Что понимается под числовым программным управлением
Числовое программное управление
* станочным парком, например, станками (станки, оборудованные числовым программным управлением, называются станками с ЧПУ) для обработки металлов (например, фрезерные или токарные), дерева, пластмасс;
* приводами асинхронных электродвигателей, использующих векторное управление;
* характерной системой управления современными промышленными роботами;
* Периферийные устройства, например: 3D-принтер, 3D-сканер.
Связанные понятия
Фре́зерные станки́ — группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Система числового программного управления (СЧПУ) «Электроника НЦ-31» — это система контурного управления типа ЧПУ. Она предназначена для оперативного управления станками со следящими электроприводами по двум линейным осям, главным приводом и измерительными фотоимпульсными датчиками. Система позволяет создавать мультипроцессорные конфигурации (до четырёх процессоров), стандартная корзина позволяет использовать два процессора, но во всех станочных применениях используется однопроцессорная конфигурация.
Дéревообрабатывающий станóк — станок, применяемый для механической обработки древесины (пиления, строгания и др.), с помощью режущего инструмента или давления.
Что понимается под числовым программным управлением
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
УСТРОЙСТВА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ
Термины и определения
Numerical control of machines. Terms and definitions
Дата введения 1981-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 22 апреля 1980 г. N 1812 срок введения установлен с 01.07.81
* ПЕРЕИЗДАНИЕ (май 1988 г.) с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1986 г.; Пост. N 4052 от 19.12.86 (ИУС 3-87).
Настоящий стандарт устанавливает термины и определения основных понятий устройств числового программного управления станками.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.
Настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ 15971-84* и ГОСТ 19781-83**.
* Действует ГОСТ 15971-90.
Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены их краткие формы, которые разрешается применять, если исключается возможность их различного толкования.
В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты на английском (Е) языке стандартизованных терминов.
В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском и английском языках.
Термины общетехнических понятий, относящихся к металлообрабатывающим станкам, приведены в справочном приложении 1.
Числовое программное управление
Числовым программным управлением (ЧПУ) станком, роботом, другим объектом называется способ управления на основе априорно составленной управляющей программы, основные показатели которой заданы в цифровой форме.
Управляющая программа представляет собой совокупность команд на проблемно-ориентированном языке программирования, которая соответствует заданному алгоритму функционирования станка, робота, другого объекта по выполнению технологических, транспортных, вспомогательных операций.
Устройство ЧПУ – это устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы объекта в соответствии с управляющей программой, алгоритмами ее обработки и информацией о состоянии управляемого объекта.
Система ЧПУ – это совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление объектом.
Контурное ЧПУ есть такое управление, при котором перемещение рабочих органов объекта происходит по заданной траектории и с заданной контурной скоростью. Движение по заданной траектории предполагает интерполяцию, т.е. получение (расчет) координат промежуточных точек движения рабочих органов объекта на плоскости или в пространстве. Контурная скорость представляет собой результирующую скорость подачи рабочего органа объекта, вектор которой равен геометрической сумме векторов скоростей перемещения этого органа вдоль осей координат объекта.
Позиционное ЧПУ – это такое управление, при котором целью является перемещение рабочих органов объекта в заданные точки, причем ни траектория, ни скорость такого движения не определены.
Цикловым программным управлением станком, роботом, другим объектом называется способ управления на основе априорно составленной управляющей программы, основным содержанием которой является описание дискретного процесса из конечного множества законченных операций с установлением для них отношений следования и параллелизма. Устройство циклового программного управления получает на вход сигналы, свидетельствующие о наступлении условий смены операций, а на выходе формирует воздействия на исполнительные органы объекта, инициирующие выполнение операций.
Функции устройств ЧПУ:
— управление формообразованием детали (геометрическая задача ЧПУ);
— управление дискретной автоматикой станка (логическая задача ЧПУ);
— управление рабочим процессом (технологическая задача ЧПУ);
— взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача ЧПУ) (диалог с оператором и информационный обмен с управляющей ЭВМ более высокого ранга).
Элементы и классификация фрезерных станков с ЧПУ
По своей конструкции и внешнему виду станки с ЧПУ похожи на обычные станки. Единственное внешнее отличие этих двух типов станков заключается в наличие у станка с ЧПУ устройства числового программного управления (УЧПУ), которое часто называют стойкой ЧПУ.
Фрезерный станок с ЧПУ состоит из следующих элементов:
2. Рабочий стол – предназначен для закрепления заготовки и различных технологических приспособлений.
3. Направляющие – предназначены для осуществления перемещения рабочего стола в продольном (влево/вправо) и поперечном (вперед/назад) направлениях.
5. Колонна – служит для закрепления шпинделя, может перемещаться в вертикальном направлении (вверх/вниз).
8. Магазин инструментов барабанного типа – предназначен для хранения и смены режущих инструментов.
10. Датчики – обеспечивают систему управления информацией о реальной позиции исполнительного органа станка, скорости двигателей и состояния частей станка.
11. Система ЧПУ – предназначена для автоматического управления станком на основе управляющей программы.
 |  |
Фрезерные станки можно классифицировать по различным признакам.
По расположению шпинделя:
По количеству управляемых осей (степеней свободы):
3. Многокоординатные (3-х, 4-х, 5-ти и более координатные).
Ось шпинделя всегда является осью Z и направлена на инструмент. Оси X и Y – перпендикулярные направления перемещения режущего инструмента в плоскости стола. Оси А, В, С – это вращение вокруг осей X, Y, Z.
1. С неподвижным столом.
2. С подвижным столом.
Наиболее распространенной является компоновка станка, где оси X и Y реализованы перемещением стола относительно шпинделя. Для обработки крупногабаритных деталей и для улучшения обзора рабочей зоны изготавливают станки, где стол неподвижен, а вся шпиндельная бабка перемещается относительно него.
Многокоординатные станки различаются по способу реализации 4, 5 и более осей:
1. С поворотным столом.
2. С поворотной головкой.
 |  |
Рисунок 1 –Станки с поворотной головкой и поворотным столом
 |  |
Рисунок 4 – Работа СОЖ
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что понимается под числовым программным управлением
Числовое программное управление (ЧПУ) — компьютеризованная система управления, управляющая приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку. Оборудование с ЧПУ может быть представлено:
Несколько станков с ЧПУ могут объединиться в гибкую автоматизированную производственную систему (ГПС), которая в свою очередь может быть дополнена гибким автоматизированным участком (ГАУ) и войти в состав автоматической линии (производства масштаба участка либо цеха), ГАП.
Содержание
История
Изобретателем первого станка с числовым (программным) управлением (англ. Numerical Control, NC ) является Джон Пэрсонс (John T. Parsons), работавший инженером в компании своего отца Parsons Inc, выпускавшей в конце Второй мировой войны пропеллеры для вертолетов. Он впервые предложил использовать для обработки пропеллеров станок, работающий по программе, вводимой с перфокарт.
В 1949 году ВВС США профинансировали Parsons Inc разработку станка для контурного фрезерования сложных по форме деталей авиационной техники. Однако, компания не смогла самостоятельно выполнить работы и обратилась за помощью в лабораторию сервомеханики Массачусетского технологического института (MIT). Сотрудничество Parsons Inc с MIT продолжалось до 1950 года. В 1950 году MIT приобрел компанию по производству фрезерных станков Hydro-Tel и отказался от сотрудничества с Parsons Inc, заключив самостоятельный контракт с ВВС США на создание фрезерного станка с программным управлением.
В сентябре 1952 года станок был впервые продемонстрирован публике – про него была напечатана статья в журнале Scientific American. Станок управлялся с помощью перфоленты.
Первый станок с ЧПУ отличался особой сложностью и не мог быть использован в производственных условиях. Первое серийное устройство ЧПУ было создано компанией Bendix Corp. в 1954 году и с 1955 года стало устанавливаться на станки. Широкое внедрение станков с ЧПУ шло медленно. Предприниматели с недоверием относились к новой технике. Министерство обороны США вынуждено было на свои средства изготовить 120 станков с ЧПУ, чтобы передать их в аренду частным компаниям.
Первыми отечественными станками с ЧПУ промышленного применения являются токарно-винторезный станок 1К62ПУ и токарно-карусельный 1541П. Эти станки были созданы в первой половине 1960-х годов. Станки работали совместно с управляющими системами типа ПРС-3К и другими. Затем были разработаны вертикально-фрезерные станки с ЧПУ 6Н13 с системой управления «Контур-ЗП». В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного производства 2Р22 и Электроника НЦ-31.
Числовое программное управление также характерно для систем управления современными промышленными роботами.
Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным — NC и CNC, — отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.
Возможна реализация модели с централизованным автоматизированным рабочим местом (например, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) с последующей загрузкой программы посредством передачи по промышленной сети.
Аппаратное обеспечение
Структурно, в состав ЧПУ входят:
Важной характеристикой CNC-контроллера является количество осей (каналов), которые он способен синхронизировать (управлять) — для этого требуется высокая производительность и соответствующее ПО.
В качестве исполнительных механизмов используются сервоприводы, шаговые двигатели.
Для передачи данных между исполнительным механизмом и системой управления станком обычно используется промышленная сеть (например, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).
Программное обеспечение
После того как составлена управляющая программа, оператор при помощи программатора вводит ее в контроллер. Команды управляющей программы размещаются в ОЗУ. В процессе создания или после ввода управляющей программы оператор (в данном аспекте выполняющий роль программиста) может отредактировать ее, включив в работу системную программу редактора и выводя на дисплей всю или нужные части управляющей программы и внося в них требуемые изменения. При работе в режиме изготовления детали управляющая программа кадр за кадром поступает на выполнение. В соответствии с командами управляющей программы контроллер вызывает из ПЗУ соответствующие системные подпрограммы, которые заставляют работать подключенное к ЧПУ оборудование в требуемом режиме — результаты работы контроллера в виде электрических сигналов поступают на исполнительное устройство — приводы подач, либо на устройства управления автоматикой станка.
Управляющая система считывает инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) программы, который затем интерпретатором системы ЧПУ переводится из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (например, включить/выключить подачу охлаждающей эмульсии).
Разработка управляющих программ в настоящее время выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования (САПР) или отдельных систем автоматизированного программирования (CAM), которые по электронной модели генерируют программу обработки.
Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.
В системе управления, кроме самой программы, присутствуют данные других форматов и назначения. Как минимум, это машинные данные и данные пользователя, специфически привязанные к конкретной системе управления либо к определенной серии (линейке) однотипных моделей систем управления.
Программа для станка (оборудования) с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей например, магнитной ленты, перфорированной бумажной ленты (перфоленты), дискеты или флеш-накопителей в собственную память либо временно, до выключения питания — в оперативную память, либо постоянно — в ПЗУ, карту памяти или другой накопитель: жёсткий диск или твердотельный накопитель. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованым системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.
Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется «G-код». В отдельных случаях — например, системы управления гравировальными станками — язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными — например DXF или HPGL.
Токарные станки с ЧПУ: назначение и классификация
Определение термина и классификация
Сокращение ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление, то есть автоматическое.При его использовании вся последовательность действий станка задается командами, записанными на программном носителе.
По этим командам автоматические, полуавтоматические и копировальные станки выполняют свои прямые функции.Под системой ЧПУ подразумевают совокупность специальных средств, методов и устройств, которые необходимы для реализации числового программного управления.
УЧПУ (то есть, устройство ЧПУ) является частью этой системы. Его предназначение – выдача управляющего воздействия в соответствии с параметрами, занесенными в управляющую программу.
В качестве носителя управляющей программы могут выступать разные материалы. К примеру, им может быть:
Выделяют два вида информации, которая может быть записана на подобном носителе:
В случае со станками с ЧПУ-ем, в программоноситель заносятся оба вида информации. Это отличает их от устройств с ЦПУ (расшифровка – цикловое программное управление), при которых в программоноситель может заноситься только технологическая информация.
Подобное обстоятельство позволяет высвободить большое количество инструментов, а также положительно сказывается на производительности станка.
Еще одна классификация разделяет станки с ЧПУ на четыре группы:
Информация в программоноситель записывается в виде математических формул, цифр. Устройство выполняет работу в соответствии с созданными данными. При помощи программ можно задавать вращение, мощность, ускорение, скорость работы и другие параметры.
Что такое станок ЧПУ?
Понятное дело, что такие станки нужны только для массового производства одной детали, с одинаковых заготовок. Ведь если надо сделать 10 разных деталей за день, то на одном станке с ЧПУ только написание 10 программ может занять 3 дня… А еще проверка, подбор и установка и привязка инструмента… Только для массового производства одной детали с одинаковых заготовок.
Если деталь обрабатывается достаточно долго, то один оператор может одновременно работать и на 2-х и на 3-х станках. Зажал заготовку, нажал на кнопку, и пошел к следующему станку.
Они (станки с ЧПУ) есть разные. И для деревообработки, но все чаще они встречаются в металлообработке. Они есть и токарные, и фрезеровочные, и черт еще знает для чего. Лично я имел опыт обслуживания, ремонта, и написания программ на токарных станках с ЧПУ 1В340Ф30.
Особенности конструкции
Поскольку операции на станках с ЧПУ проводятся без участия рабочего, к их конструкции предъявляются повышенные требования. Так, для повышения жесткости станин, стоек, столов станков, при их изготовлении используются дополнительные ребра жесткости. Для приводов движения/подач используются кинематические цепи минимальной длины.
Широко используются электромагнитные муфты. С их помощью можно производить переключение скоростей в автоматическом режиме. Шпиндельные механизмы должны быть более жесткими. Они усложняются дополнительными конструкциями (с их помощью осуществляет зажим/отжим инструментов).
В таких станках используются электродвигатели в комплексе с гидроусилителями моментов. Передачи беззазорные. Существует несколько типов танкеток. Они различны по размерам.
Роликовые опоры набиваются специальной смазкой и монтируются на платформах. Суппорт и каретка не отличаются от аналогов, применяющихся в стандартных станках.
Современные станки, оснащенные числовым программным управлением, представляют собой сложные электромеханические приборы.
Их обслуживанием должны заниматься квалифицированные специалисты. В большинстве случаев в процессе настройки и управления ЧПУ станка участвуют два человека:
Более сложную работу выполняет наладчик. В его обязанности входит настройка и перенастройка прибора. Оператор следит за производственным процессом непосредственно во время работы агрегата.
Обязанности наладчика и оператора
Как уже было сказано ранее, наладчик выполняет большее количество функций. В его прямые обязанности входит:
Если при повторной обработке нарушений не обнаружено, наладчик переводит станок в режим «Автомат». Это все обязанности наладчика. Далее со станком взаимодействует оператор. В его непосредственные обязанности входит:
Включать станок можно только после полной проверки всех его систем. Особое внимание необходимо уделять надежности крепления приборов/инструмента. Важно также определить, подходит ли заготовка техпроцессу агрегата.
Достоинства и недостатки семантических URL
Человекопонятные урлы – это удобнее и куда более эстетично, чем адреса, генерируемые автоматически. Среди преимуществ использования ЧПУ следует отметить:
Но человекопонятные урлы не лишены и некоторых недостатков. Так, например, для транслитерации необходимо устанавливать специальные плагины или использовать сторонние программы и сервисы. Можно «переводить» адреса и вручную, но это сложнее, к тому же, есть риск ошибки.
Например, для нашего сайта на WordPress мы используем плагин «Cyr-To-Lat«.
Особое внимание созданию понятных и коротких ЧПУ следует уделить при внедрении на сайт визуального контента (видео, фотографий, схем, таблиц и т.д.).
Где применяются такие системы
Станки с числовым ПУ могут применяться в разных сферах промышленности. Они повышают производительность предприятия, благоприятно влияют на качество выпускаемой продукции.
Сегодня такие устройства используются на предприятиях, занимающихся обработкой:
С помощью таких станков можно сверлить, распиливать и гравировать заготовку. Кроме того, они позволяют проводить фрезерование и лазерную резку. Некоторые агрегаты способны совмещать разные типы обработки заготовок. Такие устройства называются обрабатывающими центрами, в основе которых лежит ЧПУ.
Каковы преимущества систем с ЧПУ
К преимуществам оборудования с ЧПУ можно отнести:
Однако подобное оборудование отличается высокой ценой. Его приобретение целесообразно только в случае широкой клиентской базы и возможности быстрого сбыта производимой продукции. Поэтому перед оснащением предприятия такими агрегатами необходимо проанализировать рентабельность перехода на новую технику.
Таким образом, благодаря системе управления станков с ЧПУ можно значительно повысить продуктивность работы предприятия. Такие агрегаты обладают целым рядом преимуществ. Обслуживание станков производится двумя специалистами: наладчиком и оператором. Сфера применения подобных станков достаточно широка: от деревообрабатывающей промышленности до ювелирного дела.
Принцип работы оборудования с программным управлением
Расшифровка ЧПУ включает две части:
Для одного типа деталей программа составляется только раз и хранится на внешнем носителе либо во встроенном хранилище, если позволяет память. При возникновении необходимости машинный код переносится в оперативную память, и автоматический цикл запускается вновь. ЧПУ-системы хороши на любом оборудовании с несколькими координатными осями.
Под каждое производство в продаже имеется идеальное решение. Важно учесть все основные требования к оборудованию. Перечислим лишь некоторые из них: нагрузка на инструмент, интенсивность и скорость обработки, количество осей и возможность модернизации станка в будущем.