Числовое программное управление (ЧПУ)

Числовое программное управление (ЧПУ) станком — управление обработкой заготовки на станке по УП, в которой данные заданы в цифровой форме.
Устройство числового программного управления (УЧПУ) — устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с УП и информацией о состоянии управляемого объекта.
Система числового программного управления (СЧПУ) — совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.

• Станки с ЧПУ стремительно внедряются в производственную сферу Теоретически любой станок с ручным управлением может быть модернизирован и превращен в станок с ЧПУ.
• Система ЧПУ состоит из подсистемы управления, подсистемы приводов и подсистемы обратной связи.
• Подсистема управления представляет собой компьютер, который читает управляющую программу и выдает электрические импульсы на двигатель для выполнения перемещения исполнительных органов станка.
• Получая электрические импульсы подсистемы управления, электродвигатель вращает ходовой винт, тем самым, обеспечивая линейное перемещение исполнительного органа.
• Датчики обратной связи регистрируют фактическое положение исполнительного органа станка и сообщают эту информацию подсистеме ~ правления.
• Для программирования обработки на современных станках с ЧПУ используется язык G и М кодов (ISO).

Подсистема управления
Сердцем подсистемы управлении является контроллер (процессор), который обычно расположен в корпусе стойки ЧПУ.
Системы управления могут быть как закрытыми,

так и открытыми, ПК - совместимыми

2. Подсистема приводов
Подсистема приводов включает в себя различные двигатели и винтовые передачи для окончательного выполнения команд подсистемы управления — для реализации перемещения исполнительных органов станка.
Высокоточные ходовые винты
Двигатели
Шаговый электродвигатель - это электромеханическое устройство, преобразующее электрический сигнал управления в дискретное механическое перемещение.
Существует несколько основных видов шаговых двигателей, отличающихся конструктивным исполнением:
• Шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением
• Шаговые двигатели с постоянным магнитным сопротивлением
• Гибридные двигатели.
Принцип работы у всех этих двигателей примерно одинаков и достаточно прост.

Устройство шагового двигателя с переменным магнитным сопротивлением

Устройство шагового двигателя с постоянными магнитами

Когда подсистема управления посылает шаговому двигателю электрический импульс, то происходит поворот на определенный угол, который зависит от конструкции двигателя (например, 0.7 град.). Если ходовой винт имеет шаг 1 мм, то один импульс заставит исполнительный орган станка линейно переместиться на:
0.7/360 Х 1=0.0019 мм
Эта величина называется разрешением системы или ценой импульса. Нельзя переместить исполнительный орган на величину меньшую, чем разрешение системы. Таким образом, вы видите, что существует прямая взаимосвязь между двигателем, ходовым винтом и точностью перемещений станка.

3.Подсистема обратной связи
Подсистема обратной связи главным образом призвана обеспечивать
подсистему управления информацией о реальной позиции исполнительного
органа станка и о скорости двигателей. Подсистема обратной связи может
быть открытого или замкнутого типа.
• Системы открытого типа регистрируют наличие или отсутствие
сигнала из подсистемы управления. К сожалению, они не могут дать информации о реальной позиции исполнительного органа и скорости двигателей, потому в современных станках c ЧПУ практически не используются.
• Системы замкнутого типа используют внешние датчики для про-
верки необходимых параметров.

Вращающийся датчик положения

Линейный датчик положения.

Датчики состояния исполнительных органов:
Температурные датчики (термопары)
Инфракрасные датчики

Функционирование системы ЧПУ
При перемещении из точки 1 в точку 2 система ЧПУ строит множество опорных точек и перемещает исполнительный орган "ступенчато", попеременно включая подачу то по одной оси, то по другой

Схема круговой интерполяции.
Линейная аппроксимация дуги, то есть замена дуги маленькими прямолинейными отрезками