Управление станков с ЧПУ с помощью перфоленты

Магнитная лента представляет собой двухслойную композицию, состоящую  из пластмассовой основы и рабочего слоя из порошкового ферромагнитного материала. Информация на магнитную ленту записывается в виде магнитных штрихов, наносимых вдоль ленты и располагаемых в кадре УП с определенным шагом, соответствующим заданной скорости перемещения ИО. При считывании УП магнитные штрихи преобразуются в управляющие импульсы. Каждому штриху соответствует один импульс. Импульсы, поступающие на двигатель привода подачи, отрабатываются исполнительным органом. Каждому импульсу соответствует определенное (дискретное) перемещение ИО, длина этого перемещения определяется числом импульсов, содержащихся в кадре магнитной ленты. Такая запись команд на перемещение ИО называется декодированной. Этот вид записи является жестким, так как не позволяет изменить число штрихов в кадре магнитной ленты после записи УП, т. е. не позволяет корректировать УП.

Декодирование осуществляется интерполятором, который преобразует вводимую в него (на перфоленте или ЭВМ) кодированную геометрическую информацию о контуре обрабатываемой поверхности детали в последовательность импульсов, соответствующих элементарным перемещениям ИО. Запись декодированной программы на магнитную ленту производят на специальном пульте, включающем в себя интерполирующее устройство с выходом, предназначенным для записи, лентопротяжный механизм с магнитными головками для стирания записи и восстановления. СЧПУ, в которых УП задается в декодированном виде, являются наиболее простыми по конструкции, но имеют ограниченные технические возможности.

Рис. 2 Восьмидорожковая перфолента.

Для пятидорожковой перфоленты наиболее распространен буквенно-цифровой код, который позволяет регистрировать на перфоленте цифры (0, 1, 2, ..., 9) и буквы (Н, Е, Д, Т, Ч, П, Ш, С, В, Я). Цифры используют для записи размерной информации, а буквы — для записи команд. Для удобства записи и чтения выбранные буквы являются начальными в названиях цифр: Н — нуль, Е — единица, Д — двойка, Т — тройка, Ч — четверка, П — пятерка, Ш — шестерка, С — семерка, В — восьмерка, Я — девятка, поскольку буква Д уже использована. Для записи команд используют тот же код, но при этом в пятой дорожке записывают символ «1»—признак буквы. Применение указанных символов для кодирования команд позволяет легко читать перфоленту.

При  составлении  программы  каждая буква соответствует определенной команде, которая начинается на эту букву: Е — первая; Д—вторая координата перемещения У; Т — третья координата перемещения Z; координата перемещения X; П — подача, Ш — шпиндель (скорость), С — смена кадров, Н — конец кадра, В — вспомогательные команды и т. д.

Несколько строк перфоленты, описывающих работу одного исполнительного  органа, составляют слово программы, т. е. последовательность символов, рассматриваемых в определенной связи как единое целое. Слово состоит из адреса, обозначенного буквой, и числа, отображающего либо величину перемещения, либо скорость подачи, либо код какой-то другой функции. Например, слово Y-\-+ 012345 означает следующее: перемещение суппорта станка в положительном направлении оси Y на величину 12345 дискрет (импульсов), что при дискретности 0,01 мм/имп означает перемещение на 123,45мм. Адрес — часть слова управляющей программы, определяющая назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове.

Несколько слов, описывающих  обработку определенного участка  заготовки, составляют фразу, которая  содержит информацию о геометрических и технологических параметрах, необходимых  для обработки определенного  участка или для выполнения вспомогательных  функций (начало программы, подвод инструмента  и т.д.). Последовательность фраз в  программе определяет последовательность обработки отдельных участков заготовки (детали).

Различают два способа  записи программы: с фразами постоянной и переменной длины. Фразы постоянной длины называют кадрами. Кадр программы  — последовательность слов, расположенных  в определенном порядке и несущих  информацию о технологической операции. При записи программы кадрами  каждому слову отведено определенное число строк.

При записи фразами с переменной длиной используют три способа: адресный, табуляционный и универсальный. При адресном способе    записи    каждое    слово    начинается с буквы, которая указывает назначение последующей числовой информации. Длина фраз при этом оказывается переменной; одна фраза от другой отделяется буквой Н (знак окончания фразы). При табуляционном способе записи все слова фразы следуют друг за другом в определенной последовательности и разделяются буквой Я (знак табуляции, условно обозначаемый TAB). При универсальном способе используют отдельные элементы адресного и табуляционного способов.

Рис. 3 Кадр пятидорожковой перфоленты

На рис. 3 показан один кадр записи информации на пятидорожечной ленте: первое слово сверху — перемещение по оси Х — выразится, например, числом 1728; второе слово — перемещение по оси Y —624; третье слово — перемещение по оси Z — отсутствует; четвертое слово — скорость подачи—180; пятое слово — седьмая ступень скорости шпинделя; шестое слово — из четырех вспомогательных команд — заданы команды а и г.

3.2 Считывание информации с перфоленты

Методы считывания информации с перфоленты могут быть разделены  на две группы: контактные и бесконтактные (рис. 4).

Рис. 4. Методы считывания с перфоленты:

а — г — контактные, д —бесконтактный; 1 — осветитель, 2 - фотодатчик

Считывание информации может  выполняться в двух режимах движения ленты: непрерывном и старт-стоповом. При непрерывном режиме лента непрерывно перемещается относительно считывающих элементов, считывание происходит во время движения, строки перфоленты считываются последовательно друг за другом. Такое считывание называется последовательным. При старт-стоповом режиме лента перемещается периодически, считывание осуществляется во время остановки ленты. Если одновременно считывается весь кадр, то такое считывание называется параллельным.

При контактном считывании считывающими элементами являются проволочные щетки (рис. 4,а), шарики (рис. 4,б), звездочки (рис. 4,в), подпружиненные штифты (рис. 4,г) и другие устройства, которые через отверстия в перфоленте замыкают электрическую цепь.

В устройствах бесконтактного считывания распространение получил фотоэлектрический метод (рис. 4,д), при котором по одну сторону ленты помещают осветитель 1, а по другую — фотодатчик 2. При наличии отверстия фотодатчик освещен, а при отсутствии — затемнен. Одному состоянию датчика соответствует значение 1, а другому — значение 0.

3.3 Подготовка и кодирование управляющих программ

Одной из важнейших задач  при эксплуатации станков с ЧПУ  является подготовка и кодирование  управляющих программ (УП). Подготовка УП (например, на станке с системой ЧПУ  модели Н22-1М) в общем случае означает подготовку и нанесение на программоноситель команд, которые необходимы для обработки и могут быть автоматически прочитаны и выполнены системой ЧПУ и самим станком. В процессе программирования решающее значение имеет сбор и упорядочение информации перед тем, как она будет нанесена на программоноситель.

УП составляют таким образом, чтобы в кадре записывалась только та геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, которая заменяется по отношению к предыдущему кадру. При неизменяемой геометрической, технологической и вспомогательной информации рекомендуется не записывать слова в кадре по соответствующим адресам, кроме символа табуляции (при универсальном способе записи УП).

Каждая УП начинается символом «Начало программы». Каждый кадр программы  содержит слово, номер кадра, информационные слова и символ «Конец кадра». УП может содержать главу программы  и главный кадр. Глава программы  — определенное количество заданных в необходимой последовательности кадров, из которых первый является главным, характеризующим начальное состояние следующего за ним участка УП.

В главном кадре программируются  подготовительные функции, размерная  информация по всем координатам, подача, частота вращения шпинделя, инструмент, и вспомогательные функции.

Адрес /, /, К используют только при круговой интерполяции. Адреса F и S вводят только при изменении скорости подачи и частоты вращения шпинделя; подготовительную функцию G — при изменении условий перемещения; номер коррекции L — при смене инструмента; адрес Т — при изменении номера инструмента; X, Y и Z — в зависимости от обрабатываемого контура. После адресов геометрической информации (X, Y и Z) обязательно указывают знак « + » или «—», а затем числовую информацию о величине перемещения.

Подготовительная функция G определяет режим работы пульта ЧПУ, а функции G01, G10, G11 — линейные перемещения, программируемые при обработке  заготовок (по длине) нормальных (00001-99 999 импульсов), длинных 000 001 — 999 999 импульсов) и коротких (0001 — 9999 импульсов). Цена импульсов по координате X составляет 0,01 мм, по координате Z — 0,005 мм. Величина конечной точки перемещения (X или Z; X и Z) выбирается в соответствии с указанными пределами обрабатываемых длин заготовок.

Незначащие нули и знаки  «-|-» и « —» программируются обязательно. Функции G01, G020, (321 определяют круговое перемещение по часовой стрелке, программируемое при обработке нормальных, длинных и коротких заготовок соответственно; функции G03, G30, G31 —круговое перемещение против часовой стрелки, программируемое при обработке нормальных, длинных и коротких размеров соответственно. При обработке в нескольких кадрах размеров одного порядка   (например, нормальных) функции G01, G02 или G03 программируют в первом из этих кадров. Функции G17, G18 и G19 определяют выбор при круговой интерполяции плоскости обработки (соответственно XY, XZ и YZ); G25 — возврат в «О» станка; G26 — работу в приращениях; G27 — работу в абсолютной системе координат; G33 — нарезание резьбы; G40 — отмену коррекции инструмента; G58 — линейное смещение « — » детали. Функции G25, G33, G58 автоматически предполагают использование длинных размеров.

Скорость   подачи   F   задается   пятью разрядами; старший разряд после адреса определяет признак диапазона подач. При программировании в старшем разряде: «1» — рабочая подача 1 —1200 об/мин; «2» — рабочая подача 0,05—60 об/мин; «7» — скорость быстрого хода (быстрый ход программируется функцией F 700 000). Остальные разряды обозначают подачу в мм/мин. Скорость быстрого хода по координате Z 4800 мм/мин и по координате X 2400 мм/мин.

Максимальная программируемая  рабочая подача, на которой допускается  изменение направления движения без введения выдержки времени или  промежуточного кадра, не должна превышать 300 мм/мин. Рекомендуется при расстояниях  менее 20 мм программировать не быстрые  ходы, а максимальную подачу из диапазона  «1» подач. Нельзя программировать  подряд ускоренные перемещения в  противоположных направлениях (нужно  ввести выдержку времени между кадрами  или кадр с другой информацией).

Технологические команды S имеют  три разряда: старший разряд после  адреса принимает значение «0» или  «1». При наличии «0» выполнение технологических команд начинается вместе с отработкой геометрической информации; при наличии «1» отработка  следующего кадра начинается только после ответа об исполнении технологических  команд.

Функция S — S000.. .S099 определяет выбор номера скорости без выдачи сигнала от станка о выполнении команды. При наличии на токарном станке автоматической коробки скоростей, обеспечивающей выбор девяти частот вращения шпинделя в диапазонах I, II и III, программирование смены скоростей осуществляется командами функции S. Переключение диапазонов частот вращения осуществляют вручную с помощью рукоятки, установленной на шпиндельной бабке станка. Включение частоты вращения шпинделя рекомендуется вводить отдельным кадром. Для включения частоты вращения шпинделя кадр должен содержать функцию S, функцию МОЗ или Л104 ДЛЯ определения направления вращения шпинделя.

Функция 7 — 7000 ... 7099 определяет выбор номера инструмента без  выдачи сигнала о выполнении команды, а П00... .. .7199 — выбор      номера      инструмента с обязательной выдачей сигнала от станка о выполнении команды. При смене инструмента необходимо соблюдать следующее условие: вершина всех инструментов должна располагаться (по оси Z) от торца заготовки или патрона на расстоянии не менее 15 мм. При кодировании необходимо учитывать, что старший разряд имеет значения «О» и «1»; два остальных разряда предназначены для обозначения номера инструмента.

Функция   М — М000... ЛГС99   определяет вспомогательные команды без выдачи сигнала от станка о выполнении команды, а М100. .. М199— вспомогательные команды с обязательной выдачей сигнала от станка о выполнении команды. Это число должно быть больше необходимого шага резьбы. При нарезании резьбы необходимо указать направление вращения шпинделя.

Коррекция инструмента позволяет  компенсировать износ инструмента  и разницу в его установки, т. е. разницу между рассчитанным и действительным положением инструмента. Коррекция инструмента — это  линейное перемещение его по координатам X и Z, осуществляемое по команде с  пульта ЧПУ, на величину, набираемую оператором на корректорах. Это перемещение   лежит   в   пределах 

 от   —

—        99,99 до  +99,99 мм по оси Z

и от  —

—        49,995 до +49,995 мм по оси X.

Таким образом, перемещения  инструмента в процессе коррекции  являются линейными и происходят в кадрах с линейными перемещениями. Для ввода коррекции  инструмента  необходимо запрограммировать функцию L, разрешающую ввод коррекции и имеющую два разряда. Старший разряд обозначает возможность ввода коррекции. При программировании вводят коррекцию по оси X, коррекцию по оси Z; коррекцию по осям X и Z одновременно. Младший разряд предназначен для выбора номера корректора.