороченням або повною ліквідацією розміточних і слюсарно-підгоночних робіт.

Велика перевага обробки на верстатах з ЧПУ полягає також в тому, що значно зменшується доля важкої ручної праці робітників, зменшується необхідність в кваліфікованих верстатниках-універсалах, змінюється склад робітників металооброблюючих цехів.

Застосування ЧПУ не тільки змінило характер організації виробництва в металооброблюючих цехах, але й корінним чином вплинуло на конструкцію самих верстатів.

За технологічним можливостям верстати з ЧПУ діляться на групи:

• Верстати токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей, а також для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби.

• Верстатии сверлильно-розточної групи призначені для сверління і розточки деталей різного класу точності, а також для комплексної сверлильно-розточної обробки.

• Верстатии фрезерної групи призначені для фрезерування деталей простої і складної конструкції корпусних деталей (з деяких сторін і під різним кутом) і для комплексної сверлильно-фрезерно-розточної обробки різних деталей.

На верстатах вказаних трьох груп при їх оснащенні інструментальними магазинами, з автоматичною зміною інструментів, можлива комплексна механічна обробка без переміщення деталі на інші сторони.

Верстати шліфувальною групи призначені для кінцевої обробки деталей. Вони поділяються на ряд підгруп в залежності від виду оброблюючих поверхонь:

• круглошліфувальні;

• плоскошліфувальні;

• внутрішньоліфувальні.

Верстати електрофізичної групи поділяються на:

• електроерозійні (вирізні і прошивні);

• електрохімічні;

• лазерні

Багатоцільові верстати призначені для сверлильно-фрезерно-розточної обробки призматичних, конусних і плоских деталей, а також для токарної обробки деталей типу тіл обертання з наступним їх сверлінням, фрезеруванням і розточуванням.

За принципом зміни інструментів верстати з ЧПУ поділяються на три групи:

• з ручною зміною;

• з автоматичною зміною в револьверній головці;

• з автоматичною зміною в магазині.

За принципом зміни заготовок верстати з ЧПУ поділяються на верстати з ручною і автоматичною зміною заготовок.

Верстати з автоматичною зміною заготовок оснащені автоматичними приверстатними накопичувачами заготовок і можуть працювати довгий час без участі оператора. Такі верстати дістали назву гнучких виробничих модулів (ГВМ).

Верстати з ЧПУ для гнучкого механікооброблюючого виробництва краще створювати на базі уніфікованих компонентів, використовуючи принцип агрегатно-модульного будування.

Супервізорне управління. У цій схемі АСУ ТП використовується в замкнутому контурі, тобто установки регуляторам задаються безпосередньо системою.

Завдання режиму супервізорного управління – підтримка ТП поблизу оптимальної робочої точки шляхом оперативної дії на нього. У цьому одна з головних переваг даного режиму. Робота вхідної частини системи, і обчислення дій, що управляють, мало відрізняється від роботи системи управління в режимі порадника. Проте, після обчислених значень уставок, останні перетворюються у величини, які можна використовувати для зміни настройок регуляторів.

Оптимізація ТП в цьому режимі виконується періодично, наприклад один раз в день. Повинні бути введені нові коефіцієнти в рівняння контурів управління. Це здійснюється оператором через клавіатуру, або прочитуючи результати нових розрахунків, виконані на ЕОМ більш високого рівня. Після цього АСУ ТП здатна працювати без втручання ззовні протягом тривалого часу.

Пряме цифрове управління. У режимі прямого цифрового управління (ПЦУ) сигнали, використовувані для приведення в дію органів, що управляють, поступають безпосередньо з АСУ ТП, і регулятори взагалі виключаються з системи. По суті, регулятори – це малі аналогові обчислювачі, які вирішують одно-єдине рівняння.

Концепція ПЦУ дозволяє замінити регулятори уставкой, що задається. АСУТП розраховує реальні дії, і передає відповідні сигнали безпосередньо на органи, що управляють.

Установки вводяться в АСУ оператором або ЕОМ, що виконує розрахунки по оптимізації процесу. За наявності системи ПЦУ оператор повинен мати можливість змінювати установки, контролювати деякі вибрані змінні, змінювати діапазони допустимої зміни вимірюваних змінних, змінювати параметри настройки і взагалі повинен мати доступ до програми, що управляє.

Одна з головних переваг режиму ПЦУ полягає в можливості зміни алгоритмів управління для контурів простим внесенням змін до програми, що зберігається.

Найбільш очевидний недолік ПЦУ виявляється при відмові ЕОМ.