Измерение инструмента
Данные о длине и радиусе инструмента, необходимые для коррекции на размер инструмента, могут быть получены автоматически. Для этого станок должен быть оснащён датчиком для измерения инструмента. Такие датчики бывают контактные и лазерные. Измерение инструмента производится циклом и в зависимости от заданных параметров решает задачу измерения, проверки или контроля. При измерении полученные данные заносятся в таблицу инструментов, и инструмент считается новым, заточенным, не изношенным. При проверке оценивается разница между данными, полученными ранее, при измерении, и новыми. Если разница в размерах инструмента допустима, она сохраняется в таблицу инструментов в виде «износа», поправки к размерам. В противном случае выдаётся сообщение об ошибке. При контроле содержимое таблицы инструментов не меняется, а новые данные передаются в управляющую программу через переменные, доступные средствами макроязыка, и используются по усмотрению автора программы.
Измерение эталонного инструмента позволяет скомпенсировать температурные расширения размеров станка.
Лазерные системы изменения инструмента, кроме того, имеют возможность проверить наличие и целостность всех режущих кромок инструмента.
Интерполяция
Под интерполяцией понимают согласованное движение координат по стандартному участку траектории, в отличие от позиционирования, когда координаты движутся независимо. Для движения по заданной траектории с участием нескольких координат необходимо, чтобы все координаты одновременно начали движение, за равное время разогнались, каждая до своей скорости, за равное время затормозили и одновременно пришли в заданную точку. Простейшим видом интерполяции является линейная, когда подача по каждой координате вычисляется пропорционально перемещению по ней. Линейная интерполяция обеспечивает траекторию в виде прямой, если в движении участвуют не более трёх линейных координат. Все УЧПУ выполняют круговую интерполяцию, представляющую собой дугу окружности в одной из трёх плоскостей вокруг заданного в управляющей программе центра. Различают круговую интерполяцию по и против часовой стрелки. Для трёх линейных осей применяют линейно-круговую интерполяцию, когда две координаты описывают окружность, а третья движется линейно. Получается спираль. Интерполяционная формула для взаимодействия координат может быть любой, например, степенной многочлен.
Кроме стандартных (линейной, круговой и линейно-круговой) интерполяций УЧПУ FMS-3000 имеет встроенные интерполяционные функции для круговой интерполяции в пространстве и сплайна. Макропрограммирование даёт возможность создания собственных интерполяционных формул.
Компенсация погрешностей
УЧПУ серии FMS обеспечивают компенсацию следующих видов погрешностей станка.
-
Компенсация постоянного люфта. При каждом реверсе оси к текущему положению добавляется или вычитается постоянная величина люфта, что позволяет выбрать люфт на минимальное время.
-
Компенсация люфта, зависящего от положения оси. При каждом реверсе оси добавляется или вычитается величина люфта для данного текущего положения оси.
-
Компенсация накопленной погрешности. К текущему положению оси, полученному с датчика, добавляются данные из таблицы погрешностей, соответствующие положению оси. Таблица составляется с заданным шагом. Данные для точек между шагами рассчитываются линейно.
-
Компенсация погрешности от положения другой оси. К текущему положению оси, полученному с датчика, добавляются данные из таблицы погрешностей, соответствующие текущему положению другой оси. Таблица составляется с заданным шагом. Данные для точек между шагами рассчитываются линейно.
Координаты
Перемещение инструмента или обрабатываемой детали на станках с ЧПУ осуществляется изменением положения координат.
В трёхмерном пространстве для задания положения одного тела относительно другого (в нашем случае – детали относительно инструмента) необходимо шесть координат – три линейных (Декартова система) и три угла поворота. В ЧПУ линейные координаты обозначают буквами X, Y, Z , а круговые – A, B, C. Ось вращения шпинделя станка (главное движение) стандартно параллельна оси Z. Оси вращения круговых координат A, B, и C параллельны соответственно линейным осям X, Y и Z. Если на станке обработка идёт за счет того, что инструмент или деталь вращаются шпинделем, круговая координата, чья ось параллельна оси шпинделя, не имеет смысла. Для того чтобы просверлить отверстие в любой точке шара, достаточно 5 координат, а чтобы поставить на шаре печать, нужно 6 – добавляется угол поворота печати вокруг собственной оси. Поэтому станки с одним шпинделем имеют не более 5 независимых осей.
УЧПУ FMS-3000 в стандартной поставке имеет до 5 интерполируемых координат. При заказе их число может быть увеличено по потребности. Названия осей, их положение в Декартовой системе, направления отсчёта, программные ограничения и многое другое задаётся параметрами.
Коррекция на размер инструмента
Управляющая программа описывает контуры детали, а УЧПУ управляет движением инструмента. Поскольку инструмент имеет отличные от ноля размеры и резание производится разными его точками, траектория его движения не совпадает с контуром детали. Для удобного учёта размеров инструмента предназначен набор функций коррекции. Различают коррекцию на длину и коррекцию на радиус инструмента. Коррекция на длину представляет собой смещение вдоль одной координатной оси, а коррекция на радиус обеспечивает движение центра инструмента на расстоянии заданного радиуса от запрограммированного контура. При этом происходит смещение по двум осям. Сумма квадратов этих смещений равна квадрату радиуса. Отметим, что коррекция на радиус работает в одной плоскости и для своей нормальной работы требует решения задачи об обходе внешних и внутренних углов и просчёта контура движения вперёд. При обходе внешнего угла возникает участок контура, не описанный кадром управляющей программы. При просчёте программы заранее определяются фрагменты контура, ширина которых меньше диаметра инструмента. На токарных станках часто применяется табличный ввод коррекций по номеру инструмента, когда одновременно с коррекцией на радиус и длину по номеру инструмента вводится смещение, что равнозначно вводу плавающего ноля. УЧПУ FMS-3000 использует два способа задания коррекции: табличный, по функции T, и через функции D и H. Первый обычно используется в токарных станках. Кроме того, УЧПУ FMS-3000 имеет уникальную возможность трёхмерной коррекции размера и формы инструмента.
Люфт
С точки зрения числового программного управления люфт может быть двух видов: внутри контура управления положением или вне его. Если люфт имеет место между двигателем и датчиком положения, УЧПУ не в состоянии его скомпенсировать, так как не имеет информации о положении вала двигателя. Такая ситуация, возникающая на станках с линейными датчиками положения «на конечном звене» (индуктосины или оптические линейки), приводит к ударным нагрузкам в механических передачах, снижает точность и чистоту поверхности получаемых деталей. Если датчик положения установлен непосредственно на валу двигателя, люфт возможен между датчиком и «конечным звеном», то есть тем, что определяет реальное положение инструмента относительно детали. Этот люфт – величина постоянная, он может быть измерен и введён в УЧПУ для компенсации. В любом случае – без люфта лучше, чем с ним, а мнение о том, что наличие датчика положения «на конечном звене» решает все проблемы, всего-навсего распространённое заблуждение. УЧПУ FMS-3000 имеет стандартную возможность компенсации люфта между датчиком и конечным звеном.
Макроязык
Традиционно управляющая программа пишется на языке G-функций. Этот язык не предполагает ветвления программы, в нём нет возможности выполнения вычислений, а есть только символы для координат, для геометрических и технологических функций и записанные с этими символами числа. Такая программа описывает неизменную и заранее заданную последовательность перемещений и действий. Всё, что выходит за рамки такого стандартного языка, но может содержаться в управляющей программе, должно быть описано на макроязыке. Каждый производитель УЧПУ имеет свой макроязык со своими правилами создания переменных, вычислений, ветвлений, индикации, ввода и вывода данных. В FMS-3000 в качестве макроязыка используется несложный и популярный язык Бейсик, дополненный набором команд для чтения и изменения специфических данных УЧПУ. Макроязык позволяет использовать переменные там, где в стандартном языке управляющих программ используются числа. Кроме того, обеспечивается открытие и закрытие окон на экране, вывод числовых, текстовых и графических данных на индикацию в эти окна, ввод данных с клавиатуры, а также работа с файлами. Макроязык используется для создания циклов.
Нулевые точки
При работе станка в разных случаях удобно принимать за начало координат разные точки. При включении станка УЧПУ начинает отсчёт от того положения, в котором находились координаты в момент включения, поскольку датчики положения, используемые на станках, относительные, а не абсолютные, то есть выдают в УЧПУ информацию только об изменении своего положения. Для того чтобы УЧПУ имело верное представление о физическом положении органов станка, необходимо произвести выход в ноль. Положение, зафиксированное выходом в ноль, называют абсолютным нолём станка, но при работе используются плавающие ноли. Смещения плавающих нолей относительно абсолютного вводятся в УЧПУ оператором в зависимости от положения заготовки и выбора нулевой точки автором управляющей программы. К точке, указанной в управляющей программе, добавляются смещение от коррекции на размер инструмента и смещение плавающего ноля, что даёт положение органов станка относительно абсолютного ноля. УЧПУ FMS-3000 имеет удобный интерфейс для объявления точек нулевыми.
Обменные ячейки
Обменные ячейки служат для обмена информацией между базовым программным обеспечением и электроавтоматикой. Назначение и формат (бит, байт, 16 или более разрядное слово) каждой ячейки определяются базовым ПО и описываются в инструкции, которой пользуются при программировании электроавтоматики. С точки зрения электроавтоматики те ячейки, которые устанавливаются базовым ПО, являются входами, а те, что пишутся электроавтоматикой, выходами. Богатый набор обменных ячеек УЧПУ FMS-3000 позволяет программе электроавтоматики пользоваться всеми необходимыми данными.
Ориентация шпинделя
Под ориентацией шпинделя подразумевают его останов в заранее известном положении. Ориентация требуется для вывода из растачиваемого отверстия резца, установленного на борштанге. После ориентации инструмент отводится в направлении, противоположном вылету резца, на безопасное расстояние, после чего борштанга выводится из отверстия. Ориентация также необходима на фрезерных станках с автоматической сменой инструмента в шпинделе. В УЧПУ FMS-3000 ориентация является одной из задач, решаемых электроавтоматикой.
Оси ведомые
Бывают конструкции, в которых ось перемещается с помощью двух и более приводов. Например, когда направляющие, по которым движется ось, расположены на большом расстоянии друг от друга, и усилие, приложенное только вдоль одной направляющей, может привести к перекосу конструкции. В этом случае устанавливают несколько двигателей и несколько датчиков положения.
Требуется обеспечить синхронное управление положением с поддержанием минимальной разницы между показаниями датчиков. При этом один привод описывается параметрами УЧПУ как ведущая ось, а остальные, работающие на тот же механический узел, как ведомые оси. Понятие ведомых осей существует только на уровне наладки системы ЧПУ. На уровне технологического программирования есть только ведущая ось.
Оси связанные
Связанными называются оси, когда изменение положения одной оси изменяет положение другой. Например, когда две оси перемещают инструмент относительно детали параллельно и взаимное положение инструмента и детали определяется суммой показаний двух (или более) датчиков положения. У связанных осей общее текущее положение, но для технологического программирования это разные оси, так как движение происходит выбранной осью.
Надеемся, данная статья была полезна для Вас. Следите за нашими обновлениями, совсем скоро выйдет новая статья с еще большим количеством терминов.
