Тема 2. Понятие о системах управления производством с применением ЭВМ.
Урок 6,7. Системы ЧПУ. Элементы программирования на станках с ЧПУ.
Целеполагание: Дать понятие числового программного управления, его применения, классификации; элементов программирования на станках с ЧПУ; формирование навыков и принципов управления производством, формирование способности к самоконтролю
Два урока работы над одной темой, где лекционный материал, чередуется с самостоятельной работой учащихся с текстом, где учащиеся должны:
a) Познакомиться с материалом;
b) Законспектировать прочитанный материал согласно теме и заданию на урок.
Оснащение: кодограммы, карточки-опоры, раздаточный материал.
Ход урока:
1. Опрос.
2. Объяснение нового материала.
3. Закрепление.
4. Домашнее задание.
1. Опрос:
1) Фронтальный опрос по основным понятиям урока;
2) Опрос по карточкам-заданиям по основным понятиям предыдущих тем (однозначно даются те определения и понятия, которые понадобятся при рассмотрении новой темы: УЭВМ, устройство управления, объект управления, исполнительный механизм, программа)
2.Объяснение нового материала:
Основные понятия: система числового программного управления, основные составляющие системы, применение, классификация, этапы подготовки управляющих программ в командах системы ЧПУ.
Рассмотрим практическое применения УЭВМ. Сегодня мы изучаем систему ЧПУ.
Под системой ЧПУ понимают совокупность средств для программного управления станком.
К этим средствам относятся:
- устройство ЧПУ (УЧПУ)
- датчики
- привод станка
УЧПУ предназначено для выдачи управляющих воздействий рабочим органам станка, в соответствии с управляющей программой и информацией от датчиков.
Датчики – устройства, собирающие и преобразующие информацию о технологическом процессе.
Привод – для преобразования управляющих воздействий от УЧПУ.
Управляющая программа – последовательность воздействий, записанных на специальном языке.
Управляющая программа состоит из 2-х частей:
- геометрической, содержит данные о форме и размерах детали, инструмента, их взаимном расположении.
- технологической, содержит указания о последовательности обработки детали, изменении режимов обработки, смене инструмента.
(для облегчения восприятия и запоминания предлагается провести аналогию геометрической и технологической частей программы, например, с приготовлением обеда)
Классификация СЧПУ
По структуре:
· разомкнутые, используется только управляющее воздействие
· замкнутые, для корректировки управляющей программы, используют информацию о действительных значениях параметров
· адаптивные, используется дополнительная информация о параметрах обработки: силе резания, износе и температуре инструмента.
По назначению:
· позиционные, задаются координаты отдельных точек, определяющих положение инструмента и заготовки.
(сверлильные, расточные станки, автоматы, устанавливающие радиоэлементы)
· контурные, управление по нескольким координатам для получения деталей сложных профилей.
(токарные, фрезерные станки)
· смешанные, сочетание позиционного и контурного управления.
(многооперационные станки, обрабатывающие центры).
3. Закрепление:
1) Ответьте на вопросы:
a) Из каких составных частей состоит система ЧПУ?
b) Вспомните, какие виды программ вы знаете?
c) Из каких составных частей состоит управляющая программа?
d) Какие сведения входят в каждую из частей управляющей программы?
2) Проведите аналогию составных частей системы ЧПУ с обобщенной схемой управления (Урок 3)
Урок 7.
Рассмотрим СЧПУ «Электроника НЦ 80-31».Система предназначена для управления фрезерными, шлифовальными и токарными станками, многооперационными обрабатывающими центрами.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЧПУ
 | |||
| |||
|
|
ллл
В состав системы входит три микроЭВМ, каждая из которых имеет свой микропроцессор, блоки оперативной и постоянной памяти для хранения программ. ЭВМ 1 управляет работой всей системы, обеспечивает связь с оператором, а также ввод и хранение управляющих программ. ЭВМ 2 обеспечивает отработку заданных перемещений рабочими органами станка. ЭВМ 3 управляет работой электрооборудование станка. Информация между разными микроЭВМ передается по последовательным каналам связи.
ВЗУ на цилиндрических магнитных доменах содержит библиотеку управляющих программ, в которой на специальном языке закодирована последовательность действий по обработке заготовки. Управляющие программы набираются оператором на пульте, либо вводятся с перфоленты с помощью считывателя.
В состав программного обеспечения СЧПУ входят: многозначная операционная система реального времени (МОС РВ), программы тестирования и диагностики, а также функциональные модули. МОС РВ выполняет функции диспетчера в системе. Она определяет, какую программу и на какой ЭВМ необходимо выполнять в каждый момент времени. Центральной частью системы является ядро, состоящее из двух системных программ: обработчика прерываний и планировщика. Обработчик прерываний в произвольные моменты времени получает от внешних устройстыв (системных часов, датчиков) сигналы с требованиями запуска прикладных программ, обслуживающих данное устройство, и передает эти сигналы планировщику. Планировщик просматривает список программ, которые необходимо выполнить, выбирает самую нужную в данный момент и запускает ее на выполнение в одной из трех ЭВМ.
Программы тестирования и диагностики выполняют проверку устройств и программ СЧПУ в фоновом режиме в процессе их функционирования.
Модуль обработки команд пульта обеспечивает своевременный ответ системы на команду оператора станка. Модуль диалоговых режимов позволяет оператору вводить и испавлять управляющие программы, а также обмениваться данными с внешними устройствами. Модуль диагностики выводит сообщения об ошибках в управляющих программах на экран дисплея. Модуль индикации обеспечивает сбор и отображение на экране дисплея оперативной информации о положении инструмента, состоянии приводов и электроавтоматики станка, ходе исполнения управляющей программы. Модуль исполнения управляющей программы организует поиск программы в библиотеке и ее выполнения. Модуль управления движением предназначен для исполнения заданных перемещений рабочими органами станка. При наладке станка он позволяет осуществлять перемещения вручную.
Для разработки управляющих программ в составе системы реализован специальный язык программирования процесса обработки детали, учитывающий функциональные возможности станков типа обрабатывающий центр. На этом языке оператор описывает геометрию детали и технологию ее обработки в виде последовательности операций, выполняемых механизмами станка. Подготовка и отладка управляющих программ производится непосредственно на пульте оператора СЧПУ, либо на специальном устройстве подготовки данных.
Рассмотрим язык низкого уровня – систему команд устройства ЧПУ “Электроника МС 2101.02’’, встроенного в станок типа “обрабатывающий центр’’.
Управляющая программа представляет собой последовательность предложений, называемых кадрами. Каждый кадр содержит одну или несколько команд по обработке детали на станке. Каждый кадр содержит одну или несколько команд по обработке детали на станке. Кадры отделяются друг от друга символов “ LF ’’ (переводов строки). В состав кадра входит различное число слов. Кадр начинается со слова, задающего его номер. Все последующие слова можно разделить на группы, предназначенные для задания подготовительных и вспомогательных команд, геометрических и технологических параметров.
Слово является составной частью кадра и содержит элементарную команду или параметр обработки. Оно состоит из адреса и десятичного числа. Адрес обозначает имя элементарной команды или параметра и представляет собой одну из допустимых букв латинского алфавита. Числа, формат которых допускает использование десятичной точки, могут вводиться с клавиатуры, как с точкой, так и без нее. Рекомендуют записывать слова так, чтобы их длина была наименьшей.
Процесс подготовки управляющих программ в командах системы ЧПУ можно разбить на следующие этапы:
1. Выбор системы координат по усмотрению технолога. Все размеры в дальнейшем указываются относительно этой системы координат.
2. Расчет вручную или с помощью калькулятора координат точек, необходимых для задания команд перемещений по осям координат.
3. Запись кадров управляющей программы по отдельным операциям обработки на основе данных чертежа, рассчитанных координат точек пересечения и сопряжения.
Подготовка управляющих программ всегда выполняется в ортогональной правосторонней системе координат. При программировании УП заготовка считается неподвижной, а инструмент перемещается относительно нее.
В системе ЧПУ “Электроника МС 2101. 02” используется шесть координатных систем заготовки (КЗС) и координатная система станка (КСС). Направления осей всех координатных систем совпадают. При программировании оператор мысленно помещает заготовку в некоторую удобную для него КЗС и составляет программу исходя из положения заготовки в данной координатной системе. На чертеже можно задавать до 6 координатных систем и программировать отдельные фрагменты процесса обработки в различных КЗС.
Координатная система станка жестоко связана с ним. В ней определены его точки: базисная, смены инструмента и др. Для фактической механической обработки оператор после установки заготовки на станок измеряет смещение КЗС относительно КСС по каждой из координатных осей. Эти смещения вводятся в систему для вычисления реального положения реального положения заготовки на станке по заданному в программе. КЗС выбирается таким образом, чтобы объем вычислений был минимальный.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ.
1. Рабочая зона станка или автоматизированной линии должна иметь защитное ограждение, снабженное специальными датчиками.
2. Нельзя работать на станке при снятом защитном ограждении.
3. Все станки имеют строго определенный порядок запуска и вывода из рабочего режима.
3. Закрепление материала:
Ответьте на вопросы:
1) Какова классификация СЧПУ по структуре?
2) Какова классификация СЧПУ по назначению?
3) Почему в состав структурной схемы СЧПУ входят три ЭВМ?
4) Какие этапы подготовки управляющих программ в командах системы ЧПУ вы знаете?
5) Назовите основные положения правил ТБ при работе на станках ЧПУ.
Для обеспечения дифференцированного подхода к учащимся наиболее сильным предлагается структурная схема СЧПУ с пустыми элементами
заполнить.
4. Домашнее задание: определения, материал урока.
