Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [ 80 ] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

второго порядка в общем виде, полиномами второго-четвертого порядков и т. д. Использование интерполяторов второго порядка сокращает объем расчетов при подготовке управляющих программ, увеличивает точность и чистоту обработки поверхностей. Унитарный код (последовательность импульсов) с выходов интерполятора подается при дискретном приводе подач на электронные коммутаторы, а при следящем приводе - на узел согласующего преобразователя.

Наибольщее применение находят линейно-круговые двух- и трех-координатные интерполяторы, так как большинство машиностроительных деталей содержат контуры, составленные из прямолинейных

Регистр

Гttiepamop

Регистр

(счетчик)

иппульсов

(счетчик)

Суппатор

Генератор инпупьсоВ

Рис. 22.6. Функциональная схема цифрового интегратора с параллельным (а) и последовательным (б) переносом

И круговых участков. При программировании более сложных криволинейных участков контуров, в том числе точечно-заданных контуров, обычно используется линейное или круговое аппроксимирование. Линейно-круговые интерполяторы реализуют алгоритм решения либо дифференциальных, либо алгебраических уравнений прямой линии и окружности.

Дифференциальные уравнения прямой линии и окружности решаются методом интегрирования с помощью цифровых дифференциальных анализаторов. Обычно система дифференциальных уравнений приводится к виду, при котором выполняются только операции суммирования и умножения, что позволяет решать уравнения с использованием цифровых интеграторов и сумматоров. Сочетание нескольких интеграторов обеспечивает решение задачи интерполяции отрезка прямой и окружности, произвольно расположенных в пространстве. Объемная линейная и плоскостная круговая интерполяции могут выполняться любой схемой, которая имеет устройство логического переключения, управляемое с помощью G-функций. Трехкоординатная интерполяция окружности является частным случаем объемной сферической интерполяции.

. Цифровые интеграторы могут быть построены по схеме параллельного или последовательного переноса (рис. 22.6, а). В регистр вво-; дится число X, характеризующее конкретное значение интегрируе-i мой функции. Это число может быть передано в сумматор через эле-; менты И , управляемые генератором импульсов, которые представ-j лякуг собой приращения независимой переменной ti- При подаче

каждого импульса содержимое регистра суммируется с числом, находящимся в этот момент в сумматоре. Частота выходных импульсов переполнения сумматора Xj пропорциональна числу, находящемуся в регистре. При полностью заполненном регистре частота выходных импульсов равна частоте импульсов генератора. Если в процессе подачи импульсов генератора число в регистре будет изменяться в соответствии с заданной функцией, то будет осуществляться интегрирование этой функции. Для изменения значений входной функции регистр обычно выполняется в виде реверсивного счетчика, на вход которого подаются приращения АХ.

В цифровом интеграторе с последовательным переносом (рис. 22.6, б), который часто называют двоичным умножителем, импульсы ti поступают на делитель; после первой ячейки делителя частота импульсов уменьшается в 2 раза, после второй - в 4 раза, после третьей - в 8 раз, после четвертой - в 16 раз. Сигналы с выхода каждой ячейки делителя поступают через элементы И на схему объединения. Элементы И открываются теми разрядами регистра, в которых записаны 1 . На выходе интегратора частота следования импульсов пропорциональна числу, находящемуся в регистре. Так же как и в предыдущем случае, для интегрирования переменной функции регистр нужно выполнить в виде реверсивного счетчика.

Алгебраические уравнения прямой линии и окружности используются в линейно-круговых интерполяторах, реализующих интерполяцию методом оценочной функции. Если интерполируемые прямая линия или окружность представлены в виде F (X, Y) = О, то они делят координатную плоскость на две области: для одной области F (X, Г) > О, а для другой F (X, У) < 0. При линейной двухкоординатной интерполяции оценочная функция имеет вид

F{X, Y) = X-Y,

где X, К - текущие значения координат,; Х , К - координаты точки конца прямолинейного отрезка при расположении точки начала отрезка в начале координат.

При линейной интерполяции с раздельными шагами по координатам знак оценочной функции в предыдущем шаге определяет перемещение на одну дискрету по одной из координат таким образом, чтобы в следующем шаге текущие значения координат приближались к точкам, расположенным на заданном прямолинейном отрезке. Если F (X, Y) О, то перемещение на одну дискрету выдается по координате X, если F {X, К) < О, то следующий шаг осуществляется по координате Y. Этот процесс реализует схема интерполятора с частотой импульсов, определяемой блоком задания скорости, до тех пор, пока траектория интерполяции не достигнет конца интерполируемого отрезка.Один цикл алгоритма работы интерполятора составляют: выдача импульса на привод одной из координат в зависимости от знака оценочной функции в предыдущей точке траектории, вычисление координат новой точки, в которую выполнен шаг, вычисление величины оценочной функции со знаком в новой точке, сравнение



координат новой и конечной точек отрезка для установления окончания интерполяции в пределах отрабатываемого кадра.

Лучшее приближение к заданной траектории отработки дает интерполяция по методу оценочной функции с прогнозирующими шагами. При этом методе импульсы (шаги) на привод отстают от прогнозирующих шагов на один цикл расчетов: знак оценочной функции, полученной в результате прогнозирующего шага, определяет шаг перемещения приводов. Если для прогнозирующего шага F {X, Y) > О, то дается шаг по координате X, если F {X, У) < О, то даются одновременно шаги по координатам X и К.

Для круговой двухкоординатной интерполяции оценочная функция имеет вид

F (X, У) = х -ь Г* -

где X, У - текущие значения координат при расположении центра окружности в начале координат; R - радиус окружности.

Алгоритмы круговой интерполяции как с раздельными шагами по координатам, так и с прогнозирующими шагами построены по аналогичным, рассмотренным выше для линейной интерполяции циклам. Принципиальное различие заключается лишь в реализуемых алгебраических выражениях для подсчета текущих значений координат и оценочной функции. Кроме того, алгоритм круговой интерполяции модифицируется для каждого из четырех квадрантов с учетом направления движения по окружности.

Трехкоординатные линейно-круговые интерполяторы, исполь зующие метод оценочной функции, осуществляют линейную интерполяцию одновременно по трем координатам X, У, Z, а круговую интерполяцию -в одной из трех плоскостей обработки XY, XZ, FZ, назначаемых в программе. При линейной интерполяции автоматически выбирается в кадре ведущая координата с наибольшей величиной перемещения, относительно которой проводится интерполяция по двум другим координатам. Алгоритм вычислений использует проекции интерполируемого прямолинейного отрезка на координатные плоскости. Импульс на привод ведущей координаты выдается в каждом расчетном цикле, а импульсы на ведомые координаты -\ в зависимости от знака оценочной функции прогнозирующих шагов.

Более сложные математические, алгоритмические и аппаратные задачи интерполяции возникают при возрастании числа одновре-; менно управляемых координат свыше трех, а также при управлении! приводами подач в неортогональной системе координат. В таких случаях общей тенденцией является переход от аппаратной реализа-i ции алгоритмов интерполяции к программной в системах числового управления, построенных по типу ЭВМ.

Непрерывное перемещение режущего инструмента относительно; обрабатываемой заготовки по заданной траектории связано с требсК; ванием автоматического управления контурной скоростью. Решение этой задачи при многокоординатном управлении сводится к установлению такого соотношения между координатными составляющими вектора скорости, чтобы он сохранял заданное значение независимс

от направления. Характер технологического процесса обработки, уровень автоматизации ввода и переработки исходной информации, необходимая точность управления обусловливают возможность и целесообразность выполнения задачи управления контурной скоростью либо на этапе подготовки программы, либо устройством управления; применяют также и комбинированный вариант. Современные средства автоматизации программирования позволяют вносить изменения В4У1ИЧИНЫ контурной скорости в соответствующих кадрах программы.

При выполнении интерполятора на основе цифрового дифференциального анализатора обеспечивается постоянство контурной скорости подачи независимо от числа одновременно управляемых координат. При интерполяции методом оценочной функции контурная скорость изменяется при переходе от одной координаты к двум и трем координатам соответственно в отношении 1 :Уи 1 :У 3, поэтому для обеспечения ее постоянства необходимо специальное дополнительное устройство. К традиционным методам автоматического поддержания контурной скорости, которые используются в интерполяторах, работающих в прямоугольной системе координат, относятся метод определения угла наклона интерполируемого участка и метод шага. В первом случае реализуется функциональная зависимость между частотой импульсов, вырабатываемых генератором задания скорости, и углом наклона интерполируемого участка (или касательной к нему) к направлению ведущей координаты. Поддержание постоянства контурной скорости осуществляется за счет регулирования частоты импульсов генератора. Второй случай характеризуется тем, что период времени на выдачу очередного импульса на привод увеличивается в отношении 1 : У2 или 1 : УЗ при наличии командных импульсов выполнения обработки по двум или трем координатам, что соответствует уменьшению мгновенной частоты импульсов.

Общим исходным условием выполнения многих технологических процессов обработки является необходимость поддержания заданного углового положения инструмента относительно нормали к контуру или поверхности обработки. Это относится, например, к торцовому контурному фрезерованию и шлифованию, к обработке линейчатых поверхностей, рисунков протектора на шинных пресс-формах и т. д. При обработке в полярной системе координат

a=arctg, р = /Х -f У

В модификации метода оценочной функции для реализации указанных зависимостей в качестве величины, пропорциональной полярному углу а, принимается текущее значение длины дуги интерполируемой кривой. Это значение определяется таким образом, чтобы площадь кругового сектора была меньше площади ломаного, построенного на ломаной линии предыдущих шагов интерполяции. Преимущество алгоритма подсчета площадей заключается в том, что вычисление тригонометрических зависимостей заменяется операциями алгебраического сложения.



Задание посерхности в виде дискретного точечного каркаса является достаточно универсальным. При подготовке управляющих программ обработки таких поверхностей на станках с ЧПУ используют различные методы интерполяции как кривых линий на поверхностях, так и целых участков поверхностей. Такие методы интерполяции используют и при построении алгоритмов систем автоматизированного проектирования фасонных поверхностей с применением ЭВМ. Разработано много методов интерполяции сложных поверхностей, каждый из которых, однако, не обладает достаточной универсальностью. В качестве примера можно привести интерполирование точечно-заданных кривых методом сплайн-функций. При вычерчивании по точкам на плазе теоретических обводов летательных аппаратов, судов, автомобилей применяют гибкие плазовые рейки, представляющие собой планки прямоугольного сечения из балинита или плексигласа длиной 700-5000 мм. Для вычерчивания линий с резкими переходами кривизны применяют плазовые рейки переменного сечения. Такая физическая интерполяция точечно заданных кривых хорощо зарекомендовала себя на практике, поэтому были получены аналитическим путем аналогичные интерполяционные кривые. Метод сплайн-функций заключается в решении уравнений, описывающих условия равновесия плазовой рейки с учетом исходных данных й параметров сопряжения.

В многооперационных, координатно-расточных, шлифовальных и некоторых других станках применяют позиционные или позицион-но-контурные (универсальные) системы числового программного управления, которые выполняют следующие режимы позиционного управления приводами подач: перемещение рабочих органов станка на ускоренном ходу в заданные координаты с заданной точностью либо их перемещение на скорости подачи при обработке поверхностей с образующими, параллельными осям координат. Обычно эти режимы осуществляются специализированным вычислительным узлом (см. рис. 22.3) без использования интерполятора, так как они не требуют взаимосвязи перемещений по координатам. Для позиционного управления рабочим органом станка программой задается его положение относительно начала отсчета и одна из подготовительных функций G, учитывающих требования по изменению скорости в различных точках перемещения от исходного до заданного положения. Эти требования заключаются в том, чтобы в различных технологических режимах обеспечить оптимальные по динамическим параметрам движение в заданную позицию и останов рабочего органа с необходимой точностью. Основная часть пути должна быть пройдена с наибольшей скоростью или со скоростью подачи, а в зоне торможения должен быть обеспечен оптимальный режим снижения скорости в функции от величины рассогласования действительного положения рабочего органа и заданного программой. Можно не задавать все значения скорости рабочего органа в зоне торможения, а ограничиться лишь несколькими промежуточными значениями (рис. 22.7). Выдача сигналов, которые задают скорость движения при рассогласованиях, определяемых уставками У4, УЗ, У2, У1, осуществляется

автоматически. При рассогласовании, большем уставки У4, выдается сигнал ускоренного хода или скорости рабочей подачи F4, при меньшем У4 и большем УЗ - сигнал ступени скорости F3 и т. д. Величины уставок по пути У4-У1 и по скорости F3-F1 подбираются в системе числового управления в процессе ее наладки.

Операции вычислений выполняются вычислительным узлом циклически по следующим адресам: координатные перемещения, скорости перемещений по координатам, скорость главного движения, номер инструмента. Для координатных перемещений величина рассогласования по пути определяется алгоритмом (например, для коор-

Кривая оптимального закона торможения

-[--г-

/1 /

Рассогласование

1 J

Зона останова

Зона торможена/г

Рис. 22.7. Изменение скорости рабочего органа станка при позиционировании

динаты X):

X = АХ + х; + Х2 + хз,

где с учетом знака АХ - запрограммированное перемещение по координате; XI - положение рабочего органа относительно начала отсчета, Х2 - -величина смещения начала отсчета; ХЗ - величина корректирования перемещения.

После вычисления величины рассогласования осуществляется ее сравнение с величинами уставок и передача результата в узел связи с приго-

дами подач, где формируются сигналы скорости и направления перемещения рабочего органа, которые выдаются либо командой на включение соответствующей ступени торможения, либо командой заданной скорости подачи. Функционирование узла связи с приводами подач как в режиме позиционного, так и в режиме контурного управления определяется*типом приводов подач и типом датчиков положения рабочих органов.

Получение полного диапазона скорости вращения шпинделя станка достигает-ся регулированием частоты вращения электродвигателя постоянного тока (уставки Sg электрических ступеней скорости) и изменением передаточного отношения автоматической коробки скоростей (уставки S механических ступеней скорости). Весь диапазон скорости вращения шпинделя разбивается на геометрический ряд фиксированных значений со знаменателем ряда ф = = 1,12. Нужная скорость вращения шпинделя задается в программе адресом S с кодом скорости и вспомогательной функцией М направления вращения шпинделя. Вычислительный узел сравнивает заданный код скорости с кодами ступеней 5м и Sg. Управление главным приводом осуществляется выдачей дешифратором узла связи с электроавтоматикой станка сигналов включения механических ступеней скорости шпинделя и электрических ступеней внутри механических, причем явное большинство переключений относится к электрическим ступеням. Величины уставок и S9 набираются перемычками



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [ 80 ] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка