Функционирование системы ЧПУ

Функционирование всей системы станка осуществляется по управляющей программе. Программист создает управляющую программу, в которой содержится закодированная информация о траектории и скорости перемещения исполнительных органов станка, частоте вращения шпинделя и другие данные, необходимые для выполнения обработки. Подсистема управления читает эту программу, расшифровывает ее и вырабатывает траектории перемещения исполнительных органов.

Рассмотрим простейший вариант – перемещение вдоль одной оси.

Траекторию перемещения можно представить в виде графика, который показывает, в какой точке должен находиться исполнительный орган станка через определенные промежутки времени. В соответствии с траекторией перемещения подсистема управления посылает на соответствующий двигатель строго определенное количество электрических импульсов. Двигатель вращает ходовой винт, и исполнительный орган станка перемещается в указанную позицию (координату). Датчики обратной связи отправляют в подсистему управления информацию о действительной позиции исполнительного органа. Происходит сравнение фактической и требуемой (теоретической) позиций. Если между ними есть разница (ошибка перемещения), то подсистема управления посылает скорректированное на величину ошибки число электрических импульсов на двигатель. Этот процесс повторяется непрерывно, пока исполнительный орган станка не достигнет заданной позиции. При перемещении исполнительного органа всегда возникают ошибки. Главное, чтобы ошибки были настолько малы, что ими можно было бы пренебречь.

Линейная интерполяция.

Пусть требуется переместить рабочий стол прямолинейно, но не параллельно ни одной из осей станка (рис. 2.13). (!!!обработка конуса)

Рис. 2.13. Требуемая и фактическая траектория исполнительного органа

Для того чтобы выполнить такое перемещение, система ЧПУ вынуждена строить между точками 1 и 2 множество опорных точек и двигать рабочий стол по этим точкам «ступенчато», попеременно включая подачу то по одной оси, то по другой. При этом нужно поддерживать такое соотношение скоростей движения по осям, чтобы траектория перемещения соответствовала заданной траектории. Работу по расчету этих промежуточных опорных точек выполняет специальное устройство, входящее в состав подсистемы управления, – интерполятор. Он непрерывно в соответствии поддерживает функциональную связь между опорными точками и оценивает отклонения от заданной траектории, стремясь свести их к минимуму. Величина отклонения полученной «ступенчатой» траектории будет равна или кратна цене импульса системы ЧПУ. Так как в современных станках разрешение системы ЧПУ приближается к 1 мкм, то получаемое перемещение можно рассматривать как гладкое.

Круговая интерполяция.

Если необходимо выполнить перемещение по дуге, то интерполяция будет круговой (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схема круговой интерполяции

В случае перемещения по дуге выполняется так называемая линейная аппроксимация дуги, то есть замена дуги маленькими прямолинейными отрезками. Поэтому исполнительный орган станка также будет двигаться по «ступенчатой» траектории, которая при малой дискрете будет казаться абсолютно гладкой.