Система позиционного числового программного управления

Позиционным управлением называют управление, позволяю­щее осуществлять перемещение исполнительных органов станка от одной точки к другой по заданным координатам, где будет происходить обработка. Это управление применяется в расточ­ных и сверлильных станках. Разновидностью позиционного управления является линейное (прямоугольное) управление, при котором обработка происходит только по траекториям, парал­лельным направляющим станка. Такое управление имеет место на токарных станках для обработки ступенчатых валиков или на фрезерных станках для обработки заготовок с прямоуголь­ными контурами.

Позиционные системы, применяемые в многооперационных станках расточно-сверлильно-фрезерной группы, позволяют про­изводить как позиционирование, так и фрезерование параллель­но направляющим. Эти системы имеют до пяти управляемых по программе перемещений с одновременным управлением двумя перемещениями, например стола и салазок (крестового стола). Поскольку траектория движения крестового стола при позиционировании может быть произвольной, то стол и салазки движутся одновременно, причем скорости перемещений не связаны функ­циональной зависимостью.

Так как при обработке деталей затраты времени на переме­щение стола для установки в рабочее положение составляют су­щественную часть вспомогательного времени, желательно осу­ществлять установочные перемещения с возможно большей скоростью и минимальной затратой времени на остановку. Сохра­нение высокой скорости вплоть до прихода стола в конечное по­ложение нецелесообразно, так как возникающие в результате этого при выключении подачи силы инерции могут привести к перебегу стола далеко за требуемое положение или к созданию нежелательных напряжений в цепи подачи. В связи с этим необ­ходимо обеспечить замедление скорости перемещения стола пе­ред его остановкой. У большинства систем рассматриваемого типа предусматривается ступенчатое снижение скорости переме­щения стола: быстрое перемещение на большей части пути и медленное (для точной установки) на оставшемся участке, пред­шествующем достижению столов конечного положения. Большей частью переход от большой скорости к медленной производится не сразу, а постепенно — с двух-трех и даже четырехступенчатым снижением скорости перемещения. Скорость ускоренного хода ограничивается необходимостью обеспечить минимальный износ трущихся поверхностей соответствующих элементов станка, но непрерывно возрастает и в современных станках достигает 4000—30 000 мм/мин.

Скорость точного перемещения выбирается исходя из усло­вия возможности мгновенного прекращения движения станка после прихода в требуемое положение, с обеспечением необходи­мой точности остановки. В выполненных конструкциях станков с позиционным программным управлением скорость этого пере­мещения составляет 0,2—3 мм/мин и определяется точностными и динамическими характеристиками станка и привода.

Получение различной скорости при ускоренном и установоч­ном перемещениях достигается различными способами. Большей частью в этих целях система позиционного управления имеет регулируемый привод с большим диапазоном регулирования ско­рости (до 2000—5000) в сторону уменьшения от номинальной. Иногда применяются два двигателя: один — основной для осу­ществления быстрых перемещений и другой (большей частью постоянного тока и, реже, переменного тока или шаговый) для осуществления установочного перемещения.

В зависимости от требуемой точности позиционирования применяются различные методы остановки стола в рабочее положение. Если точность остановки стола не имеет значения, например, при фрезеровании с выходом фразы за плоскость детали, применяется торможение со скорости холостого перемещения до полного останова без промежуточных ступеней (рис. 3.1, а) с недобегом либо перебегом. С применением ступенчатого торможения точность позиционирования повышается и приближается к ве­личине одно - двух дискрет отсчета отсчетно-измерительной систе­мы (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1 Схемы изменения скоростей (F) перемещения стола при позиционировании:

а — грубое позиционирование; б — точное ступенчатое позиционирование для подхода с разных сторон; в — точное ступенчатое позиционирование для подхода всегда с одной стороны

Для исключения влияния люфтов, натяга ходового винта и перекоса стола в направляющих на точность позиционирования стола и для получения более высокой точности позиционирова­ния подвод стола к заданной координате производят всегда с одной стороны. При движении в противоположном направле­нии стол на ускоренном ходу или большой подаче проходит за­данную координату, после чего подается команда на реверс привода и осуществляется окончательное позиционирование в требуемом направлении (рис. 3.1, в).

Для того чтобы достигнутое точной установкой положение стола не было нарушено действием сил резания, на многих стан­ках предусмотрен зажим стола в рабочей позиции. Для снятия напряжений кинематической цепи, приводящих к смещению ис­полнительного органа после его остановки, применяются различ­ные способы. К ним относятся реверс привода подачи на величи­ну, соответствующую внутренним напряжениям и равную части люфта, освобождение опор силовых элементов привода или осциллирующая составляющая в подаче.