Числовое программное управление (далее в тексте ЧПУ) представляет собой комплекс технических средств, в автоматическом режиме управляющих металлообрабатывающими станками. ЧПУ введено в промышленности для того, чтобы исключить или хотя бы минимизировать довольно критичный с точки зрения производительности фактор – человеческий. Да и с позиций качества применение автоматики намного выигрышнее использования человеческого труда.
Такие эффекты обусловлены самой природой числового программного управления, принципом его действия, в основе которого лежат следующие составляющие.
- Получение информации о техпроцессе.
- Анализ полученных данных.
- Принятие решения в соответствии с программой.
- Выполнение манипуляций согласно принятому решению.
В особо ответственных случаях окончательные решения остаются за человеком, а робот лишь рекомендует те или иные действия для продолжения металлообработки, но поскольку львиную долю аналитической работы всё же выполняет автоматика, такие системы чрезвычайно производительны, хотя в них и присутствует влияние человеческого фактора.
Получение информации
За получение данных об обработке металлических заготовок в системах ЧПУ отвечают многочисленные датчики – оптические, электромеханические, магнитные и так далее. Эти компоненты считывают разнообразные параметры, такие как линейные размеры заготовки, положение инструмента, скорости вращений и продольных перемещений частей станка. В шлифовальном и хонинговальном оборудовании датчики контролируют шероховатость обрабатываемых поверхностей.
Датчики являются первым звеном числового программного управления, от которого зависит точность решений, принимаемых в дальнейшем. Если данные элементы функционируют исправно, то выдают достоверную информацию. Это приводит к тому, что данные на стадии обработки правильно интерпретируются, и даёт возможность избегать ошибок при выборе технологических сценариев.
Анализ информации
Системы ЧПУ оказываются более эффективными в сравнении с оператором-человеком не столько потому, что автомат тратит в тысячи раз меньше времени на получение информации о техпроцессе, чем рабочий-станочник, сколько по причине более быстрой обработки полученных данных.
Скорость анализа информации зависит от следующих характеристик числового программного управления:
- архитектура микрокомпьютера;
- параметры операционной системы;
- тактовая частота процессора;
- пропускная способность информационных шин.
Немаловажную роль играет программа, согласно которой аппаратная часть обрабатывает данные. Если разработчики алгоритма не допустили ошибок при написании программы, а, напротив, оптимизировали её код и не использовали ненужных решений, то время анализа информации сократится до минимума, и в этом случае ЧПУ и будет обладать тем быстродействием, которое необходимо для качественной и скоростной металлообработки.
Принятие решений
Под принятием решений в данном случае понимается выработка и передача команд исполнительным устройствам, напрямую управляющим функциональными частями станка – шпинделями, суппортами, инструментальными головками и так далее. Такими устройствами в оборудовании с ЧПУ обычно являются сервоприводы на основе пневматики и (реже) гидравлических двигателей.
Частью системы принятия решений является так называемая обратная связь, по которой центральный процессор получает от исполнительных устройств отчёт о правильности выполнения его команд. Если данные, пришедшие по обратной связи, сигнализируют о неправильном исполнении указаний микропроцессора, то осуществляется автоматическая коррекция, и параметры техпроцесса приводятся в соответствие настройкам главного алгоритма ЧПУ.
