4.4. Режим стабилизации скорости

резания в микропроцессорных системах числового

программного управления

Возможность высокой степени унификации аппаратурных средств УЧПУ с микропроцессорным управлением, более гибкий процесс подготовки программ и внесение в них корректировки непосредственно у станка при обработке первой детали приводит к всё большему внедрению УЧПУ на базе микро-ЭВМ [111,107].

Особенности построения УЧПУ на микро-ЭВМ состоят в том, что различные режимы работы устройства реализуются совокупностью управляющих программ, работа которых координируется организующими программами. Совокупность управляющих и организующих программ- составляет функциональное математическое обеспечение (ФМО). Программы, входящие в ФМО, заносятся в перепрограммируемое запоминающее устройство. Для обеспечения функциональной гибкости ФМО и экономии памяти они строятся по модульному принципу. Кроме того, принцип модульности позволяют создать библиотеку стандартных программ ФМО УЧПУ, которая насчитывает большое количество функциональных модулей различного уровня. Наиболее крупные из них реализуют базовые функции УЧПУ – управление скоростью, круговая и линейная интерполяции и т.п. Эти базовые функциональные модули включают в себя более мелкие модули, реализующие часто повторяющиеся алгоритмические действия – умножение, присвоение знака, вычисление коэффициентов интерполяции и другие [8,25]. Всё это, наряду с возможностью обращения к подпрограмме (мелкому модулю ФМО), накладывают свои особенности на системы ССР для станков с УЧПУ на базе микро-ЭВМ [13,91].

Анализ работы УЧПУ на микро-ЭВМ показывает, что возможно несколько способов построения систем ССР, входящих в их состав [67].

Программный способ реализует режим ССР путём введения соответствующих алгоритмов функционирования в мелкие модули ФМО с использованием информации самого УЧПУ. Как показывает анализ различных вариантов построения систем ССР (см. § 1.4, § 2.3), в данном случае наиболее приемлемым алгоритмом работы системы непрерывного типа является алгоритм функционирования ПДС системы ССР с различными параметрами в пусковом режиме (см. рис. 2.5), требующий для своей работы только информации о радиусе обработки. Эта система обладает также лучшими из всех рассмотренных вариантов показателями качества работы как в установившихся, так и в динамических режимах работы. Пол­ностью учитывает технологические особенности процесса токарной обработки и имеет простой алгоритм работы, содержащий только, арифметические операции. Последнее обстоятельство является весьма важным, т.к. вычисление логарифмических и других сложных функций, а также выполнение операций дифференцирования или интегрирования усложняют и увеличивают программу, проводят к возрастанию времени её выполнения.

Таким образом, при реализации режима ССР программным способом можно полностью использовать алгоритм работы системы ССР с датчиком периода вращения шпинделя (см. рис. 4.1 и § 4.1). В этом случае алгоритм режима ССР закладывается в виде подпрограммы в один из модулей ФМО, который на время пускового режима останавливает подачи по координатам станка и устанавливает необходимое значение K_pv. По окончании пускового режима обеспечивает включение подач, установку требуемого значения K_pv и вычисление сигнала задания на привод главного движения, т.е. выполняет деление двух кодов, пропорциональных V₃ и R. Охват главного привода дополнительной обратной связью по угловой скорости (см. рис. 2.5) здесь наиболее просто выполнить в самом приводе. Определение кода радиуса обработки R в УЧПУ с малым количеством управляемых координат можно осуществить с помощью накапливающего регистра [138,140] , работа которого в принципе не отличается от работы блока определения текущего радиуса обработки (см. рис. 4.1).

При наличии накапливающего регистра наиболее просто выполнить стабилизацию скорости резания программным способом для станков с АКС в главном приводе. Определение кода m, управляющего переключением АКС, производится по алгоритму (4.10), граф-схема которого приведена на рис. 4.10. Обращение к подпрограмме стабилизации скорости резания производится по признаку изменения кода радиуса обработки N_R, значение которого, последовательно сравнивается с кодами границ поддиапазонов N_m радиуса, т.е.

Рис. 4.10.

с кодами точек а, b,..., i, h (см. рис. 4.3). Этот алгоритм закладывается в один из мелких модулей ФМО в виде подпрограммы, исходной информацией для выполнения которой служат значения кодов N_m, а также, код равный , и код N_R.

Аналогичным образом может осуществляться режим ССР и для станков с регулируемым главным приводом, при этом код m имеет большее количество значений и определяется в соответствии с соотношением (I.I).

Гибкость структуры УЧПУ, выполненных на базе микро-ЭВМ, и их вычислительные возможности позволяют в ряде случаев, особенно при малокоординатной интерполяции, осуществить программным способом синхронизацию скоростей шпинделя и подач. Поэтому в этих случаях надобность в регуляторе соотношения скоростей отпадает.

В настоящее время стоимость математического обеспечения становится преобладающей в общей стоимости нового проекта оборудования. Так, по некоторым данным [139] стоимость одного отлаженного слова математического обеспечения превышает сегодня стоимость микропроцессора. Эта тенденция ещё более усиливается при многокоординатной интерполяции [142,143,146-148], при которой, кроме всего прочего, усложняется возможность организации программным способом накапливающего регистра. В связи с этим естественным способом повышения уровня функциональных возможностей микропроцессорных УЧПУ является увеличение числа процессоров и построение распределённой вычислительной системы, в которой функции управления децентрализованы [141].

Таким образом, и в станках с микропроцессорным управлением не теряет своей актуальности аппаратный способ реализации режима ССР. В этом случае работа отдельных блоков системы ССР не отличается в принципе от рассмотренной выше. Как и ранее, здесь целесообразно выделить систему ССР функционально в отдельный блок, обеспечивающий синхронное изменение скоростей шпинделя и подач при изменении радиуса обработки.

Определённое упрощение системы ССР за счёт уменьшения аппаратурного состава может быть достигнуто при комбинированном cпособе выполнения системы ССР. Когда отдельные специфичные операции или операции, не допускающие прерывания выполнения программы, реализуются с помощью аппаратных узлов системы. Эпизодические же операции, как например, определение V₃ выполняются программным способом устройствами, общими для всего УЧПУ.

Вcе рассмотренные в этой главе системы и регуляторы соотношения скоростей обеспечивают стабилизацию скорости резания при сохранении соотношения скоростей шпинделя и подач при-любых видах токарной обработки, т.е. торцовой, конической, сферической и фасонной поверхностей обработки изделий. Работа их происходит полностью автоматически без вмешательства оператора и не требует увеличения или усложнения программ обработки. В большинстве случаев разработанные принципы позволяют легко модернизировать существующее оборудование, дополняя его функции режимом ССР.