¿Qué está pasando con el sistema CNC?

El sistema de control numérico computarizado (CNC) es un sistema que utiliza computadoras para controlar las funciones de procesamiento y realizar el control numérico. El sistema CNC ejecuta parte o todas las funciones de control numérico de acuerdo con el programa de control almacenado en la memoria de la computadora, y es un sistema informático dedicado equipado con circuitos de interfaz y servoaccionamientos. El sistema CNC consta de un programa CNC, un dispositivo de entrada, un dispositivo de salida, un dispositivo de control numérico por computadora (dispositivo CNC), un controlador lógico programable (PLC), un dispositivo de accionamiento del husillo y un dispositivo de accionamiento de alimentación (servo) (incluido el dispositivo de detección). El núcleo del sistema CNC es el dispositivo CNC. Debido al uso de computadoras, el sistema tiene funciones de software y utiliza PLC para reemplazar el dispositivo de control lógico eléctrico de la máquina herramienta tradicional, lo que hace que el sistema sea más pequeño, con mayor flexibilidad, versatilidad y confiabilidad, y fácil de implementar funciones complejas de CNC. También es conveniente y tiene la función de conectarse con la computadora host y realizar comunicación remota. Composición básica: Actualmente, existen muchos tipos de sistemas CNC en el mundo, con diferentes formas y características propias en cuanto a composición y estructura. Estas características estructurales se originan a partir de los requisitos básicos del diseño inicial del sistema y de las ideas de diseño de ingeniería. Por ejemplo, existen requisitos completamente diferentes para los sistemas de control de puntos y los sistemas de control de trayectoria continua. También existe una gran diferencia entre el sistema T y el sistema M. El primero es adecuado para procesar piezas giratorias, mientras que el segundo es adecuado para procesar piezas no giratorias de formas especiales. Diferentes fabricantes pueden tener diferentes ideas de diseño basadas en factores de desarrollo histórico y factores complejos que varían de un lugar a otro. Por ejemplo, el sistema estadounidense Dynapath adopta una estructura de tablero pequeña para facilitar el reemplazo de la placa y la combinación flexible, mientras que el sistema FANUC japonés tiende a tener una estructura de placa grande, lo que favorece la confiabilidad del sistema y promueve la mejora continua del sistema. tasa promedio de fracaso. Sin embargo, no importa qué sistema, sus principios básicos y su composición son muy similares. Sistema CNC Generalmente, todo el sistema CNC consta de tres partes, a saber, el sistema de control, el sistema servo y el sistema de medición de posición. El sistema de control realiza operaciones de interpolación de acuerdo con el programa de procesamiento de la pieza de trabajo y emite instrucciones de control al sistema de servoaccionamiento; el sistema de servoaccionamiento amplifica las instrucciones de control y el servomotor impulsa la máquina para que se mueva según sea necesario; o velocidad de la máquina y la devuelve al sistema de control para corregir las instrucciones de control. Estas tres partes se combinan orgánicamente para formar un sistema CNC de control de circuito cerrado completo. El sistema de control se compone principalmente de bus, CPU, fuente de alimentación, memoria, panel de operación y pantalla de visualización, unidad de control de posición, unidad de control lógico de controlador programable e interfaz de entrada/salida de datos. La última generación de sistemas CNC también incluye una unidad de comunicación, que puede completar la comunicación de datos interna de CNC y PLC y la conexión de redes externas de alto orden. El sistema de servoaccionamiento incluye principalmente un dispositivo de servoaccionamiento y un motor. Los sistemas de medición de posición utilizan principalmente sistemas de medición de recorrido incremental con rejillas largas o circulares. Estructura de hardware El hardware del sistema CNC consta de dispositivos CNC, dispositivos de entrada/salida, dispositivos de accionamiento y dispositivos de control lógico eléctrico de la máquina herramienta. Estas cuatro partes están interconectadas a través de interfaces de E/S. El dispositivo CNC es el núcleo del sistema CNC y su software y hardware controlan la implementación de varias funciones del CNC. La estructura de hardware del dispositivo CNC se puede dividir en estructura de placa grande y estructura de módulo funcional (placa pequeña) según el método de conexión de la placa de circuito impreso en el dispositivo CNC, según el método de fabricación del hardware del dispositivo CNC; se puede dividir en estructura especial y estructura de tipo computadora personal; según la cantidad de microprocesadores en el dispositivo CNC, se puede dividir en estructura de microprocesador único y estructura de microprocesador múltiple. (1) Sistema CNC de estructura de placa grande y estructura de plantilla funcional 1) Estructura de placa grande El dispositivo CNC del sistema CNC de estructura de placa grande consta de la placa de circuito principal, la placa de control de posición, la placa de PC, la placa de control de gráficos y la placa de E/S adicional. y unidad de fuente de alimentación, etc. composición. La placa de circuito principal es una placa de circuito impreso grande y las otras placas de circuito son placas pequeñas que se conectan a las ranuras de la placa de circuito impreso grande. Esta estructura es similar a la de una microcomputadora. 2) Estructura del módulo funcional (2) Estructura de microprocesador único y estructura de microprocesador múltiple 1) Estructura de microprocesador único En la estructura de microprocesador único, solo hay un microprocesador para controlar centralmente y compartir el tiempo del procesamiento del dispositivo CNC.

2) Estructura de múltiples microprocesadores Con el aumento de las funciones de los sistemas CNC y el aumento de la velocidad de procesamiento de las máquinas herramienta CNC, los sistemas CNC de un solo microprocesador ya no pueden cumplir con los requisitos. Por lo tanto, muchos sistemas CNC adoptan una estructura de múltiples microprocesadores. . Si hay dos o más microprocesadores en un sistema CNC, cada microprocesador está conectado a través de un bus de datos o método de comunicación y comparte la memoria común del sistema y la interfaz de E/S. El procesador comparte parte del trabajo del sistema, que es un sistema múltiple. -Sistema de microprocesador. Estructura del software El software CNC se divide en software de aplicación y software de sistema. El software del sistema CNC es un software especial compilado para realizar diversas funciones del sistema CNC, también llamado software de control, y se almacena en la memoria EPROM de la computadora. La configuración de funciones y los esquemas de control de varios sistemas CNC son diferentes y el software de su sistema varía mucho en estructura y escala, pero generalmente incluye programas de procesamiento de datos de entrada, programas de operaciones de interpolación, programas de control de velocidad, programas de gestión y programas de diagnóstico. (1) Programa de procesamiento de datos de entrada: recibe el programa de procesamiento de la pieza de entrada, decodifica y procesa las instrucciones de procesamiento y los datos representados por el código estándar y los almacena en el formato prescrito. Algunos sistemas también necesitan realizar cálculos de compensación o cálculos previos para operaciones de interpolación y control de velocidad. Normalmente, el programa de procesamiento de datos de entrada incluye entrada, decodificación y procesamiento de datos. (2) Programa de cálculo de interpolación: el sistema CNC realiza cálculos basados ​​en los datos proporcionados en el programa de procesamiento de la pieza, como el tipo de curva, punto inicial, punto final, etc. Según los resultados del cálculo, los impulsos de alimentación se envían a cada eje de coordenadas respectivamente. Este proceso se llama interpolación. El pulso de alimentación impulsa el banco de trabajo o la herramienta para realizar los movimientos correspondientes a través del servosistema para completar las tareas de procesamiento especificadas por el programa. El sistema CNC realiza interpolación y procesamiento al mismo tiempo. Es un método típico de control en tiempo real. Por lo tanto, la velocidad de la operación de interpolación afecta directamente la velocidad de avance de la máquina herramienta. posible. Este es el propósito de la interpolación de programación. La clave del procedimiento de complemento a dos. (3) Programa de control de velocidad El programa de control de velocidad controla la frecuencia de las operaciones de interpolación de acuerdo con el valor de velocidad dado para mantener la velocidad de alimentación predeterminada. Cuando la velocidad cambia mucho, se requiere control automático de aceleración y desaceleración para evitar que el sistema de transmisión pierda sincronización debido a cambios repentinos de velocidad. (4) Programa de gestión: el programa de gestión es responsable de programar y gestionar varios programas que sirven al proceso de mecanizado, como la entrada de datos, el procesamiento de datos y las operaciones de interpolación. El programa de gestión también gestiona las interrupciones provocadas por mandos del panel, señales de reloj, señales de fallo, etc. (5) Programa de diagnóstico La función del programa de diagnóstico es descubrir rápidamente fallas del sistema durante la operación del programa e indicar el tipo de falla. También puede verificar si los componentes principales del sistema (CPU, memoria, interfaces, interruptores, servosistemas, etc.) están funcionando correctamente antes de la operación o después de que ocurra una falla, e indicar la ubicación donde ocurrió la falla. Edite este párrafo Clasificación básica Clasificación de la trayectoria de movimiento (1) Sistema CNC de control de puntos El sistema CNC controla la posición de coordenadas precisa de la herramienta en relación con la pieza de trabajo cuando se mueve de un punto de procesamiento a otro, y para la trayectoria de movimiento entre puntos. no se realiza ningún control ni procesamiento durante el movimiento. El equipamiento de este tipo de sistema incluye taladradora CNC, taladradora por coordenadas CNC y punzonadora CNC. (2) El sistema CNC de control lineal no solo debe controlar la posición precisa de los puntos, sino también controlar la trayectoria de movimiento de la herramienta entre los dos puntos para que sea una línea recta, y la herramienta puede procesar a una velocidad de avance determinada durante el movimiento. Su auxiliar Los requisitos funcionales también son más que los de un sistema CNC de control de puntos. Por ejemplo, es posible que se requiera tener funciones como control de rotación del husillo, control de velocidad de avance e intercambio automático de herramientas. Los equipos con este tipo de control incluyen principalmente tornos CNC simples, mandrinadoras y fresadoras CNC, etc. (3) Sistema CNC de control de contorno: este tipo de sistema puede controlar estrictamente dos o más direcciones de coordenadas, es decir, no solo controla la posición de viaje de cada coordenada, sino que también controla la velocidad de movimiento de cada coordenada. Los movimientos de cada coordenada se coordinan entre sí de acuerdo con la relación proporcional prescrita y se coordinan con precisión para el procesamiento continuo para formar las líneas rectas, líneas oblicuas, curvas y superficies curvas requeridas. Los equipos que adoptan este tipo de método de control incluyen tornos CNC, fresadoras, centros de mecanizado, máquinas herramienta de procesamiento eléctrico y máquinas herramienta de procesamiento especial.

Clasificación de los servosistemas Según el método de control del servosistema, los sistemas CNC se pueden dividir en las siguientes categorías: (1) Sistema CNC de control de bucle abierto Este tipo de sistema CNC no tiene un dispositivo de detección ni un circuito de retroalimentación, y utiliza un motor paso a paso como elemento impulsor, como se muestra en la Figura 3. El pulso de alimentación de comando emitido por el dispositivo CNC es amplificado por el circuito de accionamiento y convertido en una señal de pulso de corriente que controla el encendido/apagado de cada devanado del estator del motor paso a paso, hace girar el motor paso a paso y luego pasa a través del El mecanismo de transmisión de la máquina herramienta (caja de cambios, husillo, etc.) impulsa el movimiento de la mesa de trabajo. Este método tiene un control simple y un precio relativamente bajo, y se usa ampliamente en sistemas CNC económicos. (2) El elemento de detección de posición del sistema CNC de control de circuito semicerrado se instala en el extremo del eje del motor o en el extremo del eje del tornillo. La posición operativa real (desplazamiento lineal) de la mesa de la máquina herramienta se calcula indirectamente mediante la medición del ángulo. desplazamiento, y se calcula con el dispositivo CNC. La posición de comando (o desplazamiento) se compara con la salida, y la diferencia se utiliza para el control. El diagrama de bloques de control se muestra en la Figura 4. Dado que el circuito cerrado no incluye grandes enlaces de inercia como el tornillo, el par de tuercas y la mesa de trabajo de la máquina herramienta, el circuito no puede corregir los errores causados ​​por estos enlaces. Su precisión de control no es tan buena como la del control de circuito cerrado. Sistema CNC, pero es fácil de depurar y puede Para obtener características de control relativamente estables, este método se usa ampliamente en aplicaciones prácticas. (3) El dispositivo de detección de posición del sistema CNC de control de circuito completamente cerrado se instala en el banco de trabajo de la máquina herramienta para detectar la posición operativa real (desplazamiento lineal) del banco de trabajo de la máquina herramienta y compararla con la posición de comando (o desplazamiento) calculada. Por el dispositivo CNC, controlado por valor de diferencia. Este tipo de método de control tiene una alta precisión de control de posición, pero debido a que coloca grandes enlaces de inercia como el tornillo, el par de tuercas y la mesa de la máquina herramienta en un circuito cerrado, es difícil lograr un estado estable del sistema durante la depuración. Clasificación de nivel funcional (1) El sistema CNC económico, también conocido como sistema CNC simple, generalmente solo puede cumplir con los requisitos de procesamiento de precisión general. Puede procesar líneas rectas, líneas oblicuas, arcos y piezas roscadas con formas relativamente simples. sistema Es una computadora de placa única o un sistema informático de un solo chip, como: máquinas herramienta de corte de alambre CNC económicas, perforadoras CNC, tornos CNC, fresadoras CNC y rectificadoras CNC, etc. (2) Sistema CNC popular: generalmente llamado sistema CNC con todas las funciones, este tipo de sistema CNC tiene muchas funciones, pero no persigue demasiadas funciones y se basa en la practicidad. (3) El sistema CNC de alta gama se refiere a un sistema CNC de control multieje que procesa piezas de trabajo de formas complejas y sus procesos son centralizados, altamente automatizados, potentes y altamente flexibles. Se utiliza para fresadoras CNC de más de 5 ejes, máquinas herramienta CNC grandes y medianas, centros de mecanizado de cinco lados, centros de torneado y unidades de procesamiento flexibles, etc. Flujo de trabajo: 1. Entrada: La entrada del programa de pieza, los parámetros de control, el monto de compensación y otros datos puede tomar la forma de un lector fotoeléctrico, un teclado, un disco, una interfaz DNC conectada a la computadora superior, una red y otras formas. Durante el proceso de entrada, los dispositivos CNC generalmente también necesitan completar la eliminación de códigos no válidos, la verificación de códigos y la conversión de códigos. 2. Decodificación: Independientemente de si el sistema funciona en modo MDI o en modo de memoria, el programa de pieza se procesa en unidades de un segmento del programa y diversa información del contorno de la pieza (como punto inicial, punto final, línea recta o arco, etc. ), La información de velocidad de procesamiento (código F) y otra información auxiliar (código M, S, T, etc.) se interpretan en un formulario de datos que la computadora puede reconocer de acuerdo con ciertas reglas gramaticales y se almacenan en una unidad de memoria especial designada. en un determinado formato de datos. Durante el proceso de decodificación, también se debe completar la verificación de sintaxis de los segmentos del programa. Si se encuentra un error de sintaxis, se emitirá una alarma de inmediato. 3. Compensación de herramienta: La compensación de herramienta incluye la compensación de longitud de herramienta y la compensación de radio de herramienta. Por lo general, el programa de pieza del dispositivo CNC se programa con la trayectoria del contorno de la pieza, y la función de compensación de la herramienta es convertir la trayectoria del contorno de la pieza en la trayectoria del centro de la herramienta. En la actualidad, en los mejores equipos CNC, la pieza de trabajo de compensación de herramienta también incluye la transferencia automática entre segmentos del programa y la discriminación de sobrecorte. Esta es la llamada compensación de herramienta C. 4. Procesamiento de velocidad de avance: La velocidad de movimiento de la herramienta dada por la programación es la velocidad en la dirección combinada de cada coordenada. Lo primero que hay que hacer en el procesamiento de velocidad es calcular la velocidad parcial de cada coordenada de movimiento en función de la velocidad compuesta. En algunos dispositivos CNC también se manejan aquí restricciones en la velocidad mínima y máxima permitida por la máquina herramienta, aceleración y desaceleración automática del software, etc.

5. Interpolación: la tarea de la interpolación es "densificar puntos de datos" en una curva con un punto inicial y un punto final determinados. El programa de interpolación se ejecuta una vez en cada ciclo de interpolación, y en cada ciclo de interpolación, se calcula un pequeño segmento de datos lineal en función de la velocidad de alimentación del comando. Por lo general, después de varios ciclos de interpolación, se completa el procesamiento de interpolación de la trayectoria de un bloque, es decir, se completa el trabajo de "densificación de puntos de datos" desde el punto inicial hasta el punto final del bloque. 6. Control de posición: el control de posición se realiza en el bucle de posición del servo bucle. Esta parte del trabajo se puede implementar mediante software o hardware. Su tarea principal es comparar la posición teórica con la posición de retroalimentación real en cada período de muestreo y utilizar la diferencia para controlar el servomotor. En el control de posición, el ajuste de ganancia del bucle de posición, la compensación del error de paso y la compensación de holgura en cada dirección de coordenadas generalmente se completan para mejorar la precisión de posicionamiento de la máquina herramienta. 7. Procesamiento de E/S: el procesamiento de E/S procesa principalmente la señal del interruptor del panel del dispositivo CNC, la entrada, salida y control de las señales eléctricas de la máquina herramienta (como cambio de herramienta, cambio de marcha, enfriamiento, etc.). 8. Pantalla: La pantalla del dispositivo CNC proporciona principalmente comodidad al operador. Generalmente se utiliza para mostrar programas de piezas, mostrar parámetros, mostrar la posición de la herramienta, mostrar el estado de la máquina herramienta, mostrar alarmas, etc. Algunos dispositivos CNC también tienen visualizaciones gráficas estáticas y dinámicas de las trayectorias de mecanizado de las herramientas. 9. Diagnóstico: verifique y localice condiciones anormales en el sistema, incluido el diagnóstico en línea y el diagnóstico fuera de línea. Edite los ejemplos de aplicaciones de este párrafo: Los sistemas CNC de uso común incluyen FANUC, Siemens, Mitsubishi, Guangshu, Huazhong y otros sistemas CNC.