Sterowanie numeryczne - numerical control - automatyczne sterowanie ruchami zespołów maszyny technologicznej (obrabiarki) lub manipulacyjnej zgodnie z danymi i instrukcjami podanymi w postaci symbolicznej za pomocą znaków alfanumerycznych kodu ASC II: litery, cyfry, znaki pisarskie itp. Sterownie NC obejmuje także działania pomocnicze pozwalające na pełną automatyzacje cyklu roboczego maszyny.

POT - dane i instrukcje tworzą program obróbki Technologicznej, który jest wprowadzany do układu sterowania za pomocą przycisków, klawiszy, nośnika magnetycznego, CD/DVD itp.

Sterowanie numeryczne dzieli się na:

• Sterowanie numeryczne proste NC

• Sterowanie numeryczne komputerowe CNC

• Sterowanie numeryczne bezpośrednie DNC

Sterownie NC:

• Proste

• Układ sterowania o strukturze komputerowej

• Tylko pamięć ROM

• Brak pamięci RAM (brak bibliotek oprogramowania użytkowego)

• Brak możliwości wykonywania operacji arytmetycznych

• Struktura układu sterowania tzw. komputerowa tworzona stosownie do potrzeb określanych zakresem zadań technologicznych maszyny

Sterowanie CNC:

• Układ sterownia oparty na architekturze typowego komputera PC - posiada wszystkie możliwości systemu komputerowego

• ROM, RAM, arytmometr, szyny danych

• Możliwość uruchamiania aplikacji technologicznych

• Ekrany graficzne (wizualizacja - symulowanie pracy maszyny)

• Pełne możliwości komunikacji z otoczeniem

• Możliwość współpracy on-line z innymi komputerami

• Zadania układu sterowania ograniczone są do

• Czytania z zewnętrznego nośnika

• Przetwarzania danych numerycznych na zadania sterowania podzespołów

• Proste sposoby komunikacja operatora z układem sterowania

Sterowanie DNC:

• Budowane jako struktura nadrzędna do układów sterowania maszynami tech. i robotami

• Pełni funkcję integrujące dla całej struktury DNC, czyli NC+CNC

• Opiera się na sieciach sygnałowych oraz informatycznych sieciach przemysłowych field bus

• Komputer nadrzędny DNC pełni funkcje supervisera - nadzór - przejmuje części zadań układów sterowań NC i CNC

• Komputer DNC sterowany jest odpowiednia aplikacja nadzorująco - sterującą całą strukturą DNC

Układ nadzorujący:

Układ sterujący związany z nadzorem nad sterowaniem - polega na oddziaływaniu w celu uzyskania pożądanego stanu mimo zakłóceń, a jeżeli jest to niemożliwe, to w celu uzyskania stanu jak najmniej niepożądanego. Definicja nadzoru rozszerza definicje sterowania o przypadki występowania zakłóceń. Jeżeli do realizacji nadzoru wykorzystuje się dodatkowy układ sterujący to mówimy o układzie automatycznego nadzoru.

Rodzaje:

• Zabezpieczające

• 
  Korekcyjne - sterowanie adaptacyjne geometryczne AGG

• 
  Optymalizujące - sterowanie adaptacyjne graficzne ACC

- sterowanie adaptacyjne ekstremalne ACO

Informacje potrzebne do zaprogramowania obrabiarki

Geometryczne (kształt i wymiary detalu) Ustawienie narzędzia względem detalu Współrzędne ruchów narzędzia względem przedmiotu podczas obróbki Proste Złożone (interpolacja)

Technologiczne (warunki obróbki i przebieg obróbki) Dotyczące materiału obrabianego (tworzywo detalu) i narzędzia (ostrze) Dot. Parametrów skrawania Dot. Kolejności ruchów i czynności Pomocnicze

Ruchy

• Proste - wzdłużny -równoległy do osi głównej

- poprzeczny - prostopadły do osi głównej

• Złożone - kombinacja kilku ruchów prostych w różnym zakresie i układzie po okręgu i prostej - interpolacyjne

Punkt charakterystyczny narzędzia:

Funkcje wywołujące narzędzia związane są zawsze z korekcja narzędzia. Ponieważ program operacji technologicznej (POT) pisany jest zawsze stałym punktem narzędzia tj. punktem początku układu współrzędnych narzędzi, przeto by prowadzić narzędzie (punkt charakterystyczny narzędzia np. wierzchołek noża tokarskiego, wierzchołek wiertła, itd.) po programowanym konturze przedmiotu, należy przywołać:

- korekcje narzędzia jako przemieszczenia korygujące w określonej osi maszyny i w kierunku określonym przez znak korekcji,

- korekcje długości narzędzia działająca w kierunku osi narzędzia ,

- korekcje promienia narzędzia odnosząca sie do narzędzi obrotowych gdzie przemieszczenia korekcyjne w dwóch osiach maja te sama wartość (np. frezy palcowe)

Ekwidystancja - jest torem ruchu punktu środkowego narzędzia przebiegającym w stałej odległości od zaprogramowanego konturu przedmiotu obrabianego. Jest to jakby tor wyznaczony przez środek okręgu obtaczanego po programowanym konturze. W miejscach nieciągłych konturu, w celu poprawnego wykonania operacji programowanej tor ruchu narzędzia jest modyfikowany np. przez wstawianie łuków.

Budowa programu:

Program operacji technologicznej składa sie z bloków. Bloki składają sie ze słów, które zawierają informacje (dane) służące do wykonywania określonych czynności przez maszynę. Słowo jest elementem bloku i składa się ze znaku adresowego i kolejnych cyfr. Znak adresu z reguły jest literą.

Słowo

|Adres| cyfra|

Najważniejsze funkcje programowe

Wśród funkcji nazywanych funkcjami maszynowymi wyróżnia sie:

- funkcje przygotowawcze G, jako polecenia, które ustalają sposób pracy maszyny jak np. wymiarowanie przyrostowe, interpolacja kołowa, wykonywanie gwintu, cykl stały, itd.

- funkcje pomocnicze M, które sterują funkcjami dwustanowymi maszyny np. włącz obroty wrzeciona w prawo, włącz chłodziwo, wyłącz obroty wrzeciona, wyłącz chłodziwo, itd.

- funkcje narzędzia T, które wywołują narzędzie czyli ustawiają narzędzie w pozycji pracy,

- funkcje posuwu F, określające prędkość posuwu roboczego

- funkcje prędkości wrzeciona S, określające prędkość ruchu obrotowego wrzeciona.

Blok warunkowy - co 20, 30 lub 50 bloków wpisujemy jeszcze raz wartość parametru S i gdyby się cos stało zaczniemy jeszcze raz od tego miejsca `:' blok pełny. Ma to tez negatywne strony, niepotrzebne zatrzymanie obrabiarki rozwiązaniem jest wstawienie `/' czyli warunku ominięcia bloku.

Współrzędne ruchu interpolowanego:

G01 - interpolacja liniowa

G02 - przeciwnie do ruchu wskazówek zegara ruchy interpolowane

G03 - zgodnie z ruchem wskazówek zegara po okręgu

Cykle programowe:

Cykle ustalone - nazywane potocznie stałymi, są to zbiory podprogramów umieszczonych na stałe w pamięci układu sterowania obrabiarki NC, które umożliwiają realizowanie określonych sekwencji ruchów z zadanymi parametrami.

Cykle obróbkowe - w celu uproszczenia przygotowania obrabiarek wybrane operacje wykonuje się z wykorzystaniem cykli obróbkowych. Cykle są krótkimi podprogramami zapisanymi w pamięci obrabiarki wywołanymi kodami sterującymi. Trzy grupy cykli obróbkowych - wiertarskie, tokarskie i frezarskie.

Podprogramy - umożliwiają wyodrębnienie często wykorzystywanych fragmentów kodu, wywoływanie go pojedyncza instrukcja.

Zagadnienia technologiczne:

Toczenie - rodzaj obróbki skrawaniem (np. metalu, drewna, tworzyw sztucznych) stosowany najczęściej do obrabiania powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych. Istnieje możliwość uzyskiwania metodą toczenia również innych kształtów niż obrotowe. Podczas toczenia obrabiany materiał obraca się, a narzędzie (nóż tokarski) wykonuje ruch posuwisty.

Obrabiarka, na której wykonuje się toczenie to tokarka.

Toczenie wzdłużne realizowane jest w przypadku, kiedy nóż tokarski wykonuje ruch równoległy do osi zamocowanego przedmiotu usuwając określona warstwę materiału (naddatek na operację). W przypadku toczenia poprzecznego ruch posuwowy narzędzia jest prostopadły do osi obrotu przedmiotu.

Toczenie poprzeczne umożliwia wykonanie rowków, podcięć, fazowanie krawędzi a także inne operacje np. planowanie czół przedmiotu.

Gwinty należą do elementów śrubowych, które mogą tworzyć: połączenia rozłączne elementów maszyn oraz części układów kinematycznych, do zmiany rodzaju ruchu i jego przenoszenia.

Gwinty wykonuje się je najczęściej metodami obróbki wiórowej i plastycznej rzadziej erodowaniem, odlewaniem czy formowaniem wtryskowym (tworzywa sztuczne)!

Gwinty występują na powierzchniach zewnętrznych i wewnętrznych, stąd [ich nazwa: gwinty zewnętrzne i gwinty wewnętrzne. Mogą być nacięte na powierzchniach walcowych i - rzadziej - stożkowych (m.in. na tokarkach, gwinciarkach, frezarkach)

Toczenie gwintów wewnętrznych i zewnętrznych przeprowadza się nożami kształtowymi, których zarys odpowiada prawie dokładnie zarysowi toczonego gwintu (dla gwintu metrycznego kąt zarysu wynosi 60 o a dla gwintu calowego 55o). Zmiana kształtu noża umożliwia nacinanie gwintów o innym zarysie np. gwintu trapezowego (rys.6.24b).

Najważniejszym zagadnieniem podczas tej obróbki jest uzyskanie odpowiedniego przemieszczenia narzędzia w czasie jednego obrotu przedmiotu. Przemieszczenie narzędzia podczas jednego obrotu przedmiotu, które umożliwia nacięcie gwintu o żądanym skoku.

Frezowanie umożliwia obróbkę płaszczyzn, rowków, kanalików, powierzchni kształtowych i uzębień. Wykonywane jest obrotowymi narzędziami wieloostrzowymi (frezami) na obrabiarkach nazywanych frezarkami. W większości odmian frezowania: ruchy posuwowe są prostoliniowe-wykonuje je przedmiot obrabiany; natomiast ruch główny (obrotowy) wykonywany jest przez narzędzie. Dzięki zastosowaniu narzędzi wieloostrzowych i dużych prędkości skrawania frezowanie umożliwia obróbkę z dużą wydajnością.

Systemy programowania off-line maszyn.

Programowanie robotów przemysłowych:

Programowanie sekwencyjne realizuje się dla robotów wyposażonych w sterowniki tzw. Stało programowe, których cechą charakterystyczną jest niezmienność ustalonej w trakcie programowania sekwencji czynności robota. Pracują one według sztywno ustalonego liniowego programu. Ten sposób programowania stosowany jest dla robotów prostych tj. robotów o 3-4 stopniach swobody.

Programowanie on-line - programowanie przez uczenie teach-in. Programowanie przez nauczanie jest sposobem programowania i sterowania robotem z bezpośrednim wykorzystaniem jego układu sterującego, co polega na ręcznym - za pomocą klawiatury teach-boxa - przeprowadzeniu końcówki robota poprzez wszystkie wymagane miejsca w przestrzeni wokół robota, tworząc w ten sposób sekwencje jego ruchów.

Programowanie off-line polega na tworzeniu gotowego programu robota poza robotem, zatem system może i powinien być:

- łatwo przyswajalny

- odporny na pomyłki operatora (analiza błędów semantycznych, łatwość obsługi sprzętowej.)

- interaktywny (detekcja błędów, podpowiedzi, automatyczne korekty)

Sterowanie adaptacyjne technologiczne

---