На головну

Wxx Wyx Wzx

 _ _

 Р fp

 Wp WСПІД

                   
   
   
 
     
 


 Wxy Wyy Wzy

 _ _ _ _

 yвх fy Y P Y

 Wy

       
 
   
 


 Kдос. п.

 
 


Блок - схема систем ЧПУ верстатом.

               
       


 1 2 3 4 деталь

                               
       
 
               


 1 2 3 4 5 6 7 8

                                   
   
               
 
   
 


 fx

 _ Wx

 ЧПУ

Fy

 Wy

_

 
 


Підвищення живучості виробництва зажадало створення ДПС, в основі якої лежать верстати з ЧПУ.

1 - Креслення

2 - Таблиця вихідних даних.

3 - программоносітель.

4 - Верстат.

Метою ЧПУ є креслення перетворити в готову деталь.

1 - Складання і запис програм в текстовій формі (інженер - технолог).

2 - Введення інформації на носій, контроль правильності.

3 - Введення інформації в верстат.

4 - Блок управління.

5, 6 - Привід виконавчого вузла.

7 - Ходовий гвинт.

8 - Датчик інформації.

(Міхєєв, Сосонкін. Програмне управління верстатами.)

WСПІД - ПФ верстат - пристосування - виготовлення - деталь.

ПФ технологічні системи.

Формується сила різання, яка носить просторовий характер і розподіляється по складанню і впливу в якості обурення на силові елементи.

fx, fy - випадкові перешкоди.

Wx, Wy - ПФ координація приводу.

Таким чином, ми бачимо, що система управління в процесах контурного фрезерування являє собою складну, взаємопов'язану, ієрархічну систему управління.

Зробимо розумне припущення:

Будемо окремо розглядати такі приводу координаційних систем від процесів різання, а силурізання розглядатимемо як обурення на стежать приводу.

(Дрібний малюнок).

Дана система контурного управління конічної.

Взагалі - то проблема підвищення точності обробки дуже багатогранна.

Загалом, балансі похибки деталі, похибка від стежать приводів може становити до 60%.

У практичних випадках будь-яка траєкторія апроксимується відрізками прямих ліній і дугами кіл.

 
 


c

R

b

a

Тут ми можемо виділити 3 основні режими різання:

1 - Режим позиціонування. Необхідно переміщати точку в кінцеве положення за мінімальний час. (Залежить від продуктивності верстата).

Типовий верстат - поетапне вплив.

2 - Обробка лінійного задає впливу.

3 - Обробка задає гармонійного впливу.

Точнісні показники.

Ми будемо розрізняти контурну похибка (нормальний привід від реального контуру до бажаного).

 
 


 формоутворення

 хвилястість 1

 шорсткість 2

   
 
 
 
 
 


Контурна похибка.

 
 


1 + 1

d = K · [? - ?]

Kx Ky

       
   
 
 


d

 
 


V

d = ? · [1 - ?Ф (wj) ?]

R

(Лебедєв, Орлова, Пальців. Стежить ЕП верстатів з ЧПУ.)

Кх, Ky - добротність стежать приводів.

?Ф (jw) ? - модуль частотної характеристики.

V - контурна швидкість.

R - радіус заокруглення.

(Андрейчик. Про підвищення динамічної точності верстатів з ЧПУ.)

Так як ідентичності стежать приводів домогтися дуже складно, то основним способом підвищення точностних характеристик є підвищення якісних характеристик координації стежать приводів.

Ми знаємо:

- Моментная похибка

- Швидкісна похибка

- Динамічна похибка

 х х

 tв

 хстат

Dn

 
 


 xдін t t

 0 0

Dn - динамічна перевірка швидкості.

В даний час проблем зі статичними і миттєвими похибками практично немає, з - за отримання високого коефіцієнта посилення, а також введення інтегруючих складових в закон управління.

(У верстатах з ЧПУ використовується, як правило, П - регулятор положення)

Проблема динамічної точності існує.

Основним шляхом підвищення динамічної точності є шлях підвищення швидкодії системи. Однак, він обмежений зростанням в перехід, режимах роботи динамічних перевантажень, тому найбільш перспективними методами є програмні методи корекції.

Постановка завдання синтезу програмного управління.

А (р) J (t) = B (p) n (t)

 n (t) Y (t)

 W (s)

 
 


T1

o [Y * (t) - Y (t)] 2 dt ? d (*)

Необхідний синтез закону управління n (t) з умови (*), де

Y * (t) - бажана траєкторія

Y (t) - реальна траєкторія

Формально задача вирішується шляхом використання операцій звернення:

n (t) = B (p) -1A (p) Y * (t)

B (p) = bm

Однак даний має істотний недолік - високий зріст шумів, пов'язаний з використанням операцій диференціювання.

(Башарин, Постніков. Приклади розрахунку систем електроприводу на ЕОМ.)

Що в кінцевому підсумку викликає необхідність використання спеціальних процедур згладжування і регулюючих.

B (p) = b0p + b1

В даному випадку завдання вирішується в 2 етапи.

1 - обчислюють функцію y (t) = A (p) Y * (t)

2 - чисельно вирішують ДУ x (t) = (b0p + b1) n (t)

Однак використання чисельних методів ставить під сумнів можливості синтезу програмного управління в реальному масштабі часу.

Синтез програмного управління для управління швидкістю ДПТ (Л. р. № 1).

Управління кутовий швидкістю виконавчого елемента.

Як виконавчий елемент розглядається двигун постійного струму з незалежним збудженням, ПФ якого:

W (s) = ??????????; C2 = 0,4377 B ? c / рад

C2 (T1T2s2 + T1s + 1)

T1 = 0,0289 c, T2 = 0,013 c

Завдання вирішується при нульових початкових умовах. Як бажаної траєкторії вибираємо траєкторію з обмеженням прискорення і швидкості наростання прискорення вихідної координати (рис.1, криві 1, 2).

 V (t); A (t)

 2 1

 
 


am S

 
 


Lty Lty

ty


Відповідно до формулами Ейлера гармоніки тригонометричного ряду (5):

 
 


Ak = E (-sin (R) - sin (RL / (1-L)) + sin (R / (1 - L)))

Vmm2 (1-L)

E = ????????

2L (pk) 3

Bk = E (-1 + cos (RL / (1-L)) + cos (R) - cos (R / (1-L))) (7)

R = 2pk / m A0 = Vm / 2 am = Vm / ty / (1-L)

T TL T 2

tx = ???; t1 = ???; t2 = ?; m ? ??

m (1-L) m (1-L) m 1-L

де ty - час управління

Vm, am - максимальні значення швидкості і прискорення вихідної координати.

Нехай Vm = 1 рад / c; L = 0,25; m = 3; T = 0,314 c,

що відповідає am = 9,55 рад / c2; tу = 0,14 c; t1 = 0,035 c;

t2 = 0,104 c гармоніки керуючого впливу.

? ?

V (t) = P0 + a Pкcos (kwt) + a Tksin (kwt) (6)

k = 1 k = 1

знаходимо по частотним характеристикам n (s) або за формулами

Pк = - C2T1T2k2w2Ak + C2T1kwBk + C2Ak; P0 = C2A0

Tk = - C2T1T2Bkk2w2 - C2T1kwAk + C2Bk

На рис. 3 представлені:

- Графіки швидкості і прискорення (1, 2) розраховані відповідно до (7) з точністю до 50 - ї гармоніки.

- Графіки швидкості і прискорення (3, 4) вихідний координати при подачі керуючого впливу (6) з точністю до 5 - й гармоніки.

- Графік керуючого впливу (крива 5) розраховується відповідно до (6) з точністю до 5 гармоніки.

V (t) a (t) x (t)

           
     


 2 4 1

 0,5 10 1,0

 0,4 8 0,8

 5 рис. 3.

 0,3 6 0,6

 0,2 4 0,4

 0,1 2 0,2

0

0,04 0,08 0,12 t, з

Управління кутовим переміщенням.

 y * (t)

 W (s)

 n (t) =?

T1

J = o [Y * (t) - Y (t)] 2 dt ? d

W1 (s) = 1 / Kе / (T1T2s2 + T1s +1) двигун по швидкості

W2 (s) = 1 / Kер / (T1T2s2 + T2s +1) двигун по куту

W3 (s) = (а3s + a4) / (s4 + a1s3 + а2s2 + а3s + a4)

W4 (s) = W3 (s) система позиціонування

 
 


a3 s3 + a4 s2 1 + 1

 s4 + a1 s3 + a2 s2 + a3 s + a4 s s

...

n (t) Y (t) Y (t) Y (t)

 
 


P0

                           
       
   
 
     
 
 
 


 t w = 1 Asint

 t w = 1 Pcost

           
     


 t 3w T3sint

           
     


До це w!

1 робота.

           
     


 s / (a0 s2 + a1 s + a2) 1 / s

       
   


n (t) a (t) n

До 2 - й роботі.

Шукаємо управління без постійної складової у вигляді:

n (t) = a (Pkcos (t)) + a (Tksin (t))

n

a (Tk / (T2kw)) = A0 »0, 5

к = 1

Чим менше задаємо швидкодію системи, тим менше гармонік треба використовувати, тобто тим менше обчислювальних ресурсів треба використовувати.

Синтез програмного управління для моделі в просторі станів (л. Р. № 5).

J2

 V (t) C

 двигун

       
   


.

X1 0 км / J1 -1 / J1 0 X1 0

.

X2 -Ke / Lя -Rя / Lя 0 0 X2 1 / Lя

. = + N (t)

Х3 З 0 0 С Х3 0

.

Х4 0 0 1 / J2 0 X4 0

                                   
               
 
   


 V My n1 n2

 1 / R я / (TяP + 1) Km 1 / I1P C / P 1 / J1P

                   
         
 
   


 Ke

 
 


X1 - швидкість першої маси,

X2 - струм якірного ланцюга,

Х3 - пружний момент,

X4 - швидкість другої маси.

       
   


Q = 0

       
   


Km, Ke - конструкція постійного двигуна,

Rя - швидкість якірного ланцюга,

Тебе - електрична постійна,

Lя - магнітна постійна.

J1 - момент індукції вала двигуна,

J2 - момент індукції механічної, наведеної до валу двигуна,

С - жорсткість кінематичного ланцюга, приведена до валу двигуна.

1) На структурну схему подаємо

 
 


отримуємо

 
 


V (t) =?

T1

J = o [n * (t) - n (t)] 2 dt ? d

J1 = 0,001611 кг ? м ? м J2 = 0,001 кг ? м ? м

С = 2 Н ? м / рад Km = 0,322 Н ? м / А

Ке = 0,4377 В ? с / рад Rя = 2,5 Ом

Тебе = 0,013 з Lя = тя ? Rя

.

Х = АХ + ВV (1) Х (0) = 0

Y = QХ

. .

-А1Y / Qr + C2Y / qr = [A2 - A1C3Т] X1 + (C1C3 - C2) X1 + BV (*)

 -1 / Q1 [A1] Ak + kw / q1 [C1] Bk = [A2 - A1C3Т] [Aik] +

+ [C1C3Т - C2] kw [Bik] + [B] Pk (* *)

- [A1] Bk / q1 - kw / q1 [C1] Ak = [A2 - A3C3Т] [Bjk] -

- Kw [C1C3Т - C2] [Ajk] + [B] Tk

[X] = [A2kA3kB2kB3kPkTk] (* * *)

Рівняння (1) перетворюється до рівняння (*).

Де N - номер будь-фазової координати входить в вихід системи.

(Вихід системи м. Б. Лінійного коливання фазових координат).

А1, А2, С1, С3 мають вигляд.

Підставляючи в рівняння (*) всі координати в формі тригонометричних гармонік, отримуємо систему алгебраїчних рівнянь (* *).

Рішення якої дає нам вектор (* * *).

Таким чином, вирішуючи систему рівнянь алгебри м. Б. побудовано безліч програмних управлінь гарантується в разі потреби обчисленим ресурсів, т. е. кількістю гармонік беруть участь в синтезі. В якості умов розподілу виступає значення середньоквадратичного функціонального характеру ступеня наближеності реальної траєкторії до призначеної.

Як умова решаемости завдання виступає умова ?n (t) ? ? n0

Де n0 - допустиме значення управління.

Загальні відомості про верстати і системах ПУ.

Класифікація верстатів (металорізальних і металообробних).

- За різними ознаками.

1) За технологічним призначенням.

а) Токарні - для обробки зовнішньої і внутрішньої поверхні

деталей типу «тіл обертання», для нарізування резьб.

б) Свердлильно-розточувальні - для свердління й розточування деталей.

в) Фрезерні - для обробки корпусних деталей різних конфігурацій.

г) Шліфування - для обробки деталей.

- Круглошліфувальних.

- Плоскошліфувальна.

- Шліцешліфувальних.

- Внутрішньошліфувального.

д) Електрофізичні.

- Електроерозійні.

- Лазерні.

- Електрохімічні.

е) Багатоцільові - для свердлильно - фрезерно - розточний обробки призматичних і плоских деталей, а також токарній обробці типу «тіл обертання» з подальшою обробкою (обробний центр).

2) За способом (принципу) зміни інструменту.

- З ручною зміною.

- З автоматичною зміною (револьверна головка).

- З автоматичною зміною в магазині.

3) За способом зміни заготовок (деталей).

- З ручною зміною.

- З автоматичною зміною (з автоматичними маніпуляторами - промисловими роботами).

- Верстати ГПМ - гнучкі виробничі модулі (верстат з автоматичною зміною інструменту).

4) Типи.

- Преси та обладнання для обробки листових матеріалів.

- Зубооброблювальні верстати.

Характеристики верстатів з ЧПУ.

1) Клас точності.

П - підвищеної точності.

В - високої точності.

А - особливо високою.

З - особливо точні (прецизійні).

2) Тип системи ЧПУ (вказується в нашому модулі верстата).

Ф1 - з цифровою індикацією положення робочих органів.

Ф2 - з позиційними системами.

Ф3 - з контурною системою програмного керування.

Ф4 - універсальні і позиційні - контурні.

Ц - з логічним управлінням (циклові).

3) Конструктивні особливості позначаються в найменуванні моделей.

Р - зі зміною інструменту револьверної головки.

М - зі зміною інструменту револьверної головки з магазину.

4) Основні параметри.

Dmax - для токарних верстатів (? растачивания).

Dmax свердел. - Для свердління.

5) Наявність пристроїв автоматичного завантаження заготовок.

6) Число керованих (за програмою) координат, в тому числі одночасно керованих координат.

7) Габарити верстата і маса.

Системи координат верстатів з ЧПУ.

Для всіх верстатів з ЧПУ прийнята єдина (права) с. к. при цьому осі x, y, z - визначають напрямок переміщення інструмента щодо нерухомих деталей верстата x ', y', z '- вказують напрямок руху заготовки щодо нерухомих частин верстата.

Це відноситься до декартових координатах (прямокутні).

Кругові рухи.

А - навколо осі Х А '- навколо осі Х'

B - навколо осі Y B '- навколо осі Y'

C - навколо осі Z C '- навколо осі Z'

Інструменти заставки

У поняття «кругові рухи» не входять обертання шпинделя несе інструменту.

Якщо на верстаті є робочі органи для переміщення інструменту по осях паралельним первинним, то вводять вторинні осі (u, v, w), третинні осі (Р, Q, R) - рух паралельне вторинним осях (U, V, W).

Сспеціальние осі для кутових (кругових) рухів (O, E)

Деякі правила розмітки координат.

Вісь z - пов'язана з елементом, що обертається верстата.

Вісь x ^ z і x паралельно площині установки заготовки.

Якщо таких напрямків два то за Х приймають рух більше переміщення, вісь Y - повинна складати праву систему координат.

Y

B -B

A

X

 -C 0 -A

C

Z

Початок системи координат (центр 0) поєднуємо з нульовою точкою верстата.

У цьому положенні (в нулі верстата) робочі органи, що переміщують заготовку знаходяться в найбільшому видаленні друг від друга.

При програмуванні вводять «вихідну точку верстата».

Ця точка завдання щодо нульової точки верстата і використовується для початку роботи по керуючій програмі.

При наладці верстатів або при пере налагодженні вводять фіксовану точку верстата - відносно нульової і використовують для визначення положення робочого органу верстата.

У таких точках встановлюють «нулі» датчиків положення.

У паспортах верстатів всіх типів вказується координати, закріплені за конкретними РВ, напрямок осей координат, початок відліків, по кожній з осей і межі можливих діапазонів переміщень.

Все це абсолютні системи координат.

Вводять ще й відносні системи координат (локальні)

- Система координат деталі - для розрахунку опорних точок траєкторії руху розрахункової точки інструменту.

- Система координат інструмента - для завдання положення ріжучої частини інструменту щодо державки (пристосування кріплення інструменту).

Така система координат через базові точки дозволяє забезпечувати задану точність при перевстановлення заготівлі та зміні інструменту. А також при розрахунку траєкторій при підготовці програми.

Основні поняття.

Число одночасно керованих координат - воно характеризує можливість верстата обробляти складні просторові поверхні.

Загальна кількість керованих координат характеризує можливість обробки заготовки без додаткових перестановок.

Головний рух - забезпечує переміщення інструмента щодо заготовки. Вимагає найбільш встановленої потужності приводу і великий діапазон зміни швидкостей і сил обробки.

З метою зниження потужності приводи головного руху постачають багатоступінчатими редукторами, що дозволяють тим самим знизити напругу.

Подача - переміщення робочих органів верстата по осях, що здійснюється приводом подач. Діапазон зміни приводу подач дуже великий. Забезпечується задана контурна швидкість обробки.

Підпорядковане програмне керування - в управлінні програмою задається кінцеве положення робочих органів за відповідними осях, а так само можуть задаватися середні швидкості переміщення.

Контурне - задається закон руху по кожній з координат.

Класифікація систем ЧПУ.

Системи ЧПУ діляться на наступні класи.




 Організація в однопроцесорному УЧПУ. |  Методи і засоби програмного |  Класифікація методів інтерполяції |  Узагальнена схема алгоритму інтерполяції |  Запит на переривання про |  Методи і алгоритми інтерполяції |  Алгоритм лінійної інтерполяції з оціночної |  Схема алгоритму ЧИ з ОФ |  Кругова інтерполяція з використанням |  Обробка по a і b для |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати