Для того, чтобы задать любой вопрос, нажмите кнопку «написать» вверху.

С уважением,
исполнительный директор,
Петров Вадим.

Типы, разновидности, отличия и принципы действия ШД для удобства восприятия разделены на 3 части:

1. Отличия униполярного от биполярного шагового двигателя в конструкции и принципе управления
2. Шаговые синхронные двигатели активного типа и реактивные ШД, назначение и принцип действия.
3. Индукторные (гибридные) и линейные шаговые синхронные двигатели а также основные режимы работы синхронного шагового двигателя.

Отличия униполярного от биполярного шагового двигателя в конструкции и принципе управления

Принято различать шаговые двигатели (производители Fulling motor, Motionking.) и серводвигатели (например Lenze). Принцип их действия во многом похож, и многие контроллеры могут работать с обоими типами. Основное отличие заключается в дискретном (шаговом) режиме работы шагового двигателя (за один оборот ротора совершается n шагов) и плавности вращения синхронного двигателя. В серводвигателях необходимо применение датчика обратной связи по скорости и/или положению для системы управления, в качестве которого обычно используется резольвер или sin/cos энкодер.

Шаговые двигатели преимущественно используются в системах без обратных связей, при небольших ускорениях во время движения. Тогда как синхронные сервомоторы эксплуатируют в скоростных высокодинамичных системах. Шаговые двигатели, как уже отмечалось выше, делятся на две разновидности: двигатели с постоянными магнитами и гибридные двигатели с переменным магнитным сопротивлением. Для выбора контроллера управления это не является существенным. Двигатели с постоянными магнитами обычно имеют две независимые обмотки, у которых может присутствовать или отсутствовать срединный отвод (см. рис.1).

Биполярные шаговые двигатели с постоянными магнитами и гибридные двигатели сконструированы более просто, чем униполярные двигатели, обмотки в них не имеют центрального отвода (см. рис. 2). За это упрощение приходится платить более сложным реверсированием полярности каждой пары полюсов мотора. Шаговые двигатели имеют широкий диапазон угловых разрешений. Более грубые моторы обычно вращаются на 90° за шаг, в то время как прецизионные двигатели могут иметь разрешение 1,8° или 0,72° на шаг.

Если контроллер позволяет, то возможно использование полушагового режима или режима с более мелким дроблением шага (микрошаговый режим), при этом на обмотки подаются дробные значения напряжений, зачастую формируемые при помощи ШИМ-модуляции.

Если в процессе управления используется возбуждение только одной обмотки в любой момент времени, то ротор будет поворачиваться на фиксированный угол, который будет удерживаться пока внешний момент не превысит момента удержания двигателя в точке равновесия. Для правильного управления биполярным шаговым двигателем необходима электрическая схема, которая должна выполнять функции старта, стопа, реверса и изменения скорости.

Шаговый двигатель транслирует последовательность цифровых переключений в движение. «Вращающееся» магнитное поле обеспечивается соответствующими переключениями напряжений на обмотках. Вслед за этим полем будет вращаться ротор, соединенный посредством редуктора с выходным валом двигателя. Каждая серия содержит высокопроизводительные компоненты, отвечающие все возрастающим требованиям к характеристикам современных электронных применений. Схема управления для биполярного шагового двигателя требует наличия мостовой схемы для каждой обмотки. Эта схема позволит независимо менять полярность напряжения на каждой обмотке. На рисунке 3 показана последовательность управления для режима с единичным шагом.

На рисунке 4 показана последовательность для полушагового управления.

Максимальная скорость движения определяется исходя из физических возможностей шагового двигателя. При этом скорость регулируется путем изменения размера шага. Более крупные шаги соответствуют большей скорости движения.
В системах управления электроприводами для отработки заданного угла или перемещения используют датчики обратной связи по углу или положению выходного вала исполнительного двигателя. Если в качестве исполнительного двигателя использовать синхронный шаговый двигатель, то можно обойтись без датчика обратной связи (Дт) и упростить систему управления двигателем (СУ), так как отпадает необходимость использования в ней цифроаналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей. Шаговыми двигателями называются синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота двигателя или в фиксированное положение подвижной части двигателя без датчиков обратной связи. Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта. Шаговый двигатель имеет не менее двух положений устойчивого равновесия ротора в пределах одного оборота. Напряжение питания обмоток управления шагового двигателя представляет собой последовательность однополярных или двуполярных прямоугольных импульсов, поступающих от электронного коммутатора (К). Результирующий угол соответствует числу переключений коммутатора, а частота вращения двигателя соответствует частоте переключений электронного коммутатора.

По материалам: ingener.info

В станочном парке промышленности одно из ведущих мест занимает группа токарных станков. Несмотря на преобладание тенденции развития специальных токарных станков и автоматов, отвечающих задачам получения наибольшей производительности при максимальной автоматизации процессов, продолжают совершенствовать и универсальные токарно-винторезные станки.

Токарно-винторезные станки предназначены для выполнения разнообразных работ. На этих станках можно обтачивать наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, растачивать цилиндрические, конические отверстия, обрабатывать торцовые поверхности, нарезать наружную и внутреннюю резьбы, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия, производить отрезку, подрезку и другие операции.

Основными параметрами токарно-винторезного станка являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной и наибольшее расстояние между его центрами, которое определяет наибольшую длину обрабатываемой заготовки. Кроме этих основных параметров важными размерами токарно-винторезных станков являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом, наибольшая частота вращения шпинделя, наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя и размер центра шпинделя.

Токарные станки оснащают копировальными устройствами, что позволяет обрабатывать сложные контуры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента и значительно упрощает наладку и подналадку станков. Имеются токарно-копировальные станки с двумя-тремя копировальными суппортами, на которых можно обрабатывать наружные, внутренние и торцовые поврехности. Применение в токарных станках числового программного управления дает возможность полностью автоматизировать цикл обработки на них.

Сверлильные станки и Расточные станки

Станки сверлильно-расточной группы

Сверлильные станки предназначены для сверления отверстий, нарезания в них резьбы метчиком, растачивания и притирки отверстий, вырезания дисков из листового материала и т.д. Эти операции выполняются сверлами, зенкерами, развертками и другими подобными инструментами.

Существуют следующие типы универсальных сверлильных станков:

• Одношпиндельные настольно-сверлильные станки для обработки отверстий малого диаметра. Станки широко применяют в приборостроении. Шпиндели этих станков вращаются с большой частотой.
• Вертикально-сверлильные станки (основной и наиболее распространенный тип) применяют преимущественно для обработки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера. Для совмещения осей обрабатываемого отверстия и инструмента на этих станках предусмотрено перемещение заготовки относительно инструмента.
• Радиально-сверлильные станки используют для сверления отверстий в деталях больших размеров. На этих станках совмещение осей отверстий и инструмента достигается перемещением шпинделя станка относительно неподвижной детали.
• Многошпиндельные сверлильные станки обеспечивают значительное повышение производительности труда по сравнению с одношпиндельными станками.
• Горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверления.
• К группе сверлильных станков также можно отнести центровальные станки, которые служат для получения в торцах заготовок центровых отверстий.

Основными размерами сверлильных станков являются наибольший условный диаметр сверления, размер конуса шпинделя, вылет шпинделя, наибольший ход шпинделя, наибольшие расстояния от торца шпинделя до стола и до фундаментной плиты и др.

Расточные станки

На расточных станках можно сверлить, рассверливать, зенкеровать, растачивать и развертывать отверстия, подрезать торцы резцами, фрезеровать поверхности и пазы, нарезать резьбу метчиками и резцами и т.д.

Расточные станки подразделяют на:

• горизонтально-расточные,
• координатно-расточные
• алмазно-расточные (отделочно-расточные).
• Алмазно-расточные станки применяют для тонкой (алмазной) обработки, на них можно растачивать отверстия с отклонением поверхности от цилиндричности в пределах 3-5 мкм.

Координатно-расточные станки предназначены для обработки точных отверстий в тех случаях, когда нужно получить точные межцентровые расстояния или расстояния осей отверстий от базовых поверхностей (в пределах 0,005-0,001 мм).

Горизонтально-расточные станки предназначены для обработки деталей больших размеров и массы. На них можно растачивать, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия, нарезать наружную и внутреннюю резьбы, цековать и фрезеровать поверхности.

Шлифовальные и заточные станки

Станки шлифовально-притирочной группы

Шлифовальные станки предназначены для обработки деталей шлифовальными кругами. На них можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчатых колес, затачивать режущий инструмент и т.д.

В зависимости от формы шлифуемой поверхности и вида шлифования шлифовальные станки общего назначения подразделяют на круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные и специальные.

Главным движением у всех шлифовальных станков является вращение шлифовального круга, окружная скорость которого измеряется в м/с.

Существуют следующие виды подач. Для круглошлифовальных станков движение подачи – вращение детали; возвратно-поступательное движение стола с обрабатываемой деталью и поперечное периодическое пермещение шлифовального круга относительно детали. Для внутришлифовальных станков движение подачи – вращение детали; возвратно-поступательное движение детали или шлифовального круга и периодическое перемещение бабки шлифовального круга.

Планетарные внутришлифовальные станки имеют круговую подачу, периодическую поперечную подачу, а также продольную подачу. Для плосошлифовальных станков с прямоугольным столом, работающих периферией круга, движение подачи – возвратно-поступательное движение стола, периодическое поперечное перемещение шлифовальной бабки за один ход стола и периодическое вертикальное перемещение шлифовального круга на толщину срезаемого слоя.

Плоскошлифовальные станки с круглым столом имеют подачу шлифовального круга или стола и движение круговой подачи стола. Вертикальное перемещение стола или шлифовальной бабки является вертикальной подачей. Для плоскошлифовальных станков с прямоугольным столом, работающих торцом круга, движение подачи – продольное перемещение стола и периодическое вертикальное перемещение круга на толщину срезаемого слоя. Аналогичные плоскошлифовальные станки с круглым столом имеют вращательное движение стола и периодическую подачу круга.

Притирочные станки

Притирка осуществляется притирами, на поверхность которых наносят мелкозернистый абразивный порошок, смешанный со смазочным материалом или пастой. Притиры могут быть чугунные, стальные, бронзовые, свинцовые из твердых пород дерева и т.п. В качестве абразивного порошка используют наждак, электрокорунд, алмазную пыль, карбид кремния и др., а в качестве пасты – окись хрома, окись алюминия, крокус, венскую известь и др. Во время притирки абразивный порошок смачивают керосином или скипидаром.

Хонинговальные станки

Хонингование выполняют специальным инструментом – хонинговальной головкой (хоном), оснащённой мелкозернистыми абразивными брусками. Головка совершает одновременно вращательное и возвратно-поступательное движения в неподвижном отверстии. Хонингованием можно получить высококачественную поверхность, а также исправлять некоторые дефекты отверстий (конусность, овальность и др.). При хонинговании в качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют эмульсию или керосин.

Станки для суперфиниширования. Суперфиниширование применяют для обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Суперфиниширование производят абразивными брусками, совершающими колебательные возвратно-поступательные движения с большой частотой и малым ходом по поверхности вращающейся заготовки.

Зубообрабатывающие станки

В зависимости о метода образование профиля зуба нарезание цилиндрических зубчатых колес осуществляют либо методом копирования, либо методом обкатки.

Метод копирования. При нарезании методом копирования каждая впадина между зубьями на заготовке обрабатывается инструментом, имеющим форму, полностью соответствующую профилю впадины колеса. Инструментом в этом случае обычно являются фасонные дисковые и пальцевые фрезы. Обработку производят на фрезерных станках с применением делительных головок.

Для получения теоретически точного профиля зуба при обработке каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем необходимо иметь специальную фрезу. Это требует большого числа фрез, поэтому обычно используют наборы из восьми дисковых фасонных фрез для каждого модуля зубьев, а для более точной обработки – набор из 15 или 26 фрез. Каждая фреза набора предназначена для обработки зубчатых колес с числом зубьев в определенных пределах, но ее размеры рассчитывают по наименьшему числу зубьев этого интервала, поэтому при обработке колес с большим числом зубьев фреза срезает лишний материал. Если расчет вели по среднему числу зубьев данного интервала, то при фрезеровании колес меньшего диаметра их зубья получились бы утолщенными, что привело бы к зацикливанию колес при работе.

Из сказанного следует, что метод нарезания зубчатых колес фасонными дисковыми и пальцевыми фрезами недостаточно точен и, кроме того, малопроизводителен, так как много времени затрачивается на процесс деления. Поэтому этот метод применяют сравнительно редко, чаще в ремонтных цехах, а также для черновых операций.

В настоящее время зубчатые колеса нарезают в основном методом обкатки. Метод обкатки обеспечивает высокую производительность, большую точность нарезаемых колес, а также возможность нарезания колес с различным числом зубьев одного модуля одним и тем же инструментом. При образовании профилей зубьев методом обкатки режущие кромки инструмента, перемещаясь, занимают относительно профилей зубьев колес ряд последовательных положений, взаимно обкатываясь; при этом инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее их зацеплению. Из инструментов, используемых для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатки, наибольшее распространение получили и червячные фрезы.

Наряду с указанными методами для производства цилиндрических колес применяют также следующие высокопроизводительные методы обработки:
а) одновременное долбление всех впадин зубьев заготовки специальными многорезцовыми головками; в таких головках число резцов равно числу впадин на обрабатываемом колесе, а форма режущих кромок является точной копией профилей впадин зубьев;
б) протягивание зубьев колес;
в) образование зубьев без снятия стружки волочением или накаткой;
г) холодную или горячую прокатку зубьев;
д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов). Разновидности зубообрабатывающих станков.

Зубообрабатывающие станки можно классифицировать по следующим признакам;

• по назначению – станки для обработки цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями; станки для нарезания конических колес с прямыми и криволинейными зубьями; станки для нарезания червячных и шевронных колес, зубчатых реек; специальные зубообрабатывающие станки (зубозакругляющие, притирочные, обкаточные и др.);
• по виду обработки и инструмента – зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные и др.;
• по точности обработки – станки для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки и для доводки рабочих поверхностей зубьев.

Резьбообрабатывающие станки

Назначение станков резьбообрабатывающей группы.

Основными методами изготовления резьб являются:

• нарезание резьбы на токарных станках резьбовыми резцами и гребёнками;
• нарезание резьбы метчиками, круглыми плашками и резьбонарезными головками;
• фрезерование резьбы;
• шлифование резьбы однониточными и многониточными шлифовальными кругами;
• холодное накатывание резьбы плоскими плашками и круглыми роликами;
• горячее накатывание резьбы круглыми роликами.

Правильный выбор способа получения резьбы в каждом отдельном случае зависит от размеров резьбы, её точности и параметров шероховатости поверхности, формы и размеров обрабатываемой заготовки, на которой нарезают резьбу, материала заготовки, вида производства и других условий.

Основными представителями резьбообрабатывающей группы станков являются: резьбошлифовальные станки, болтонарезные станки, резьбонакатные станки и гайконарезные станки.

Резьбошлифовальные станки предназначены для чистовой обработки резьб повышенной точности, предварительно нарезанных на других станках. На этих станках шлифуют резьбы на метчиках, резьбовых калибрах, точных винтах, резьбовых фрезах, червяках и т.п.

Болтонарезные станки предназначены для нарезания резьб на болтах и других деталях.

Резьбонакатные станки делят на станки с плоскими и круглыми плашками. Станки с плоскими плашками производительны и дают возможность получать точную резьбу. В станках с круглыми плашками заготовку размещают на упоре между неподвижной и подвижной круглыми плашками (роликами). Плашка быстро подводится к заготовке и прижимает ее к ролику; происходит накатывание резьбы, которое заканчивается после нескольких оборотов заготовки.

Гайконарезные станки. Нарезание резьбы в гайках при крупносерийном и массовом производстве осуществляют на гайконарезных полуавтоматах и автоматах машинными метчиками с прямыми или изогнутыми хвостиками.

Фрезерные станки

На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации, прорезать прямые и винтовые канавки, нарезать наружные и внутренние резьбы, обрабатывать зубчатые колеса и т.п.

Различают станки:

• консольно-фрезерные (горизонтальные, вертикальные, универсальные и широкоуниверсальные)
• вертикально-фрезерные бесконсольные,
• продольно-фрезерные (одно- и двухстоечные),
• фрезерные непрерывного действия (карусельные и барабанные),
• копировально-фрезерные (для контурного и объемного фрезерования),
• гравильно-фрезерные,
• специализированные (резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др.).

В современных фрезерных станках применяют раздельные приводы главного движения и подач, механизмы ускоренных перемещений стола (во всех направлениях), однорукояточное управление изменения скорости подач. В станках узла и детали широко унифицированы. Станки называют консольными потому, что стол станка установлен на консоли, перемещающейся вверх по направляющим станины.

К консольно-фрезерным станкам относят горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсальные и широкоуниверсальные. Основным размером фрезерных станков общего назначения является размер рабочей поверхности стола. У горизонтальных консольно-фрезерных станков ось шпинделя расположена горизонтально, и стол передвигается в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Универсальные консольно-фрезерные станки внешне почти не отличаются от горизонтальных станков, но имеют поворотный стол, который помимо возможности перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях может быть повернут вокруг своей вертикальной оси на ±45º. Это позволяет обрабатывать на станке винтовые канавки и нарезать косозубые колеса.

Вертикальные консольно-фрезерные станки по внешнему виду отличаются от горизонтальных вертикальным расположением оси шпинделя и отсутствием хобота. Хобот у горизонтальных станков служит для закрепления кронштейна, поддерживающего конец фрезерной оправки.

Широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки в отличие от универсальных имеют дополнительный шпиндель, поворачивающийся вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Имеются также широкоуниверсальные станки с двумя шпинделями (горизонтальным и вертикальным) и столом, поворачивающимся вокруг своей оси. В широкоуниверсальных фрезерных станках шпиндель может быть установлен под любым углом к обрабатываемой заготовке.

Горизонтально-, вертикально- и универсально-фрезерные станки

Фрезерные станки непрерывного действия

При работе на фрезерных станках непрерывного действия заготовки на столах устанавливают и закрепляют без остановки движения. Производительность таких станков велика, их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Фрезерные станки непрерывного действия делят на карусельные и барабанные. На карусельном станке заготовки устанавливают в приспособлениях на вращающемся столе, затем их пропускают для снятия припуска под одной или двумя фрезами и снимают со стола. Цикл обработки детали может быть выполнен и за несколько оборотов стола. Барабанный станок для непрерывной работы применяют для обработки сравнительно крупных заготовок одновременно с двух сторон. Заготовку крепят в приспособлениях, которые устанавливают на периферии медленно вращающегося массивного барабана. Обработку ведут фрезами. Устанавливают заготовки и снимают детали в процессе работы станка с противоположной относительно фрезы стороны.

Делительные головки. Делительные головки применяют при работе на консольно-фрезерных станках для установки заготовки под требуемым углом относительно стола станка, поворота ее на определенный угол, деления окружности на нужное число частей, а также для непрерывного вращения заготовки при фрезеровании винтовых канавок. Различают делительные головки для непосредственного деления (делительные приспособления), оптические делительные головки и универсальные делительные головки. Универсальные делительные головки делят на лимбовые и безлимбовые. Наиболее распространены лимбовые головки. Универсальные делительные головки могут быть использованы для простого и дифференцированного деления.

Станки строгально-протяжной группы и Долбежные станки

Назначение строгальных, протяжных и долбежных станков

На строгальных и долбёжных станках обрабатывают плоские поверхности, прямолинейные канавки, пазы, различные выемки, фасонные линейчатые поверхности и т.д.

Эти станки делят на поперечно-строгальные станки (односуппортные и двухсуппортные), продольно-строгальные станки (одностоечные, двухстоечные и кромкострогальные) и долбежные станки.

Поперечно строгальные станки всех размеров изготавливают с механическим приводом и гидравлическим приводом. Станки имеют автоматические подачи стола и резцового суппорта; управляют ими с центральной кнопочной станции и удобно расположенными рукоятками.

Продольно-строгальные станки одностоечные и двустоечные являются станками общего назначения. Главным движением в этих станках является возвратно-поступательное прямолинейное движение стола с заготовкой. Стол обычно приводится в движение от электродвигателя постоянного тока через механическую коробку скоростей, что позволяет наряду с бесступенчатым регулированием скорости движения обеспечивать также плавное врезание резца в заготовку и замедленный выход его в конце рабочего хода. На базе продольно-строгальных станков общего назначения изготавливают специализированные станки и станки, в которых строгание сочетается с фрезерованием, растачиванием, шлифованием и т.д.

Протяжные станки предназначены для точной обработки внутренних и наружних поверхностей различного профиля.

Протяжные станки делят по следующим признакам:

• являются основными модификациями консольно-фрезерных станков и представляют собой станки общего назначения.
• по назначению – для внутреннего и наружного протягивания;
• по степени универсальности – на станки общего назначения и специальные;
• по направлению и характеру рабочего движения – на горизонтальные, вертикальные, непрерывного действия с прямолинейным конвейерным движением, с круговым движением протяжки или заготовки, с комбинацией различных одновременных движений заготовки и протяжки;
• по числу кареток или позиций – с одной, двумя или несколькими каретками; однопозиционные (обычные) и многопозиционные (с поворотными столами).

Станки с ЧПУ

В зависимости от основных операций обработки станки с ЧПУ объединены в различные технологические группы.

Токарные станки с ЧПУ являются наиболее многочисленной группой в парке станков с ЧПУ. Их выпускают в следующих исполнениях: центровые, патронные, патронно-центровые и карусельные. В основном токарные станки имеют горизонтально расположенную ось шпинделя. Исключение составляют двухсуппортные станки и карусельные станки для обработки крупных деталей. По расположения направляющих суппорта токарные станки с ЧПУ выпускают с горизонтальным, вертикальным или наклонным расположением. Станки с вертикальными и наклонными направляющими оригинальны в своем исполнении и имеют следующие преимущества: удобство обслуживания, облегчение схода и удаление стружки, расположение ходового винта станка между направляющими, что способствует повышению точности перемещения суппорта.

Расточные и сверлильные станки. Расточные станки с ЧПУ можно разделить на две основные группы: с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя. На расточных станках фрезеруют плоскости и пазы, сверлят и зенкеруют отверстия, растачивают отверстия, подрезают торцы, нарезают резьбу метчиками. На расточных станках с вертикальным расположением шпинделя целесообразно обрабатывать плоские заготовки, на горизонтально-расточных – корпусные детали.

Сверлильные станки с ЧПУ изготавливают в двух исполнениях: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. На них можно выполнять разнообразные работы: сверление, зенкование, зенкерование, развертывание, нарезание резьб, фрезерование и т.д. Наличие крестового стола, возможность работать последовательно несколькими инструментами, а в некоторых случаях и многоинструментальными головками значительно расширяют возможности станка.

Фрезерные станки с ЧПУ компонуют по типу вертикальных и горизонтальных консольных и бесконсольных одно- и двухжстоечных станков. Горизонтально-фрезерные станки оснащают поворотным столом, управляемым по программе. На фрезерных станках с вертикальным шпинделем преимущественно изготавливают плоскостные и коробчатой формы детали небольших габаритных размеров, а также сложные поверхности плоских и объемных кулачков, шаблонов и других деталей. На станках с горизонтальным шпинделем обрабатывают поверхности корпусных деталей, расположенные в различных плоскостях.

Многоцелевые станки обеспечивают выполнение большой номенклатуры технологических операций без перебазирования детали и с автоматической сменой инструмента. Режущий инструмент расположен в специальных инструментальных магазинах большой емкости, что дает возможность в соответствии с принятой программой автоматически устанавливать в шпинделе станка любой инструмент, требуемый для обработки соответствующей поверхности детали. Многоцелевые станки отличаются особо высокой концентрацией обработки. На них производят черновую, получистовую и чистовую обработку сложных корпусных заготовок, содержащих десятки обрабатываемых поверхностей, выполняют самые разнообразные технологические переходы: фрезерование плоскостей, уступов, канавок, окон, колодцев; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание гладких и ступенчатых отверстий; растачивание отверстий инструмента с тонким регулированием на размер: обработку наружных и внутренних поверхностей и др.

Готовые приводы для ваших станков – тут.

ТОКАРНЫЕ СТАНКИ: МК6056, КЖ1962, РТ401, РТ403, ТСА-160, CN50A(TOS), ТС-70, 1К341, ИЖ1ИС611В, ИЖ250ИТПМ , УТ16ПМ, 16И05АФ10, 16К40 , 16В20, 1М61, 16Б16, 1А616, 1П365, 1Г340П, ТВА, 1М63, 1М63Б, 1М63Ф101, 1М63БФ101, 1К62, 1К62Д, 1К625, 1К625Д, 16К20, 16К20М, 16К20 с ЧПУ, 16К25, 1М65, 165, 1510, 1531М, 1541, 1553, 1Л532, 1М557, 1525.

ТОКАРНЫЕ АВТОМАТЫ И ПОЛУАВТОМАТЫ: 1И125П, 1И140П, 1П752МФ305, 1Д112, SARO25B, 1В116П, AWA-10M, АТС45, 1А240П-6, 1Б240-6, 1Б240-6К, 1Б265НП-6К, 1К282, 1Е365БП.

ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ: 7216Г, 65А60Ф131, 6А56, 6650, 692Р-1, 6Р13, 6Р13Ф3, 6Т12-1, 6М13СН2, FU400 (Heckert), 6Р81, 6Р81Ш, 6Р82Г, СФ-676, 6Т82-1, ВМ127, СФ35, УФ, 5К328А, 53А30П, ЕЗС380.31(аналог 53А11), 6Г463.

ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ: 3М131, 3У131, COBURG, 3А183, 3Б722, 3Д711АФ11, 3Л722А, 3Е711В, 3Б70В, 3Г71, 3Г71М, SPC20b, 3У10А, HAUSER 3SM, 3Д180, 3Б633, 3К634, 3В853.

РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ: 2Н636, 2Н636ГФ3, 2Б635, 2Д450П, 2А614-1, 2А622-1, 2А470, 2Е450АМФ4, 2254ВМФ4, 2620, 2620Г, 2620ГФ1

СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ: 2Н118, 2Н125, 2С132, 2Н135, 2532Л, 2А554, 2А554Ф1, 2М55.

ДОЛБЁЖНЫЕ СТАНКИ: 5А140П, 7Д430,

ОТРЕЗНЫЕ СТАНКИ: 8В66А, 8Г662, ВТС-50

ЗАТОЧНЫЕ СТАНКИ: 3Д642, 3Д692, 3Б662ВФ2, NUA-25M (аналог 3Е642, 3Е642Е), ТчПА-7.

ТРУБОНАРЕЗНЫЕ СТАНКИ: 9М14, 1Н983

ПРОЧИЕ СТАНКИ: 3Е816Ф1, 4Л723, 5С276П, Sunnen 1804, Agiecut 200, 4732ФЗМ, 5А714, HS-300.125, Машина плазменной резки.

АСИ – автоматическая смена инструмента.

АСУП – автоматизированная система управления предприятием.

Бесступенчатое регулирование подачи – обеспечивает в данном диапазоне подач любую скорость перемещения рабочих органов станка, позволяет точно устанавливать требуемые режимы обработки.

Быстрые перемещения узлов – установочные перемещения узлов станка со скоростью, значительно превышающей скорость рабочей подачи.

Валец - рабочий орган вальцового станка, предназначенный для измельчения зерна и промежуточных продуктов размола зерна.

Вальцовый станок – станок для размола зерна и промежуточных продуктов.

Вертикально-фрезерный станок – фрезерный станок с вертикальным расположением шпинделя.

Вертикальный шпиндель – шпиндель станка, ось которого расположена вертикально.

Гидроразгрузка консоли – уменьшение реакций в направляющих консоли при ее перемещении путем применения гидравлических устройств.

Гидросистема – гидростанция, набор трубопроводов и рабочий орган.

Гидростанция (гидронасосная установка) – устройство станка, в котором электрическая энергия преобразуется в энергию жидкости, движущейся под давлением.

Гидрофицированное зажимное приспособление – приспособление для зажима, использующее гидрофицированный привод.

Горизонтально-фрезерный станок – фрезерный станок с горизонтально расположенным шпинделем.

Горизонтальный шпиндель – шпиндель станка, ось которого расположена горизонтально.

Готовые приводы для ваших станков - тут.

Делительная головка – приспособление у металлорежущих станков для поворота обрабатываемой заготовки на определенный угол.

Дискретность – перемещение узла станка в мм за единицу информации управления.

Долбежная головка – приспособление у металлорежущих станков, предназначенное для выполнения операций долбления.

Допуск – разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Жесткость - способность конструкции сопротивляться деформации.

Зазор – расстояние между неплотно сопрягаемыми поверхностями.

Зенкерование - технологическая операция при получистовой обработке отверстий.

Зеркало станины – основная плоскость направляющих станины.

Зубодолбление – строгание зубьев инструментом в виде зубчатого колеса, контур торца зубчатого венца которого служит режущей кромкой.

Зубозакругление - закругление торцов зубьев.

Зубофрезерные станки – фрезерные станки для обработки зубьев зубчатых колес.

Зубчатое колесо – колесо с выступами (зубьями) для передачи движения посредством взаимодействия с зубьями другого звена (колеса, рейки и т.д.)

Класс точности станка – Н – нормальная точность, П – повышенная точность, В – высокая точность, А – особо высокая точность, С – особая точность.

Консоль – консольно расположенный, вертикально перемещаемый узел станка, несущий на себе рабочий стол. В технике так принято называть балку, закрепленную одним концом.

Консольный фрезерный станок – фрезерный станок, рабочий стол которого расположен на консоли.

Контурно-позиционная система – система, имеющая возможность работы как по контуру, так и в режиме позиционирования.

Конус Морзе – коническая поверхность с малым углом конуса для сопряжения инструмента и шпинделя станка.

Конус шпинделя – коническое отверстие в торце шпинделя, служащее для установки инструментов.

Концевая фреза – фреза для одновременной обработки двух взаимно перпендикулярных поверхностей.

Копировальный станок – станок для обработки криволинейных поверхностей с применением копировального устройства.

Коробка скоростей – многозвенный механизм станка, предназначенный для изменения частоты вращения выходного вала при постоянной частоте вращения входного вала путем изменения передаточного отношения.

Круглый поворотный стол – стол, предназначенный для позиционирования или подачи путем вращения вокруг своей оси.

Круговая подача – подача, осуществляемая путем вращательного движения вокруг оси стола.

Линия центров – воображаемая линия, проходящая через центры станка или контрольно-измерительного приспособления.

Люнет – дополнительная опора для избежания прогиба заготовки.

Магазин с инструментами – приспособление для размещения инструментов.

Механизм замедления – механизм металлорежущего станка уменьшения рабочей подачи до определенной величины.

Механизм подач – многозвенный механизм металлорежущего станка, предназначенный для изменения скорости и направления подачи.

Механизм пропорционального замедления подач – механизм уменьшения рабочей подачи пропорционально ее величине.

Многооперационная обработка – реализация многих операций при одной установке детали на станке.

Многооперационный станок – металлорежущий станок, имеющий один шпиндель и оснащенный системой ЧПУ и магазином для хранения и смены инструмента.

Многошпиндельный станок – станок с несколькими шпинделями.

Муфта – устройство для соединения двух валов, передающее крутящий момент без изменения его направления.

Накладная фрезерная (шпиндельная) головка – приспособление, имеющее свой шпиндель, который получает вращение от шпинделя станка.

Направляющие – поверхности, служащие для перемещения одного узла станка относительно другого в определенном направлении.

Обрабатываемая поверхность – образованный при резании поверхностный слой обрабатываемого материала.

Обрабатывающий центр – станок с ЧПУ и АСИ, предназначенный для последовательного выполнения нескольких технологических операций различными инструментами по заданной программе.

Одношпиндельные станки – станки с одним шпинделем.

Оправка – приспособление, используемое для крепления на нем заготовок или инструментов при обработке на металлорежущих станках.

Осевая подача – подача, осуществляемая путем перемещения вдоль оси инструмента или заготовки.

Оснастка - набор приспособлений для выполнения различных технологических операций.

Отклонение - алгебраическая разность между фактическим размером и номинальным размерами.

Патрон – приспособление для закрепления заготовок или инструмента на металлорежущих станках.

Планшайба – приспособление в виде фланца, установленного на шпинделе токарного, расточного и других станков для закрепления обрабатываемой заготовки или инструмента и передачи им вращения.

Плоскость стола – рабочая поверхность стола для закрепления заготовок или приспособлений.

Поворотная фрезерная (шпиндельная) головка – приспособление, имеющее свой шпиндель, который получает вращение от шпинделя станка и имеющее возможность поворота.

Подача стола – перемещение стола при выполнении технологических операций на станке.

Ползун – узел станка, образующий поступательную пару с другим узлом.

Поперечный ход – движение, перпендикулярное продольной оси стола станка.

Привод главного движения – привод, обеспечивающий скорость резания (относительную скорость резца относительно заготовки).

Привод - система взаимосвязанных устройств для приведения в движение одного или нескольких твердых тел, входящих в состав станка (машины) или механизма, включающий источник энергии, механизм для передачи движения и аппаратуру управления.

Принадлежность - чаще всего такое приспособление станка, как вертикальная накладная головка, долбежная накладная головка, делительная головка и делительный стол.

Приспособление - технологическое устройство, присоединяемое к машине (станку) или используемое самостоятельно для базирования и закрепления заготовки при выполнении технологических операций.

Продольно-фрезерные станки – фрезерные станки с перемещением стола только в продольном направлении.

Рабочая поверхность стола – поверхность стола для установки и закрепления на ней детали или приспособления.

Развертывание - процесс получистовой и чистовой обработки конических и цилиндрических отверстий специальным инструментом – развертками.

Разметочные работы – работы, связанные с нанесением на заготовки точек и линий, указывающих контуры подлежащих механической обработке поверхностей, а также осевых и вспомогательных линий и центровых знаков для выверки заготовок при установке на станках.

Рассверливание - обработка сверлением предварительно просверленного или полученного в отливке отверстия.

Растачивание - (получистовая обработка) применяется при обработке отверстий коротких, ступенчатых и точных по размерам и форме.

Редуктор - устройство для изменения угловых скоростей и вращающих моментов.

Резание - обработка металлов снятием стружки.

Резец - обычно стальной брусок прямоугольного, квадратного или круглого сечения, режущая часть которого имеет определенную геометрическую форму и углы. Состоит из головки (несущей режущую часть) и тела (державки).

Резьбонарезные работы – нарезание резьбы на наружной или внутренней поверхности заготовок со снятием стружки.

Рейка – планка или стержень с зубьями, элемент зубчатой передачи для преобразования вращательного движения в поступательное.

Рифли – острые бороздки на какой-либо поверхности.

Сверлильно-фрезерный станок – металлорежущий станок для сверления и фрезерования заготовок.

Следяще-регулируемый привод подач – привод подач станка с устройством контроля скорости перемещающегося узла, его положения в режиме реального времени.

СниП – строительные нормы и правила.

Станина - основная часть станка, на которой монтируются рабочие узлы и механизмы.

Стол – узел металлорежущего станка (обычно подвижный) для закрепления на нем приспособления или заготовки.

Твердосплавный инструмент – инструмент, режущий элемент которого выполнен из твердого сплава (карбид вольфрама, карбид титана и др.)

Тиски станочные – приспособление для закрепления заготовки при обработке.

Торцевая фреза – фреза для обработки плоских поверхностей, ось которых перпендикулярна обрабатываемой поверхности.

Т-образный паз – паз в виде перевернутой буквы «Т», служащий для закрепления и базирования заготовки или приспособления.

Универсальный фрезерный станок – фрезерный станок для выполнения разнообразных фрезерных операций на различных заготовках.

Управляемые координаты – координаты перемещения узлов станка, по которым осуществляется управление движением.

Управляющая программа – упорядоченная последовательность команд, обеспечивающая выполнение технологического процесса.

Устройство цифровой индикации – устройство, отображающее значения контролируемых параметров в цифровом виде.

Фасонное отверстие – отверстие с формой, отличной от круглой.

Фасонная фреза – фреза для обработки поверхностей, повторяющих по форме ее саму.

Фрезерная (шпиндельная) головка – часть фрезерного станка, несущая шпиндель. Бывают горизонтальные, вертикальные и наклонные, в том числе поворотные.

Фрезерование - обработка со снятием стружки многолезвийным вращающимся инструментом – фрезой.

Хобот фрезерный – узел станка, выполненный в виде консольной балки, применяемый обычно для поддержки оправки с рабочим инструментом.

Цапфа – часть вала или оси, опирающаяся на опоры качения или скольжения.

Центр - стальной конус, применяемый для установки изделия при обработке на станке или в контрольно-измерительных приборах.

Цилиндрическая фреза – фреза для обработки плоских поверхностей, ось которых параллельна обрабатываемой поверхности.

Червяк - ведущее звено червячной или глобоидной передачи, представляющее собой винт, сцепляющийся с червячным колесом.

ЧПУ - числовое программное управление.

Шероховатость поверхности – микронеровности обрабатываемой поверхности.

Широкоуниверсальный фрезерный станок – фрезерный станок с расширенными технологическими возможностями.

Шпиндель станка – выходной вал коробки скоростей станка, предназначенный для закрепления заготовок или режущих инструментов.

Шпиндельная оправка – приспособление, используемое для крепления и базирования инструмента и заготовок в шпинделе металлорежущих станков.

Шпонка - деталь шпоночного соединения, устанавливаемая в пазах двух соприкасаемых деталей и предотвращающая их относительный проворот или сдвиг.

Шпоночно-фрезерный станок – станок для обработки шпоночных пазов.

Шпоночный паз – паз для установки шпонки.

Штоссель – держатель резца, совершающий возвратно-поступательные движения.

Эквидистанта – траектория движения центра фрезы относительно контура обрабатываемой поверхности.

Электромагнитная муфта – муфта, управляемая электромагнитом.

Электропривод – система управления электродвигателем.

В таких установках плавная регулировка скорости вращения позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры. Это значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы.
При подключении через частотный преобразователь пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и механизмы, увеличивает срок их эксплуатации.
Применение регулируемого электропривода позволяет получить экономию энергии до 75%.
Сбережение энергии происходит путем устранения непроизводительных затрат в заслонах, дросселях и других регулирующих устройствах. При замене нерегулируемого привода, работающего в режиме периодических включений, исключаются потери на пусковые токи и снижается требуемая мощность двигателя. Регулирование в системе водоснабжения в соответствии с графиком потребления воды позволяет получить значительную экономию как электроэнергии, так и воды, уменьшить количество аварий из-за разрывов трубопроводов.

Замена регулируемого электропривода с двигателями постоянного тока.

На сегодняшний день в большинстве регулируемых приводов применяются двигатели постоянного тока с питанием от тиристорного преобразователя частоты. Замыкание обратной связью позволяет обеспечить точное поддержание скорости при переменной нагрузке, что желательно или необходимо для получения требуемого качества технологических процессов. Однако двигатели постоянного тока сложны в эксплуатации и обслуживании, из-за наличия коллектора их затруднительно применять в запыленных помещениях и взрыво небезопасной среде.
Регулируемые привода с асинхронными двигателями позволяют снизить эксплуатационные затраты, повысить перегрузочную способность, надежность и снизить требования к среде эксплуатации.

Примеры применения регулируемых электроприводов на базе преобразователей частоты.

1. Одной из областей наиболее эффективного применения частотных преобразователей являются насосы дополнительной подкачки в системах водо- и теплоснабжения. Особенностью этих систем является неравномерность потребления воды в зависимости от времени суток, дня недели и времени года. Постоянный объем подачи приводит к заметному ослаблению напора в часы повышенного разбора воды и к значительному повышению давления в магистрали, когда расход воды снижается. Повышение давления в магистрали ведет к потерям воды на пути к потребителю и увеличивает вероятность разрывов трубопровода. При применении частотного преобразователя есть две возможности регулировать подачу воды: в соответствии с заранее составленным графиком (без обратной связи) и в соответствии с реальным расходом (с датчиком давления или расхода воды). Регулирование подачи воды позволяет получить экономию электроэнергии до 50 %, а также значительную экономию воды и тепла. Исключение прямых пусков двигателя позволяет снизить пусковые токи, избежать гидравлических ударов и избыточного давления в магистрали, увеличить срок службы двигателя и трубопроводов.
2. При таких производственных процессах как изготовление и намотка полимерных нитей и пленок, проволоки, бумаги, стекловолокна и стеклоткани требуется точное регулирование скорости вращения, управление по моменту и согласование движения нескольких двигателей. Применение частотных преобразователей в таких технологических процессах позволяет получить высокое качество нити, проволоки или материала, исключить обрывы и повысить производительность, а также получать при намотке одинаковое натяжение материала по всей толщине рулона. Для технологического процесса, требующего перемещения непрерывного материала через несколько зон с постоянной скоростью возможно согласование работы нескольких преобразователей частоты, бесступенчатое изменение скорости, плавный пуск и остановка.
3. Для решения некоторых задач необходимо точное позиционирование механизма. В таких случаях оправдано применение частотных преобразователей с векторным управлением с обратной связью. Эта группа преобразователей имеет возможность работы с полным моментом в области нулевых скоростей. Привода с асинхронными двигателями, питающимися от таких частотных преобразователей, могут заменить регулируемые привода постоянного тока.

Поскольку сбой в работе станка — это, прежде всего, потерянная прибыль, больно бьющая по карману его владельца, компания «Элмис» разработала ряд рекомендаций, соблюдение которых позволит значительно уменьшить ущерб, связанный со сбойными ситуациями, а также предупредить появление таких ситуаций впредь.

Эти рекомендации очень просты, но для их пояснения рассмотрим сначала несколько причин, приводящих к проблемам в данной сфере:

Причина первая: другая конфигурация систем ЧПУ.

Если еще лет 10 — 15 назад ремонтные службы любого промышленного предприятия на территории стран СНГ более-менее успешно справлялись с неполадками управляющих систем с помощью осциллографа, цифрового вольтметра и паяльника, то теперь ситуация радикальным образом изменилась.

На смену традиционному построению систем ЧПУ из множества дискретных элементов, пригодных для отдельного тестирования и замены, пришли большие интегральные схемы (БИС) с высокой плотностью монтажа, расстоянием между отдельными контактами менее 0,5 мм и высокой степенью интеграции. Их реальное быстродействие и, как следствие, таймерные интервалы, достигают порядка 1…2 миллисекунд, в то время как в старых системах ЧПУ эти величины составляли примерно 20…25, а иногда даже и 100…150 миллисекунд.

Архитектура современных управляющих систем также стала совершенно иной — теперь это уже не просто электронные устройства наподобие радиоприемника или телевизора, а высокотехнологичные промышленные компьютеры, оснащенные «мозгом» (процессором), памятью (на интегральных микросхемах, флэш-картах, жестких дисках или других современных носителях) и подобием искусственного интеллекта — операционной системой и базовым матобеспечением с широчайшим набором сервисных возможностей.

Что касается цифровых и даже аналоговых сервоприводов — то и они представляют собой сейчас полноценные промышленные контроллеры с высокой степенью интеграции и развитыми возможностями настроек и программирования.

Все эти новые, гораздо более высокие, чем раньше, аппаратные возможности потребовали в качестве своеобразной «платы» за себя отказа от прежних, привычных многим инженерам из служб эксплуатации методов диагностики, ремонта и обслуживания.

Теперь уже невозможно, как раньше, замерив напряжения в нескольких десятках контрольных точек, быстро найти вышедший из строя резистор или конденсатор и, заменив его на аналогичный, восстановить работоспособность отказавшей системы. В руководствах по эксплуатации на современные системы ЧПУ практически полностью отсутствуют электросхемы и спецификации использованных элементов, не говоря уже о том, что сами эти руководства часто написаны на английском, немецком или другом иностранном языке.

На смену прежним осциллографам и цифровым вольтметрам пришли руководства с параметрами и правилами работы и управления, которые приходится внимательно изучать. Недостаточное изучение или несоблюдение этих правил способно привести как к вполне безобидным сбоям, так и к более серьезным последствиям, чреватым выходом из строя дорогостоящего оборудования.

Отсюда можно сделать первый практический вывод: поскольку современные системы ЧПУ и сервоприводы являются принципиально новыми программно-аппаратными устройствами, требования к квалификации обслуживающего персонала становятся более высокими.

Причина вторая: другие уровни программного обеспечения.

Программное обеспечение современных систем ЧПУ можно разделить как бы на четыре уровня. Первый уровень — это та операционная система, в которой работает промышленный компьютер (обычно это DOS или Windows) с соответствующим набором управляющих команд, которые необходимо знать оператору. Второй уровень — базовое матобеспечение, поставляемое изготовителем устройства ЧПУ. Как правило, оно глубоко «упрятано» в недрах системы и недоступно для редактирования.

Третий уровень — это так называемые программы электроавтоматики (PLC-программы), которые определяют «привязку» данной системы ЧПУ к конкретной модели станка, и, следовательно, то, насколько эффективно данный станок будет с этой системой ЧПУ работать. Эти программы пишутся разработчиками проектов новых станков с ЧПУ или разработчиками проектов модернизации. От качества их выполнения напрямую зависит надежность работы станка, полнота реализации его конструктивных возможностей, удобства работы для оператора и впечатления от станка в целом.

И, наконец, четвертый уровень — технологические программы обработки деталей, которые обычно загружаются в систему ЧПУ извне и могут редактироваться прямо на станке в процессе отладки.

Поскольку второй и третий уровни ПО для пользователя, как правило, недоступны, причинами возможных сбоев могут быть проблемы в первом или последнем из них: в операционной системе или программах обработки деталей.

Сбои, зависящие от неправильно написанных технологических программ, зависят только от квалификации работающих на предприятии технологов-программистов и качества изучения ими языка программирования, присущего данной системе ЧПУ. К выходу из строя системы управления они обычно не приводят, но могут привести к поломке инструмента или иной порче механической структуры станка (повреждению стола, выходу из строя шарико-винтовых пар и т.д.)

Что касается проблем, связанных с операционной системой, то они, как правило, происходят из-за неквалифицированных действий оператора, случайно или умышленно нарушающего общеизвестные правила работы с персональным компьютером, каковым и является современная система ЧПУ. Это может быть стирание исполняемых или системных файлов, внесение произвольных изменений в настройки BIOS, задание неправильных команд, некорректное прерывание выполняемых операций, запуск программ, зараженных вирусами, и т.д.

Отсюда вытекает второй практический вывод: как и любые персональные компьютеры, современные системы ЧПУ подвержены всем компьютерным «болезням», предупреждать которые гораздо легче, чем лечить. Повышенная сложность систем и возможность их использования «не по назначению» делают актуальным вопрос о компьютерной безопасности и наличии на предприятии средств дополнительного контроля.

Причина третья: побочные эффекты экономии.

Очень часто по экономическим причинам из предложенных вариантов возможной модернизации станка заказчик выбирает компромиссный вариант, устраивающий его прежде всего по цене, и только во вторую очередь — по качеству. Далеко не всегда выбранный таким образом вариант является наиболее оптимальным с точки зрения сбалансированности полученной конфигурации.

В качестве иллюстрации можно привести пример, когда с целью экономии средств при модернизации станка заказчик принял решение оставить старый привод главного движения, установив на станок новую систему ЧПУ. В результате, несмотря на качественно выполненную исполнителем работу по «стыковке» новой системы ЧПУ с данным станком, из-за нестабильности работы старого электропривода новая система ЧПУ и современное электрооборудование не смогли в полной мере обеспечить требуемую надежность работы модернизированного станка.

Поскольку ситуации возможной несовместимости старых и новых комплектующих, оставленных в пределах одной конфигурации, заранее предсказать невозможно, избежать их можно только в случае полной модернизации всех систем, и желательно с использованием компонентов от одного производителя.

Таким образом, третий вывод: излишняя экономия средств на этапе утверждения проекта способна привести к определенным проблемам в будущем. Для их избежания компания-претендент на выполнение работ должна приложить максимум усилий, чтобы убедить заказчика в правильности предлагаемого именно ею варианта конфигурации.

Причина четвертая: неблагоприятные условия эксплуатации станка.

Реальный случай из практики: после наступления устойчиво жаркой погоды прекрасно работавший до этого станок внезапно начал давать сбои. Справедливо рассудив, что, возможно, это происходит из-за перегрева электрооборудования, находящегося в пристаночном электрошкафу, обслуживающий персонал приоткрыл дверцы электрошкафа и продолжал эксплуатацию станка в таком состоянии.

Сбои прекратились, но через некоторое время вышел из строя блок питания комплекта приводов системы ЧПУ HEIDENHAIN. Прибывшие по вызову представители компании, проводившей модернизацию станка, обнаружили на элементах установленных в шкафу приводов слой стальной пыли, который вполне мог стать причиной указанной ситуации.

После долгого предъявления взаимных претензий и поиска виновных испорченный блок питания был заменен по гарантии, но время, затраченное на выяснение всех обстоятельств, и средства, потерянные заказчиком за время простоя станка, уже, к сожалению, не вернешь.

Такого бы, скорее всего, не произошло, если бы еще на этапе разработки технического задания будущий исполнитель работ или заказчик предусмотрели возможность работы станка при температурах, значительно превышающих обычные для данного предприятия.

Четвертый практический вывод: сложная и дорогая импортная техника требует соблюдения довольно жестких условий эксплуатации. При отсутствии гарантии четкого обеспечения этих условий разработчик проекта должен предусмотреть, а заказчик утвердить создание определенного «запаса прочности» в виде принятия соответствующих мер (например, установки в электрошкафах кондиционеров).

Причина четвертая: неблагоприятные условия эксплуатации станка.

Здесь вообще широкое поле для возникновения самых различных ситуаций, доходящих порой до настоящих курьезов. Присущая некоторым людям природная любознательность, свободомыслие и оригинальность мышления, с одной стороны, отсутствие привычки просчитывать последствия своих действий, с другой стороны, и внутреннее сопротивление таким понятиям, как «строгое соблюдение производственной дисциплины», «скрупулезное соблюдение всех аспектов производственного процесса» и т.д., с третьей, приводят к вмешательству в области, для этого явно не предназначенные.

Например: оператор станка с ЧПУ одного из промышленных предприятий внезапно захотел определить геометрический центр вращения поворотного стола. Для этого он не нашел ничего лучшего, как, отвинтив несколько винтов и сняв защитную крышку датчика круговых перемещений марки ЛИР, получить доступ к его внутренней полости, совпадавшей по расположению с искомой осью вращения.

Все бы было ничего, если бы, снимая крышку, он не утерял одну из предохранительных шайбочек, надетых на державшую крышку винты. Не обратив на это внимания, при установке крышки назад он «пережал» лишенный шайбочки винт, и в результате полученного перекоса раздавил находящееся в корпусе датчика прецизионное штриховое стекло.

Такая самодеятельность не в меру «находчивого» оператора обошлась предприятию в 1800 долларов, не говоря уже о длительном простое высокопроизводительного станка.

Еще пример: оператор станка с ЧПУ другого предприятия очень любил компьютерные игры. Поскольку на устройстве ЧПУ обслуживаемого им станка стандартного дисковода не было, он пошел на определенные расходы и приобрел внешний дисковод, подключаемый к компьютеру через разъем последовательного порта (RS232). Не зная о том, что по правилам компьютерной безопасности необходимо сначала подключать к разъему внешнее устройство, а уже затем включать компьютер в сеть, он несколько раз осуществлял «горячее» подключение своего дисковода к системе ЧПУ, причем дисковод, естественно, никоим образом не заземлял.

Такая практика привела к тому, что в одно из таких подключений COM-порт УЧПУ не выдержал, и в результате оператор лишился возможности поиграть в обед в любимый «Тетрис», а завод — загружать в станок технологические программы.

Отсюда можно сделать пятый, пожалуй, самый основной, практический вывод: отсутствие мероприятий по должному наведению порядка в сфере производственной и технологической дисциплины способно нанести заводу ощутимый финансовый урон. Несмотря на всю свою непопулярность, в современных условиях они крайне необходимы.

Большую роль в проблемах с обслуживаемыми станками играет простая невнимательность и отсутствие системы контроля за неисправностями. При выяснении причин имевшихся сбоев довольно часто можно встретить ситуацию, когда в ответ на вопрос «Когда именно произошел сбой?» оператор недоуменно пожимает плечами, а на вопрос «Что сообщала при этом система ЧПУ?» честно отвечает «Не помню».

В руководствах по эксплуатации, поставляемых вместе с модернизированным станком, как правило, всегда присутствует раздел, посвященный профилактике возможных нештатных ситуаций и действиям, которые следует предпринимать, в случае если они произошли. В зависимости от сложности системы и квалификации разрабатывавших руководство программистов, такая информация может занимать от десяти до нескольких сотен страниц.

Их тщательное изучение и правильное выполнение способны значительно уменьшить риск потерь, возникающих из-за непредвиденных сбоев.

——————————————————————————–

На основе всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что проблем с эксплуатацией модернизированных станков избежать можно, но для этого необходимо предпринять определенные усилия, начиная с момента заказа проекта модернизации.

К ним относятся:

1. Правильный выбор компании, которая будет осуществлять работы по модернизации.

Здесь имеется в виду тот факт, что отсутствие сбоев и, следовательно, надежная работа станка прямо зависят от того, насколько качественно была написана программа электроавтоматики для новой конфигурации станка, насколько грамотно был спроектирован электрошкаф и осуществлен электромонтаж, верно подобраны комплектующие, правильно настроены электроприводы и т.д. — то есть от качества разработки проекта модернизации и его практического выполнения.

А это, в свою очередь, зависит от наличия в компании-претенденте высококвалифицированных программистов, имеющих опыт работы с данным типом станков и выбранными системами ЧПУ, опытных инженеров-электроников, электриков, слесарей-монтажников и других специалистов, чьими руками данная работа будет претворяться в жизнь.

Подробнее о принципах подбора исполнителя будет рассказано в статье «Как правильно выбрать партнера по модернизации станков» (следите за нашими дальнейшими публикациями).

2. Тщательная проработка технического задания с учетом даже самых незначительных мелочей.

Современные системы ЧПУ обладают очень широким набором технологических и сервисных возможностей. Это и различные типы программирования, и различные виды компенсаций, способы представления рабочей зоны, функции контроля, ручные, настраиваемые и автоматические циклы, сложные режимы обработки, форма представления на экране оперативной информации и многое другое.

Если заказчик хочет, чтобы его модернизированный станок был способен выполнять какой-то сложный вариант обработки с автоматическим контролем каких-то конкретных параметров и при этом выводить на экран ЧПУ вполне определенные сообщения для оператора в каком-то специфическом виде, он должен заранее согласовать с исполнителем работ все тонкости своих пожеланий.

Проведенный исполнителем предварительный анализ вполне может показать, что на станке такой конфигурации осуществить требуемый вариант обработки или достичь необходимых уровней точности будет технически невозможно, или же придется изменить модель ранее согласованной системы ЧПУ, или возникнет необходимость докупить не предполагавшиеся ранее к закупке дополнительные устройства (кондиционеры, датчики, специализированные модули, устройства сопряжения и т.д.).

В любом случае, по завершении работ заказчик вправе рассчитывать на получение только тех функций, которые были записаны в техническом задании, и в том объеме, который был обеими сторонами заранее согласован. Выдвижение заказчиком дополнительных требований уже после завершения работ, или попытки эксплуатировать станок в несогласованных с исполнителем режимах способны привести к сбоям в работе и, соответственно, конфликту между сторонами.

3. Необходимость серьезного обучения своего персонала.

Как уже разъяснялось выше, качественно иной технический уровень современных систем управления и приводов требует значительного переобучения специалистов по обслуживанию станков с ЧПУ, работающих на предприятии у заказчика.

На первый план выдвигается повышение общей и специальной компьютерной грамотности, а также владение иностранными языками в объеме, достаточном для чтения руководств по эксплуатации и диагностических сообщений на экране пульта оператора.

Если на предприятии используется несколько станков, объединенных в компьютерную сеть с одним или несколькими управляющими серверами, то здесь уже не обойтись без грамотных системных программистов, способных не только определять вероятные причины возможных сбоев, но и уметь своими силами устранять любые неполадки, связанные с функционированием программного и аппаратного обеспечения.

4. Принятие мер по укреплению производственной дисциплины.

Новая техника — дорогая техника. Обращение с ней требует бережного и квалифицированного ухода, а также тщательного выполнения всех рекомендаций завода-изготовителя, начиная с создания резервных копий рабочих настроек и заканчивая регулярными проверками всех систем с помощью диагностических и антивирусных программ, поддержанием на рабочих местах рекомендуемых климатических условий и банальной очисткой от грязи и пыли.

Вся эксплуатационная документация, поступающая заказчику вместе с модернизированным станком, должна храниться в строго определенном месте у конкретного ответственного лица, занятого обслуживанием данных станков с ЧПУ. В случае ее утери или порчи должны приниматься меры к немедленному получению дубликатов, либо путем обращения к компании, проводившей модернизацию, либо к предприятию-изготовителю систем ЧПУ.

Еще лучше, если специалисты заказчика самостоятельно снимут копии со всей поступившей документации (руководств, компакт-дисков, дискет и т.д.), и будут хранить их в различных местах с возможностью быстрого нахождения в случае необходимости.

Использование станочных систем ЧПУ в качестве компьютеров для отладки собственных программ или запуска на них компьютерных игр должно быть строжайше запрещено!

Путем обеспечения тех или иных мер безопасности должна быть ограничена возможность несанкционированного доступа к рабочим настройкам систем ЧПУ (особенно каталогам операционной системы и настройкам BIOS), а также возможность загрузки в системы посторонних файлов без их проверки на наличие вирусов. Если системы ЧПУ станков объединены в компьютерную сеть, следует предпринять шаги и по обеспечению общесетевой безопасности, как на уровне участка (цеха), так и на уровне завода в целом.

5. Ведение подробного учета профилактических работ и возникающих неисправностей.

Подобно тому как в медицине для правильной постановки диагноза огромное значение имеет история болезни, так и для специалистов, занимающихся ремонтом станков с ЧПУ, неоценимую помощь может оказать ведение двух журналов — журнала учета профилактических работ и журнала учета сбойных ситуаций.

Журнал учета профилактических работ должен находиться у специалистов, обслуживающих станки с ЧПУ, и в нем должны отражаться все действия, которые были проведены с этими станками в рамках регулярного технического обслуживания согласно рекомендаций завода-изготовителя.

Когда проводилась последняя проверка на вирусы, что она показала, были ли обнаружены вирусы, если да — то какие, удалось ли их полностью ликвидировать, каким образом это удалось, как работал после этого станок, и т.д. — все это должно регулярно заноситься в журнал и храниться в доступном, но безопасном месте.

Журнал учета сбойных ситуаций должен находиться непосредственно на рабочем месте оператора станка с ЧПУ, и в него должны заноситься все, даже самые незначительные, сбои или отказы, которые произошли со станком за время его эксплуатации.

Когда произошел сбой, какого рода был сбой, что сообщала система ЧПУ, какую операцию выполнял станок, какой был установлен режим, что предшествовало сбою, удалось ли ликвидировать сбой, если да, то каким образом, сколько времени простаивал станок, были ли какие-то сопутствующие эффекты (звуки, запах) и т.д. — крайне важная информация, наличие которой позволит не только быстрее запустить станок в работу, но и найти и устранить причины, порождающие данные ситуации.

От тщательного ведения этих двух журналов, а также от реального внедрения на практике всех перечисленных выше рекомендаций в немалой степени зависит то, насколько надежно будут работать модернизированные станки.

В качестве итога хочется выразить надежду, что данные рекомендации смогут реально помочь многим предприятиям в деле модернизации станков с ЧПУ. Обладая более чем десятилетним опытом работы в этой области, компания «Элмис» оказывает заказчикам бесплатные услуги по экспертной оценке оборудования на предмет возможной модернизации.

Валерий Шпак, инженер отдела информации компании «Элмис»

Части

Примечание

1. Вы можете использовать любой мощный транзистор.
2. Каждый импульс перемещает двигатель на один шаг.
3. S1 изменяет направление шага.

Автор: Пащенко Максим Геннадьевич

Двигатель состоит из якорной обмотки (ротора с якорной обмоткой), статора, щёточного узла. ДПТ являются обратимыми электрическими машинами, то есть в определенных условиях способны работать как генераторы.

Статор

На статоре ДПТ располагаются в зависимости от конструкции:

постоянные магниты
обмотки возбуждения — катушки, наводящие магнитный поток возбуждения
Двигатели постоянного тока различаются по способу коммутации обмоток возбуждения. Вид подключения обмоток возбуждения существенно влияет на тяговые и электрические характеристики эл.двигателя. Существуют схемы независимого, параллельного, последовательного и смешанного включения обмоток возбуждения.

Ротор

Ротор любого ДПТ состоит из многих катушек, на одну из которых подаётся питание в зависимости от угла поворота ротора относительно статора. Применение большого числа (несколько десятков) катушек необходимо для обеспечения оптимального взаимодействия между магнитными полями ротора и статора (то есть создания максимального момента на роторе).

Выводы всех катушек объединяются в коллекторный узел. Коллекторный узел обычно представляет собой кольцо из изолированных друг от друга пластин-контактов, расположенных по оси ротора. Существуют и другие конструкции коллекторного узла.

Щёточный (коллекторно-щёточный) узел

Щёточный узел необходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе. Щётка — неподвижный контакт (обычно графитовый или медно-графитовый).

Щётки часто размыкают и замыкают пластины-контакты коллектора ротора, как следствие при работе ДПТ происходят переходные процессы в обмотках ротора. Эти процессы приводят к искрению на коллекторе, что значительно снижает ресурс ДПТ. Искрение уменьшают выбором взаимного положения полюсов ротора относительно статора(снижая ток коммутации), а также подключением внешних реактивных элементов (конденсаторов).

При больших токах в роторе ДПТ возникают мощные переходные процессы, в результате чего искрение может постоянно охватывать все пластины коллекора, независимо от положения щёток. Данное явление называется кольцевым искрением коллектора. Кольцевое искрение опасно тем, что одновременно выгорают все пастины коллектора и срок его службы значительно сокращается. Визуально кольцевое искрение проявляется в виде светящегося кольца около коллектора. Эффект кольцевого искрения коллектора не допустим, при проектировании приводов устанавливаются соответствующие ограничения на максимальные моменты (а следовательно и токи в роторе), развиваемые двигателем.

Принцип работы

На рамку с током, находящуюся в магнитном поле возбуждения статора, действуют силы, создающие момент на роторе.

Управление ДПТ

Механическая характеристика ДПТ

Зависимость частоты от момента на валу ДПТ. Отображается в виде графика. Горизонтальная ось (абцисс) — момент на валу ротора, вертикальная ось (ординат) — частота вращения ротора. Механическая характеристика ДПТ есть прямая, идущая с отрицательным наклоном.

Механическая характеристика ДПТ строится при определённом напряжении питания обмоток ротора. В случае построения мех. характеристик для нескольких значений напряжения питания говорят о семействе механических характеристик ДПТ.

Регулировочная характеристика ДПТ

Зависимость частоты от момента на вале ДПТ. Отображается в виде график. Горизонтальная ось (абцисс) — напряжение питания обмоток ротора, вертикальная ось (ординат) — частота вращения ротора. Регулировочная характеристика ДПТ есть прямая, идущая с положительным наклоном.

Регулировочная характеристика ДПТ строится при определённом моменте, развиваемом двигателем. В случае построения регулировочных характеристик для нескольких значений напряжения питания говорят о семействе механических хар-ик ДПТ.

Управление ДПТ

Управляемые приводы на основе ДПТ используют для управления идеи ШИМ.

Управление двигаталем осуществляется по току в обмотке двигателя, который пропорционален напряжению, приложенному к этой обмотке. Реакцию двигателя на данное напряжение при определённом внешнем моменте можно увидеть на соответствующей регулировочной характеристике. Регулировочная характеристика показывает скорость, которую двигатель достигнет в установившемся режиме.

Основные формулы, используемые при управлении ДПТ:

M = kmI — момент, развиваемый двигателем, пропорционален току в обмотке якоря (ротора). km — коэффициент момента двигателя.

E = keω — противоЭДС в обмотках якоря пропорционально угловой частоте пращения ротора. ke — коэффициент ЭДС двигателя.

U = RI — закон Ома для обмотки ротора. R — сопротивление обмотки ротора, I, U — ток в ней и напряжение, подаваемое на обмотку ротора

Достоинства и недостатки ДПТ

Достоинства:

• Простота устройства и управления
• Практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя

Недостатки:

• Необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов
• Ограниченный срок службы из-за износа коллектора
• Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Началось мое станкостроение со случайной ссылки на немецкий станок за 2000DM, который на мой взгляд выглядел по детски, однако мог выполнять довольно много занятных функций. В тот момент, меня заинтересовала возможность рисовать платы (это было еще до появления в моей жизни ЛУТ).

В результате протяженных поисков в сети было найдено несколько сайтов посвященных этой проблеме, однако русскоязычных среди них не было ни одного (это было примерно 3 года назад). В общем, в конце концов, я нашел два принтера CM6337 (кстати их выпускал Орловский завод УВМ), откуда и выдрал униполярные шаговые двигатели (Dynasyn 4SHG-023F 39S, аналог ДШИ200-1-1). Параллельно с доставанием принтеров заказал и микросхемы ULN2803A(с буквой А – DIP корпус). Все собрал, запустил. Что получил, а получил дико греющиеся микросхемы ключей, и с трудом вращающийся двигатель. Так как по схеме из Голландии для увеличения тока ключи соединены попарно, то максимальный отдаваемый ток не превышал 1А, в то время как двигателю надо было 2А (кто ж знал что я найду такие прожорливые, как мне тогда показалось, двигатели J ). Кроме того, данные ключи построены по биполярной технологии, для тех кто не в курсе, падение напряжения может быть до 2В (если питание от 5, то фактически половина падает на сопротивлении перехода).

В принципе, для опытов с двигателями от 5” дисководов очень неплохой вариант, можно сделать например плоттер, однако что то более тяжелое чем карандаш (например дремель) ими вряд ли можно тягать.

Решил собрать свою собственную схему из дискретных элементов, благо в одном из принтеров оказалась нетронутой электроника, и я взял оттуда транзисторы КТ829 (Ток до 8А, напряжение до 100В)… Была собрана такая схема…

Рис.1 – Схема драйвера для 4х фазного униполярного двигателя.

Сейчас объясню принцип. При подаче логической “1” на один из выводов (на остальных “0”), например на D0, транзистор открывается и ток течет через одну из катушек двигателя, при этом двигатель отрабатывает один шаг. Далее единица подается на следующий вывод D1, а на D0 единица сбрасывается в ноль. Двигатель отрабатывает сладующий шаг. Если подавать ток сразу в две соседние катушки то реализуется режим полушагов (для моих двигателей с углом поворота 1,8’ получается 400 шагов на оборот).

К общему выводу подсоединяются отводы от середины катушек двигателя (их два если проводов шесть). Очень хорошо теория шаговых двигателей описана тут – Шаговые двигатели. Управление шаговым двигателем., тут же приведена схема контроллера ШД на микроконтроллере AVR фирмы Atmel. Честно говоря, мне показалось похоже на забивание гвоздей часами, однако в ней реализована очень хорошая функция как ШИМ регулирование тока обмоток.

Поняв принцип, несложно написать программу управляющую двигателем через LPT порт. Зачем в этой схеме диоды, а за тем, что нагрузка у нас индуктивная, при возникновении ЭДС самоиндукции она разряжается через диод, при этом исключается пробой транзистора, а следовательно и вывод его из строя. Еще одна деталь схемы – регистр RG (я использовал 555ИР33), используется как шинный формирователь, поскольку ток отдаваемый, например LPT портом мал – можно его элементарно спалить, а следовательно, есть возможность спалить весь компьютер.

Схема примитивна, и собрать такое можно минут за 15-20, если есть все детали. Однако у такого принципа управления есть недостаток – так как формирование задержек при задании скорости вращения задается программой относительно внутренних часов компьютера то работать в многозадачной системе (Win) это все не будет! Будут просто теряться шаги (может быть в Windows и есть таймер, но я не в курсе). Второй недостаток – это нестабилизированный ток обмоток, максимальную мощность из двигателя не выжать. Однако по простоте и надежности этот способ меня устраивает, тем более что для того, что бы не рисковать своим Атлоном 2ГГц, я собрал из барахла 486 тарантас, и кроме ДОСа там, в принципе мало, что можно поставить нормальное.

Описанная выше схема работала и в принципе неплоха, но я решил, что можно несколько переделать схему. Применить MOSFETJ ). транзисторы (полевые), выигрыш в том, что можно коммутировать огромные токи (до 75 – 100А), при солидных для шаговых двигателей напряжениях (до 30В), и при этом детали схемы практически не греются, ну если не считать предельных значений (хотел бы я видеть тот шаговый двигатель который съест ток 100А

Как всегда в России возник вопрос, где взять детали. У меня возникла идея – извлечь транзисторы из горелых материнских плат, благо, например Атлоны кушают порядочно и транзисторы там стоят огого. Дал объявление в ФИДО, и получил предложение забрать 3 мат. платы за 100 рублей. Прикинув что в магазине за эти деньги можно от силы купить 3 транзистора, забрал, расковырял и о чудо, хотя они все и были дохлыми, ни один транзистор в цепи питания процессора не пострадал. Так я получил пару десятков полевых транзисторов за сто рублей. Схема, которая получилась в результате, представлена ниже.

Рис. 2 – Тоже на полевых транзисторах

Отличий в этой схеме немного, в частности была применена микросхема нормального буфера 75LS245 (выпаяна над газовой плитой из 286 материнской платы J ). Диоды можно поставить любые, главное, что бы их максимальное напряжение не было меньше максимального напряжения питания, а предельный ток не меньше тока питания одной фазы. Я поставил диоды КД213A, это 10А и 200В. Возможно это излишне для моих 2х амперных двигателей, однако покупать детали не было смысла, да и запас по току думается лишним не будет. Резисторы служат для ограничения тока перезарядки емкости затворов.

Ниже приводится печатная плата контроллера построенного по такой схеме.

Рис. 3 – Печатная плата.

Печатная плата разведена для поверхностного монтажа на одностороннем текстолите (лень мне что то дырочки сверлить сталоJ). Микросхемы в DIP корпусах паяются с подогнутыми ножками, резисторы SMD с тех же материнок. Файл с разводкой в Sprint-Layout 4.0 прилагается. Можно было бы запаять на плату и разъемы, но лень как говорится – двигатель прогресса, да и при отладке железа удобнее было запаять провода подлиннее.

Еще необходимо отметить, что схема снабжена тремя концевиками, на плате справа снизу шесть контактов вертикально, радом с ними посадочные места под три резистора, каждый соединяет один вывод выключателей с +5В. Схема концевиков:

Рис. 4 – Схема концевиков.

Вот так это выглядело у меня в процессе наладки системы:

В результате на представленный контроллер я потратил не более 150 рублей: 100 рублей за материнские платы (при желании можно вообще бесплатно достать) + кусок текстолита, припой и банка хлорного железа в сумме тянут на ~50 рублей, причем хлорного железа останется потом еще много. Думаю считать провода и разъемы смысла не имеет. (Кстати разъем питания отпилен от старого винчестера.)

Так как практически все детали сделаны в домашних условиях, с помощью дрели, напильника, ножовки, рук и такой то матери, то зазоры конечно гигантские, однако модифицировать отдельные узлы в процессе эксплуатации и опытов проще, чем изначально делать все точно.

Если бы на Орловских заводах проточить отдельные детали не стоило бы так дорого, то мне бы конечно проще было бы вычертить все детали в CAD’е, со всеми квалитетами и шероховатостями и отдать на съедение рабочим. Однако знакомых токарей нет… Да и руками как то знаете ли интереснее…

P.S. Хочу высказать свое мнение по поводу негативного отношения автора сайта к советским и Российским двигателям. Советские двигатели ДШИ, вполне себе даже ничего, даже маломощный ДШИ200-1-1. Так что если вам удалось откопать за “пиво” такое добро не спешите выкидывать их, они еще поработают… проверено… Но если же покупать, и разность в стоимости не велика, лучше все таки брать иностранные, поскольку точность у них конечно будет выше.

P.P.S. Е: Если что то я написал не правильно пишите, исправим, но … РАБОТАЕТ…

Митрохин Андрей
FidoNet: 2:5027/12.70

Введение
Современные устройства ЧПУ построены по магистрально-модульному принципу и содержат объектно-зависимые модули, связанные между собой через системную магистраль и различные каналы связи. На рис.1 представлена струк-турная схема одно-компьютерной системы ЧПУ класса PCNC с внутренними контроллерами, дающая наглядное пред-ставление об организации связей такой системы.

Рис. 1. Система ЧПУ с внутренними контроллерами

Наиболее распространенными магистралями для подобных систем сегодня являются VMEbus и CompactPCI.  В многоцелевых станках количество каналов электроавтоматики доходит до 1024, а количество управляемых осей до 32. Кроме того, разнесенность составных частей системы заставляет искать вариант с меньшей длиной соединитель-ных кабелей. Таким вариантом является система с внешними контроллерами (рис.2), в качестве которых можно реко-мендовать контроллеры SMART фирмы PEP Modular Computers (Германия).

Семейство SMART имеет широкую номенклатуру модулей, позволяющую легко изменять конфигурацию, сочетает преимущества операционной системы реального времени OS-9 и интерфейса промышленной сети Profibus.

Рис. 2. Система ЧПУ с внешними контроллерами

При любой архитектурной реализации необходимо наладить взаимодействие между составными частями системы:

• персональными компьютерами (при организации локальной управляющей сети);
• компьютером и интеллектуальными контроллерами;
• контроллерами и устройствами электроавтоматики;
• контроллерами и следящими приводами.

Связь между компьютером и периферийными устройствами

Связь между РС и периферийным оборудованием организуется через стандартные терминальные интерфейсы.

В стандартную комплектацию РС входит 8-разрядный параллельный интерфейс Centronics. Он предназначен толь-ко для односторонней передачи информации от РС к внешнему устройству и обеспечивает максимальную скорость до 100 Кбайт/с на расстояние до 2 м.

Фирмы Intel, Xircon, Zenith и ряд других совместно разработали спецификацию улучшенного параллельного порта EPP (Enhanced Parallel Port). Он является двунаправленным, то есть обеспечивает передачу 8 бит данных в обоих на-правлениях. Порт ЕРР имеет буфер, сохраняющий передаваемую и принимаемую информацию до того момента, когда устройство будет готово их принять. Специальный режим позволяет порту ЕРР передавать блоки данных непосредст-венно из ОЗУ РС во внешнее устройство и обратно, минуя процессор. Для использования порта ЕРР требуется только специальное программное обеспечение, которое позволяет обмениваться данными со скоростью до 2 Мбит/с и под-ключать в цепочку до 64 периферийных устройств.

Дальнейшим развитием порта ЕРР явился порт с расширенными функциями ЕСР (Extended Capability Port). Этот порт обеспечивает еще большую скорость передачи. Как и в ЕРР, в ЕСР сохранен тот же режим обмена данными через канал прямого доступа к памяти, что позволяет снизить загрузку центрального процессора при передаче данных через порт. Порт ЕСР позволяет подключать до 128 периферийных устройств.

Самый распространенный из последовательных интерфейсов соответствующий стандарту EIA интерфейс RS-232C, известный также как интерфейс CCITT V.24. Он входит в стандартную комплектацию РС и имеет очень широ-кую область применения. Интерфейс RS-232C предназначен для соединения двух устройств. Передатчик одного уст-ройства соединяется с приемником другого и наоборот, что обеспечивает полнодуплексный режим передачи данных. Для управления подключенным устройством можно использовать дополнительные линии порта RS-232 или специаль-ные символы, добавляемые к передаваемым данным.

Стандарт EIA RS-422A (CCITT V.11) разработан в 1975 году. Интерфейс использует симметричную линию связи, обеспечивает хорошее подавление помех общего вида за счет использования витой пары в качестве линии связи. Каж-дый передатчик может быть нагружен на несколько приемников, что обеспечивает возможность одновременного об-мена с несколькими устройствами.

Один из наиболее распространенных в промышленности стандартов EIA RS-485 использует симметричную двух-проводную линию связи для двунаправленного обмена данными. Интерфейс позволяет строить сети с числом абонен-тов до 32 протяженностью 1200 метров. Применение ретрансляторов позволяет увеличить дальность связи свыше 1200 метров или организовать новый сегмент. Система связи на основе интерфейса RS-485 работает в полудуплексном ре-жиме, прием и передача данных производится по одной витой паре проводов (см. рис.3).

Рис. 3. Организация интерфейса RS-485

Ниже приведены основные характеристики последовательных интерфейсов передачи данных.

Связь между персональными компьютерами

Коммуникационная задача сегодня более актуальна, чем несколько лет назад. Это связано с распространением се-тевых систем управления типа DNC (Direct Numerical Control), расширением круга конечных пользователей и т. д.

Наиболее распространенным сетевым решением в настоящее время является Ethernet, а повышение скорости его работы до 100 Мбит/с еще более увеличивает привлекательность этого стандарта [2]. Однако применение сети Ethernet ограничено тем, что в системах ЧПУ требуется принятие решений в реальном времени. Это связано с недетерминиро-ванной природой самого протокола Ethernet. Иными словами, при большой загрузке сети существует маленькая, но отличная от нуля вероятность того, что сообщение, посланное одним из узлов, никогда не достигнет адресата. Вот по-чему в системах, где необходима гарантированная доставка информации в течение заданного интервала времени, бо-лее подходящими оказываются протоколы Token-Ring (4/16 Мбит/с) или Arcnet (2,5 Мбит/с). В настоящее время суще-ствует стандарт Arcnet II, обеспечивающий скорость передачи до 20 Мбит/с, однако его применение тормозится огра-ниченной поддержкой со стороны изготовителей специализированных сетевых микросхем. Поклонники протокола ATM (Asynchronous Transfer Mode) предсказывают, что вскоре ATM вытеснит всех, даже Ethernet, и не исключено, что они окажутся правы (при условии поддержки ATM со стороны изготовителей микросхем). Важное значение для по-всеместного внедрения ATM может сыграть инициатива IBM по созданию дешевого варианта этого протокола со ско-ростью 25 Мбит/с.

Связь между компьютером и интеллектуальными контроллерами

Для связи компьютера с интеллектуальными контроллерами принято использовать последовательные полевые ши-ны (Fieldbus). К этой группе относятся несколько европейских Profibus (DIN 19245), FIP (UTE-C46-6xx), Bitbus (IEEE1118), CAN (ISO/DIS 11898), Interbus-S (DIN 9258) и американских Foundation Fieldbus, конкурирующих стандартов HART. Ведется разработка общеевропейского стандарта EN 50170, объединяющего Profibus и FIP.

Рис. 4. Распределение рынка полевых стандартов в Европе

Как видно из рис.4 (взят из статьи В. Коваленко Современные индустриальные системы , Открытые системы 5 1997), наибольший интерес представляет сеть Profibus, которая является обязательным элементом всех современных средств автоматизации нижнего уровня. Это открытый стандарт, определяющий обмен информацией с компонентами автоматизации любых разновидностей PC, PLC, панелями оператора, датчиками и силовыми приводами. Существу-ет три основных варианта Profibus: FMS, DP и ISP.

Profibus-FMS представляет собой решение для задач взаимодействия на цеховом и полевом (field) уровне иерархии промышленных связей. С его помощью организуется обмен между интеллектуальными field-устройствами и контрол-лерами, а также между контроллерами. Как правило, время реакции здесь не очень существенно, гораздо важнее функциональные возможности.

Profibus-DP это оптимизированная по производительности версия, предназначенная для взаимодействий, кри-тичных по времени.

Profibus-ISP проект взаимодействующих частей, дополненный возможностями управления процессами, включая внутреннюю защиту.

Сеть Profibus имеет следующие основные характеристики:

• физический интерфейс: EIA RS-485;
• средства передачи экранированная витая пара;
• длина линии: до 1200 м без повторителей;
• скорость передачи до 500 Кбит/с;
• максимальная длина линии до 4800 м с 3-мя повторителями;

метод доступа смешанный:

• IEEE 802.4 ( передача маркера ) между активными узлами;
• Master-slave ( ведущий-ведомый ) между активным и пассивными узлами.

Возрастающим признанием пользуется интерфейс CAN (Controller Area Network), разработанный фирмой Bosсh. Он представляет собой последовательный интерфейс, специально созданный для соединения между собой датчиков, исполнительных устройств и интеллектуальных контроллеров. Преимущества интерфейса CAN обеспечение режи-ма обмена в реальном масштабе времени благодаря возможности инициативной передачи данных при изменении со-стояния входных сигналов, высокая помехоустойчивость и протокол с коррекцией ошибок. Интерфейс CAN поддер-живает коммуникационные протоколы прикладного уровня DeviceNet фирмы Allen-Bradly и CANopen, разработанный ассоциацией CIA.

Некоторые характеристики интерфейса CAN при использовании протокола CANopen:

• линия связи витая пара;
• количество узлов 256;
• организация связи полудуплекс;
• скорость передачи:
• 20 Кбит/с на расстоянии 1000 м;
• 125 Кбит/с на расстоянии 500 м;
• 500 Кбит/с на расстоянии 100 м;
• 1 Мбит/с на расстоянии 40 м.

Особая привлекательность интерфейса CAN заключается в его устойчивости к электрическим и электромагнитным помехам, характерным для цеховых условий эксплуатации.

Связь между контроллерами и следящими приводами

Связь между контроллерами и следящими приводами зависит от типа используемых приводов. При использовании цифровых автономных следящих приводов подачи фирм INDRAMAT (Германия) и BOSCH (Германия) связи органи-зуются с помощью интерфейса SERCOS. Проект SERCOS (SErial Real-time COmmunication System) разработан для цифровых следящих приводов главного движения и подачи систем ЧПУ в 1995 году и является единственным интер-фейсом для управления приводами, опубликованным как международный стандарт (IEC 61491).

Система SERCOS представляет собой кольцевую оптоволоконную сеть, узлами которой являются программно-аппаратные модули. Такой модуль состоит из специального однокристального контроллера и трансиверной части, причем ведущий модуль может быть оформлен в виде платы, устанавливаемой в РС. Помимо одного ведущего, все остальные модули являются ведомыми (рис.5). Коммуникационная сессия осуществляется циклически с постоянной частотой, зависящей от числа ведомых модулей в сети, периодичность циклов настраивается на этапе инициализации системы. Так, управлять пятью следящими приводами можно с периодом 1 мс, а восемью приводами (максимальное число) с периодом 2 мс. Ограничений на общее число одновременно работающих приводов практически не сущест-вует. Длина межузлового сегмента для пластиковых оптоволоконных кабелей может достигать 60 м, а для стеклянных 250 м.

Рис. 5. Организация интерфейса SERCOS

В каждом цикле для каждого привода могут быть заданы максимальная скорость подачи и максимальное переме-щение, а также предельное значение крутящего момента; в каждом же цикле от каждого привода собирается информа-ция об истинных значениях скорости подачи, перемещения и крутящего момента. На синхронно передаваемую ин-формацию может быть «наложена» асинхронная (по запросу ведущего модуля), в качестве которой выступают различ-ные сообщения, выводимые на экран дисплея.

Система SERCOS работает следующим образом. В первой фазе ведущий модуль посылает синхронизирующее со-общение, которое подготавливает ведомые модули к выдаче собственных сообщений. Во второй фазе кольцевая сеть последовательно размыкается в каждом из узлов и сообщение соответствующего привода направляется ведущему мо-дулю. С этой целью для каждого модуля выделен свой временной интервал, границы которого устанавливают на этапе инициализации системы. В третьей фазе сообщение ведущего модуля поступает одновременно ко всем ведомым мо-дулям. Все сообщения вместе составляют единый кадр, соответствующий протоколу HDLC [3]. Некоторые характеристики интерфейса SERCOS:

• компьютерный интерфейс ISA-совместимый, обмен двоичными данными со скоростью 1,2 Мбит/с;
• интерфейс привода IEC 1491, скорость передачи 10 Мбит/с;
• поддержка операционных систем DOS, Windows 3.x, Windows NT, Windows95, Lynx/OS, VxWorks, QNX, VRTX и OS/9;
• компиляторы Microsoft, Borland, Watcom, Symantec, GNU.

Другие крупнейшие производители электропривода, такие как SIEMENS (Германия) и OMRON (Япония), исполь-зуют для управления интеллектуальными приводами более традиционные интерфейсы:

• аналоговый (10 В, 20 мА);
• цифровой (8- или 16-разрядный параллельный двоичный код);
• универсальный (последовательный интерфейс Fieldbus, причем фирма SIEMENS ориентируется на протокол Profibus, а фирма OMRON на протокол DeviceNet).
• Модули для реализации таких интерфейсов выпускают практически все производители средств вычислительной техники, в том числе компании INOVA и PEP.

Заключение

Реальная система ЧПУ может содержать комбинацию внутренних и внешних контроллеров с соответствующей организацией связей.

Практически все перечисленные интерфейсы в качестве физической среды распространения могут использовать

• коаксиальный кабель;
• витую пару;
• оптоволоконный кабель.
• Наличие сильных электромагнитных полей на станках приводит к выбору в качестве линий связи оптоволокна.