Требования технологичности

5.1.3.25 5.6.1 Конструкция УЧПУ должна обеспечивать взаимозаменяемость одноименных ТЭЗ и блоков, входящих в УЧПУ, а также доступ ко всем элементам и сборочным единицам, требующим замены или регулирования в процессе эксплуатации. Замена элемента, ТЭЗ или блока другим такого же типа не должна требовать регулиро­вания в функциональных частях УЧПУ, кроме случаев, определенных инструкцией по эксплуатации.

5.1.3.26 Периодичность и объем технического обслуживания устанавливают в технических доку­ментах на УЧПУ конкретного типа в пределах, предусмотренных коэффициентом технического использования УЧПУ конкретного типа.

Ремонт УЧПУ следует осуществлять путем замены отказавшего узла на исправный, для чего должна быть обеспечена взаимозаменяемость ТЭЗ и комплектование ими ЗИП.

21. Конструктивные требования. Требования безопасности.

Конструктивные требования

- Конструкция УЧПУ и их составных частей должна учитывать эргономические и эстети­ческие требования, предъявляемые к внешнему виду и форме УЧПУ.

Номенклатура эргономических показателей — по РД 50—149 |3|. эстетических — по РД 50—6414].

- Степень зашиты, обеспечиваемая оболочкой УЧПУ. устанавливается в технических до­кументах на УЧПУ конкретного типа в зависимости от типа станка и конструктивного исполнения УЧПУ и выбирается по ГОСТ 12.2.009 и ГОСТ 14255.

Степень зашиты со стороны пульта управления должна быть не ниже IP54.

- Обозначение степеней защиты, обеспечиваемых оболочками, по ГОСТ 14254.

- Основные габаритные и установочные размеры печатных плат, блоков, типовых элемен­тов замены и блочных каркасов следует унифицировать с габаритными размерами встраиваемых в УЧПУ средств вычислительной техники и рекомендуется выбирать по ГОС Т 2X601.2 и ГОСТ 28601.3.

Конструкцию и размеры шкафов УЧПУ рекомендуется устанавливать по ГОСТ 20504.

- В УЧ ПУ должна быть предусмотрена защита, исключающая аварийную ситуацию объекта управления при нарушениях работоспособности УЧПУ.

Отказы УЧПУ, приводящие к искажению выходной информации, выдаваемой на управляемые станки, должны своевременно обнаруживаться защитой и приводить к прекращению работы обо­рудования с УЧПУ.

- В УЧПУ должны быть предусмотрены средства обнаружения ошибок в управляющей программе и неправильных действии оператора, обеспечивающие выдачу необходимых сообщений оператору.

- В УЧПУ должны быть предусмотрены средства контроля и индикации для определения превышения граничных режимов работы элементов (блоков) УЧПУ. обеспечивающие выдачу необ­ходимых сообщений оператору.

5.7.S Признаки диагностируемых неисправностей и способы их устранения устанавливают в эксплуатационной документации на УЧПУ конкретного типа.

5.7.9 Графические символы, применяемые на пультах управления УЧПУ, — по ГОСТ 24505.

Требования безопасности

5.1.3.27 Общие положения - по ГОСТ 12.1.003, ГОСТ 12.1.038, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ 12.2.009, ГОСТ 12.2.049. ГОСТ 21552, ГОСТ 22789, ГОСТ 274S7*.

- Специальные требования по безопасности по каждому виду станков с УЧПУ должны быть оговорены в технических документах на эти станки и в технических документах на УЧПУ для них.

- Эксплуатационная документация на УЧ ПУ конкретного типа должна содержать указания по безопасным приемам работы при техническом обслуживании УЧПУ, правила подключения УЧПУ к шине заземления и сети.

- Исполнение УЧПУ по способу защиты человека от поражения электрическим током должно выбираться по ГОСТ 12.2.007.0, раздел 2, и устанавливаться в технических документах на УЧПУ конкретного типа, а при исполнении УЧПУ в виде отдельных блоков — для каждого блока.

6.2 Общие требования

6.2.24 УЧПУ должны обеспечивать сигнализацию включенного состояния, режима работы и признака неисправности.

6.2.25 В УЧПУ должен быть предусмотрен вводной выключатель подключения питания УЧПУ.

6.2.26 Октавные уровни звуковой мощности УЧПУ не должны превышать значений, получен­ных пересчетом октавных уровней звукового давления для постоянных рабочих мест и рабочих зон в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.003.

22. Комплектность и маркировка УЧПУ.

В комплект УЧПУ должны входить:

- собственно УЧПУ (комплект физических блоков и элементов, определяемый техническим документом);

* запасные части и принадлежности, номенклатура и количество которых должны быть установлены в технических документах на УЧПУ конкретного типа;

* комплект монтажных частей (при необходимости), состав которого должен быть указан в технических документах на УЧПУ конкретного типа;

* носители данных (установочных в УЧПУ) с занесенным базовым и функциональным программным обеспечением и контрольно-диагностической программой;

* измерительные преобразователи перемещений, датчики контроля технологических режимов обработки, блоки управления приводами (по заказу);

* конструкторская документация на предьявительский комплект технологического программного обеспечения при разработке технологического программного обеспечения заказчиком (по требованию заказчика);

* инструкция по составлению управляющих программ и инструкция по программированию электроавтоматики, включая матобеспечение для ПЭВМ с описанием работы для подготовки программ электроавтоматики и программ управления осей;

- инструкция по эксплуатации УЧПУ;

- носители данных и технические средства для перезаписи базового и функционального программного обеспечения в запоминающее устройство УЧПУ (по заказу);

- прибор подготовки внешнего носителя, если носитель нельзя подготовить на ПЭВМ типа 1ВМ (по требованию заказчика);

- эксплуатационная документация по ГОСТ 2.601 и в соответствии с техническими документами на УЧПУ.

Маркировка и упаковка

К.1 Маркировка УЧПУ должна содержать:

- полное наименование исполнения (шифр) устройства:

* товарный знак или наименование предприятия-изготовителя:

- порядковый номер УЧПУ:

- год изготовления;

- номинальное напряжение, частоту и род тока питающей сети;

- номинальную потребляемую мощность в вольт-амперах;

- обозначение степени зашиты, обеспечиваемой оболочкой УЧПУ.

Способ и место нанесения маркировки следует указывать в технических документах на УЧПУ конкретного типа.

23. Прямоугольная система координат. Движение по оси Z.

2.1 Ось Z (за исключением случая, указанного в п. 2.5) определяется по отношению к шпинделю главного движения, то есть шпинделя, вращающего инструмент в станках сверлильно-фрезерно-расточной группы или шпинделя, вращающего заготовку в станках токарной группы.

2.2. При наличии нескольких шпинделей следует выбрать один из них в качестве основного, предпочтительно перпендикулярный к рабочей поверхности стола, на котором крепится заготовка.

2.3. При неповоротной оси основного шпинделя одну из трех осей стандартной трехкоординатной системы, параллельную оси шпинделя, следует принять за ось Z.

2.4. В тех случаях, когда ось основного шпинделя может быть повернута, следует:

если она может находиться только в одном положении параллельно одной из осей стандартной трехкоординатной системы - эту стандартную ось принимают за ось Z;

если она может находиться в нескольких положениях, параллельных различным осям стандартной трехкоординатной системы, за ось Z принимают стандартную ось, предпочтительно перпендикулярную к рабочей поверхности стола, на котором крепится заготовка.

2.5. При отсутствии шпинделя в станке ось Z должна быть предпочтительно перпендикулярна к рабочей поверхности стола.

2.6. Движение по оси Z в положительном направлении должно соответствовать направлению отвода инструмента от заготовки.

24. Прямоугольная система координат. Движение по оси X.

3.1. Ось X должна быть расположена предпочтительно горизонтально и параллельно поверхности крепления заготовки.

3.2. На станках с невращающимся инструментом и заготовкой, например, строгальных, ось X должна быть положительна в направлении главного движения и параллельна ему.

3.3. На станках с вращающейся заготовкой, например, токарных, движение по оси X направлено по радиусу заготовки и параллельно поперечным направляющим. Положительное движение по оси X происходит, когда инструмент, установленный на главном резцедержателе поперечных салазок, отходит от оси вращения заготовки.

3.4. На станках с вращающимся, инструментом, например, фрезерных, сверлильных:

при горизонтальной оси Z положительное перемещение X направлено вправо, если смотреть от основного инструментального шпинделя к изделию;

при вертикальной оси Z положительное перемещение по оси X направлено вправо для одностоечных станков, если смотреть от основного инструментального шпинделя на стойку, а для двухстоечных станков, если смотреть от основного инструментального шпинделя на левую стойку.

25. Прямоугольная система координат. Движение по оси Y.

5.1. Положительное направление движения по оси Y следует выбирать так, чтобы ось Y вместе с осями Z и X образовывала правую прямоугольную систему координат

26. Прямоугольная система координат. Вращательные движения A,B,C.

5.1. Буквами А, В и С следует обозначать вращательные движения вокруг осей параллельных соответственно X, Y и Z.

5.2. Положительные направления А, В и С должны совпадать с направлением завинчивания винтов с правой резьбой в положительных направлениях осей соответственно X, Y и Z (см. чертеж).

27. Дополнительные оси прямоугольной системы координат.

7.1. Прямолинейное движение

7.1.1. Если дополнительно к основным (первичным) прямолинейным движениям X, Y и Z имеются вторичные движения параллельно им, их следует обозначать соответственно U, V и W.

Если дополнительно имеются третичные движения, параллельные им, их следует обозначать соответственно Р, Q и R.

Если дополнительно имеются прямолинейные движения, которые не параллельны или могут быть не параллельны X, Y или Z, их следует обозначить по выбору U, V, W, P, Q или R.

Примечание. Для горизонтально-расточного станка движение ползушки радиального суппорта следует обозначать буквами U или Р, если эти буквы не заняты при обозначенном перемещении стола X, так как в этом случае движение резца, хотя и близкое к шпинделю, является наклонным.

7.1.2. Первичные, вторичные и третичные движения рабочих органов станка определяются предпочтительно в соответствии с удаленностью этих органов от основного шпинделя.

Примечания:

а) Для радиально-сверлильного станка движение гильзы шпинделя и траверсы следует обозначать соответственно буквами Z и W.

б) Для токарно-револьверного станка движения резцовых салазок и салазок револьверной головки, расположенных дальше от шпинделя, следует обозначать соответственно буквами Z и W.

в) Для станков с двумя функционально одинаковыми рабочими органами, управляемыми от двух независимых двухкоординатных устройств ЧПУ (например, для токарных станков с функционально одинаковыми двумя шпинделями и суппортами) оси координат для обоих одинаково работающих органов (например, суппортов) следует обозначать одинаково - буквами Z и X.

7.2. Вращательное движение

Если дополнительно к первичным вращательным движениям имеются вторичные вращательные движения, параллельные или непараллельные А, В и С, их следует обозначать D и Е.

7.3. Примеры обозначений основных и дополнительных осей координат и положительных направлений движений в металлорежущих станках с ЧПУ приведены в справочном приложении к настоящему стандарту.

28. Системы координат станков токарной и расточной группы.

29. Системы координат станков токарной и расточной группы.

30. Системы координат станков фрезерной и строгальной группы.

31. Системы координат шлифовальных и заточных станков.

32. Внешние связи со станком.

33. Требования предъявляемые к группам внешних связей.

34. Сигналы обмена между станком и УЧПУ.

35. Сигналы обмена между УЧПУ и станком.

36. Символы на пультах управления.

37. Архитектура систем управления типа PCNC.

Семейство систем фирмы NUM (Франция, в составе концерна Schneider,Германия) построено по принципу многопроцессорных CNC-систем, т.е. с ЧПУ-процессором, процессором программируемого контроллера автоматики и графическим процессором (рис. 1). Система NUM может быть оснащена пассивным терминалом или промышленным компьютером с операционной системой Windows 98. Семейство представлено компактными, а так же и модульными версиями, которые различаются числом координат (и возможностью формировать независимые каналы ЧПУ из координатных групп),использованием традиционных аналоговых или автономных цифровых следящих приводов, подключенных к оптоволоконной сети, а также числом входов-выходов электроавтоматики и использованием удаленных (сетевых)входов-выходов.

Вычислительная мощность систем NUM исключительно высока, и этим объясняется широкий набор их функциональных возможностей. Так, предусмотрены сплайновый и полиномиальный (до пятого порядка) алгоритмы интерполяции, пяти-девятикоординатная интерполяция, пятикоординатная коррекция инструмента, одновременная работа по двум различным

управляющим программам, ЗБ-графика и др. В системах с терминальным компьютером возможна адаптация интерфейса оператора к запросам конечных пользователей, диалоговое программирование с помощью инструментальных систем PROGRAMMILL и PROGRAMJTURN.

Фирма Allen Bradley в составе концерна Rockwell (США) выпускает широкое семейство систем ЧПУ: от традиционной CNC (модель 9/440) до систем CNC с персональным компьютером в качестве терминала (модель 9/260(290)) и систем класса PCNC (модель 9/РС). Последняя модель (рис. 2) выполнена по вполне классической схеме: специализированный промышленный компьютер с Windows NT операционной системой и возможностью разрабатывать пользовательские приложения на Visual Basic (функции прикладного интерфейса API опубликованы); PCI - одноплатный ЧПУ-3 компьютер, выполняющий все функции ядра, включая программно-реализованный контроллер электроавтоматики. Программирование и редактирование контроллера осуществляются через общий для всей системы терминал.

38. Архитектура систем управления типа PCNC-2.

К этому классу принадлежат системы фирм ANDRON и BoschRexroth (Германия). Система ЧПУ фирмы ANDRON относится к полному двухкомпьютерному варианту. Ее структура представлена на рис. 3 в виде набора модулей: терминального компьютера, ЧПУ-компьютера, панели оператора и монитора, удаленных входов-выходов программируемого контроллера,

одной или нескольких групп цифровых (SERCOS) приводов подачи и главного привода. Аппаратура системы практически полностью состоит из покупных компонентов и плат. В силу этого обстоятельства фирма ANDRON не скрывает деталей аппаратной реализации, и эта реализация весьма представительна для двухкомпьютерных версий систем ЧПУ других фирм.

В состав терминального компьютера входят: материнская плата с Celeron-процессором и интегрированными контроллерами SCSI, VGA, TFT, IDE; многофункциональная интерфейсная плата MFA с памятью CMOSROM (связь с внешним модемом; транспьютерный контроллер коммуникационного канала, связывающего терминальный и ЧПУ-компьютеры). Все платы установлены на пассивной ISA-шине, при этом предусмотрена установка дополнительных (по заказу) резервных плат: внутреннего модема, сетевой платы, SCSI-платы. Для специальных задач возможна установка PCI-плат.

В состав ЧПУ-компьютера входят: материнская плата с Celeron-процессором; плата МЮ (Main Input-Output) поддержки как коммуникационного интерфейса с терминальным компьютером (со скоростью 10 Мбит/с), так и интерфейса маховичка ручного перемещения; плата программируемого контроллера с интерфейсом InterBus-S (с циклом 4 мс для 1024 входов-выходов); одна или несколько плат SERCOS-интерфейса (с микросхемой SERCON410-В). Все платы установлены на пассивной ISA-шине. Каждый SERCOS-интерфейс обслуживает (с периодичностью 0,5 мс) одну группу из трех автономных приводов подачи и одного привода шпинделя. Приводы одной группы включены в кольцевую оптоволоконную сеть. В платформе системы ЧПУ фирмы ANDRON аппаратный уровень расположен под операционной системой Windows NT в терминальном компьютере и оригинальной операционной системой реального времени в ЧПУкомпьютере. На прикладном уровне терминальный компьютер открыт для разнообразных приложений и специальных диалогов конечного пользователя которые можно назвать САМ-приложениями. Для построения САМ-приложений предусмотрен инструментальный язык ANLOG-C, обеспечивает доступ к функциям ядра в ЧПУ-компьютере.

Система ЧПУ (Typ3.osa) фирмы BoschRexroth построена на основе высокопроизводительных компьютеров (классический двухкомпьтерный вариант) и обладает исключительно мощным набором функций

Терминальный компьютер имеет операционную систему Windows NT, а ЧПУ-компьютер - операционную систему UNIX. Связь

..рационных сред осуществляется с помощью протоколов TCP/IP, что допускает удаленное размещение терминала и работу нескольких терми налов с одним ЧПУ-компьютером. В свою очередь ЧПУ-компьютер предполагает многоканальную работу более чем с одной управляющей программой. Прикладное математическое обеспечение терминального компьютера и прикладное математическое обеспечение ядра в ЧПУ-компьютере окружены оболочкой из нескольких сот интерфейсных API-функций (Application Programming Interface), которые предоставляют конечным пользователям возможность разрабатывать собственные приложения и расширения. В оболочку терминального компьютера включена мощная DLL-библиотека NCS (Numerical Control System) классов объектов, «покрывающая» API-функции, делающая разработку дополнительных приложений более простой и комфортной. В остальном состав прикладного математического обеспечения традиционен; впрочем, можно отметить хорошо проработанный программно-реализованный контроллер электроавтоматики и несколько очень интересных приложений. Среди них отладчик высокоуровневых управляющих программ, логический анализатор для удаленного контроля программируемых контролеров, осциллограф для анализа динамики следящего привода, в том числе и с помощью рассчитываемых здесь же частотных характеристик.

39. Архитектура систем управления типа PCNC-3.

Типичным представителем систем этого класса является система фирмы DeltaTau (Великобритания). Она относится к двухкомпьютерному варианту, но такому, при котором ЧПУ-компьютер выполнен в виде отдельной платы РМАС (Programmable Multi-Axes Controller), устанавливаемой на ISA (или РС1)-шине терминального персонального компьютера (рис. 5).

Терминальный компьютер с Windows NT операционной системой выполняет классические функции терминальной задачи и функции интерпретатора управляющих программ. Одноплатный ЧПУ-компьютер РМАС(процессор Motorola 56300) решает геометрическую и логическую задачи[2, 3], выполняя функции интерполятора, контроллера управления приводами (подачи и шпинделя), программно-реализованного контроллера электроавтоматики.

Интерполятор обеспечивает все виды интерполяции (включая сплайновую), разгоны и торможения, опережающий просмотр кадров Look Ahead, циклическое формирование управляющих воздействий с периодом 440 мкс (в этом же периоде в фоновом режиме работает и контроллер электроавтоматики). Контроллер приводов способен управлять 32 координатными осями, сгруппированными в 16 координатных систем; он принимает сигналы позиционных датчиков обратной связи, замыкает позиционные контуры, выполняет функции ПИД-регулятора, имитирует в цифровом виде сигналы обратной связи по скорости, вырабатывает (в цифровом виде) широтно-импульсный сигнал для приводов подачи и сигнал ±10В для привода главного движения. Программно-реализованный контроллер электроавтоматики поддерживает параллельное управление 64 циклами электроавтоматики.

Выходные сигналы (для управления приводами и электроавтоматикой) поступают в кольцевой оптоволоконный канал (со скоростью передачи данных 125 Мбит/с) для дистанционного управления своими объектами. Принимающим устройством служит интеллектуальный периферийный терминал Macro-станция (Motion and Control Ring Optical). Допустимо включение в кольцо нескольких таких терминалов. Терминал замыкает скоростные контуры восьми приводов и принимает сигналы ограничителей рабочей зоны и датчиков нулевых точек координатных систем (в блоках ACS), фор-

мирует сигналы управления двигателями любого типа (асинхронными, постоянного тока и др.) с помощью блока Quad Amplifier (для управления четырьмя двигателями общей мощностью до 25 кВт). Другая функция периферийного терминала - управление электроавтоматикой через модули оптоизолированных входов-выходов. Набор модулей фирмы DeltaTau (PMAC и Macro) ориентирован на построение собственных систем ЧПУ у конечных пользователей, на долю которых остается разработка терминальной задачи, и интерпре татора в среде промышленного персонального компьютера. Однако сами модули являются для конечного пользователя «черными ящиками» и их архитектура закрыта.

40. Архитектура систем управления типа PCNC-4.

41. Система ЧПУ с объектно-ориентированным интерфейсом.

42. Системы SCADA.

-являются неизменным компонентом автоматических, интеллектуальных систем

43. Модульная архитектура системы ЧПУ типа PCNC.

44. Интерполяция. Виды интерполяции.

45. Алгоритм интерполяции по методу оценочной функции.

46. Алгоритм интерполяции по методу прогнозов и оценок.

47. Алгоритм интерполяции по таблично аналитическому методу.

48. Интерполятор. Структурная схема интерполятора.

49. Схема работы интерполятора.

50. Гибкие производственные системы.

Все возрастающее многообразие про­изводимой продукции является кос­венной причиной заметного сокра­щения партий каждой серии изделий, что неизбежно приводит к росту тех­нологических затрат. Типичным при­мером можно считать автомобильную отрасль, где отмечается стремительное увеличение числа моделей и их вари­антов. В связи с необходимостью изго­товления великого множества самых разнообразных деталей традиционные автоматизированные поточные линии | перестают быть экономичными.

Гибкие производственные системы таенных систем позволяют производить обработку раз­ных заготовок одной серии в любом количестве и в любой последовательности.

При этом, даже в случае небольших партий изделий, затраты на изготов­ление сравнимы с таковыми в крупносерийном производстве.

В зависимости от универсальности и производительности различают (рис. 601):

-гибкие производственные модули,

-гибкие производственные участки,

-гибкие поточные линии.

Гибкая производственная система состоит из трех основных ком понентов

-одного или нескольких унифицированных обрабатывающих блоков

-систем транспортировки инструментов и заготовок.

-ВМ прямого числового программного управления в качестве управляющего устройства.

Таким образом, гибкие производственные системы позволяют экономично производить разные изделия одной серии в любой последовательности. Речь идет, следователей, ₀ произвольно выбираемом техническом маршруте.

51. Гибкий производственный модуль.

Производственные модули Центром гибкого производственного модуля является отдельный станок с ЧПУ, например многоцелевой агрегат, дополнительно оснащенный металло­обрабатывающими станками, механизмами смены поддонов и транспортной системой для инструментов и заготовок (рис. 603).

По экономическим причинам оснащение отдельного производственного модуля более объемными накопителями для инструментов порой оказыва­ется нецелесообразным. Лучше оставить уже существующий нако­питель с его небольшой емкостью, а прочие необходимые инструменты заби­рать из расположенного в центре инструментального магазина.

В течение машинного времени манипуляторы извлекают уже использо­ванные инструменты из накопителей и заменяют их новыми из центрального инструментального магазина. При больших партиях изделий и комплексных задачах обработки можно, используя кассетный накопитель, заменять сразу целые узлы — передние бабки и многошпиндельные головки. Правда это тре­бует определенных затрат на решение задач по организации производства, с чем может справиться только относящееся к данному модулю автономное вы­числительное устройство.

Гибкие производственные модули на базе обрабатывающего центра целе­сообразно используют в качестве накопителя инструментов известную систе­му перемещения поддонов.

Зажим заготовок может осуществляться как вручную (силами оператора), так и автоматически (с помощью специального устройства перемещения и подачи деталей). В ходе процесса заго­товки сортируются таким образом, что­бы на каждую деталь приходилось по одному зажимному приспособлению.

Общий цикл прохождения поддо­нов может превышать продолжитель­ность рабочей смены, так как гибкий производственный модуль способен функционировать без вмешательства оператора.

Понятно, что это требует наличия определенного контрольно-измеритель- ного оборудования, в частности, для:

-измерения инструментов в пределах машины,