Программное задающее устройство для токарного станка с программным управлением

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОВСИОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТаЕННЦЙ Н 0 МИТЕТ СССРВ) ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Сб. "Способы подготовки программы и интерполяторы для контурных систем числового управления стан. ками", М., Машиностроение, 1970, с,77-83.Сб, "Контурные системы числового управления и их элементы", Мь, Машиностроение, 1972, с.22.(54)(57) ПРОГРАММНОЕ ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА,С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее блокивывода информации, блок задания скорости, блок интерполяции программыснятия припуска, первый и второйвыходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, а третий и четвертый выходыв кинформационным. входам второго коммутатора, блок интерполяции программы чистовой обработки, соединенныйпервым и вторым выходами с информационными входами третьего коммутатора, а третьим и четвертым выходами -с информационными входами четвертого коммутатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощенияподготовки и отладки программы и упрощения устройства, оно содержит генератор импульсов, эадатчик ведущей координаты, элементы И, ИЛИ,триггер, реверсивный счетчик, элементНЕ и дешифратор, вход которого .соединен с выходами реверсивного счетчика, а выход - со входом элементаНЕ и с управляющими входами перво 801012688 А(5 ц 4 С 05 В 19/18 6 05 В 19/405 го, второго, третьего и четвертогоэлементов И и третьего и четвертогокоммутаторов, выход элемента НЕ подключен к управляющим входам пятого,шестого, седьмого и восьмого элементов И и первого и второго коммутаторов, первый выход эадатчика ведущейкоординаты соединен с управляющимивходами девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И,а второй выход - с управляющими входами тринадцатого, четырнадцатого,пятнадцатого и шестнадцатого элементов И, входы первого элемента ИЛИ.подключены к выходам седьмого И второго элементов И, а выход - к управляющему входу блока интерполяции программы снятия припуска, выходы четвертого и шестого элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ,а выходы третьего и пятого элементовИ - со входами третьего элемента ИЛИ,выход которого и выход второго элемента ИЛИ подключены соответственнок инверсному и прямому входам триггера, связанного прямым выходом суправляющим входом семнадцатого элемента И, информационный вход которо.го подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к информационнымвходам второго и восьмого элементовИ, выход блока задания скоростиподключен к информационным входам седьмого элемента И и первого элементаИ, связанного выходом с первым входомчетвертого элемента ИЛИ, второй входкоторого подсоединен к выходу восьмого элемента И, а выход - к управляющему входу блока интерполяции программы чистовой обработки, первый выход которого соединен с первым вхо1012 б 88 дом пятого элемента ИЛИ, третий вы-.ход - с первым вхоцом шестого элемента ИЛИ, второй выход - с первым входом седьмого элемента ИЛИ и с информационным входом пятнадцатого элемента И, а четвертый выход - с первым входом восьмого элемента ИЛИ ис информационным входом десятого элемента И,.подключенного выходом кпервому входу девятого элемента ИЛИ,второй вход которого связан с выхо-дом пятнадцатого элемента И, а выход - с информационными входами четвертого и пятого элементов И, первыйи третий выходы блока интерполяциипрограммы снятия припуска соединенысо вторыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ соответственно, второй выход - со вторым входом пятогоэлемента ИЛИ и с информационным входом шестнадцатого элемента И, а четвертый выход - со вторым входом шес-того элемента ИЛИ и с информационнымвходом девятого элемента И,подключенИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станкамиИзвестно устройство для программного управления станком, содержащееблок ввода программы, соединенныйс блоком задания скорости, интерполятор, связанный с блоком вводапрограммы и блоком задания скорости,а выходы интерполятора подключены ковходам блока управления приводами.В этом устройстве все движения инструмента, которые необходимо выполнять в процессеобработки детали,т,е. черновые проходы и холостые ходы, задаются отдельными кадрами программы. Недостатком данного устройства является сложность подготовкии отладки программ, так как каждоедвижение инструмента задается отдельным кадром программы, поэтомуобъем информации программы во многораз превосходит объем информации, содержащейся в чертеже детали. Кроме ного выходом к первому входу десятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого элемента И, а выход - с информационными входами третьего и шестого элементов И, суммирующий вход реверсивного счетчика подключен к выходу одиннадцатого, а вычитающий вход -к выходу двенадцатого элементов ИЛИ,информационные входы двенадцатогои тринадцатого элементов И соединеныс выходами пятого и шестого элементов ИЛИ соответственно, а выходы -со входами двенадцатого элементаИЛИ, информационные входы четырнадцатого и одиннадцатого элементов Исоединены с выходами восьмого и седьмого элементов ИЛИ соответственно,а выходы - со входами одиннадцатогоэлемента ИЛИ,причем выходы первого, второго, третьего и четвертогокоммутаторов подключены ко входамсоответствующих блоков вывода информации. того, при необходимости изменить(откорректировать) какой-либо размер детали приходится корректироватьне только кадры чистового прохода, 5 но также и кадры всех промежуточныхчерновых проходов и холостых ходов,что значительно усложняет отладкупрограмм. Кроме того, большая длинапрограммных перфолент значительно 10 усложняет конструкцию вводного устройства (требуются фотосчитывающиеустройства с катушками) и понижаетсянадежность комплекса в целом, таккак считывание информации с перфолен ты является самым ненадежным процессом преобразования информации в системе Ч 1 У, Отсюда ненадежность устройства и сложность отладки программ.Наиболее близким техническим ре О шением к данному изобретению является устройство для программного управления, содержащее взаимосвязанныеблок ввода программы, интерполятори блок задания скорости, а также блокциклов с памятью и специальные блокиуправления. В таком устройстве с це30 лью снижения объема вводимой информации отдельные переходы программируются с использованием циклов, например конуса и т,д. Однако, исполь 5 ,зование специальных блоков циклов и управления увеличивает стоимость системы и снижается ее надежность, хотя и несколько снижается объем вводимой информации. 10Целью изобретения является упрощение подготовки и отладки программы н упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что программное задающее уст ройство для токарного станка с программным управлением, содержащее блоки вывода информации, блок задания скорости, блок интерполяции программы снятия припуска, первый и второй 20 выходы которого подключены к инфор-. мационным входам первого коммутатора, а третий и четвертый выходы - к информационным входам второго коммутатора, блок интерполяции програм мы чистовой обработки, соединенный первым и вторым выходами с информационными входами третьего коммутатора, а третьим и четвертым выходами - с информационными входами четвертого коммутатора, содержит генератор импульсов,задатчик ведущей координаты, элементы И, ИЛИ,. триггер, реверсивный счетчик, элемент НЕ и дешифратор, вход которого соединен с выхо дами реверсивного счетчика, а выход - со входом элемента НЕ и с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И и третьего и четвертого коммутаторов, выход элемента НЕ подключен куправляющим входам пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И и первого и второго коммутаторов, первый выход задатчика ведущей коор динаты соединен с управляющими входами девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И, а второй выход - с управляющими входами тринадцатого, четырнадцатого, пят 50 надцатого и шестнадцатого элементов И, входы первого элемента ИЛИ подключены к выходам седьмого и второго элементов И, а выход - к управляющему входу блока интерполяции программы снятия припуска, выходы четвер 55 того и шестого элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ, а выходы третьего и пятого элементов И - со входами третьего элемента ИЛИ,выход которого и выход второго элемента ИЛИ подключены соответственнок инверсному и прямому входам триггера, связанного прямым выходом суправляющим входом семнадцатогоэлемента И, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к информационным входам второго и восьмогоэлементов И, выход блока заданияскорости подключен к информационнымвходам седьмого элемента И и первогоэлемента И, связанного выходом спервым входом четвертого элементаИЛИ, второй вход которого подсоединен к выходу восьмого элемента И, а выход - к управляющему входублока интерполяции программы чистовой обработки, первый выход которогосоединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, третий. выход - с первымвходом шестого элемента ИЛИ, второйвыход - с первым входом седьмогоэлемента ИЛИ и с информационнымвходом пятнадцатого элемента И, ачетвертый выход в ,.с первым входомвосьмого элемента ИЛИ и с информационным входом десятого элемента И,подключенного выходом к первомувходу девятого элемента ИЛИ, второй вход которого связан с выхбдом пятнадцатого элемента И, а выход - с информационными входамичетвертого и пятого элементов И,первый и третий выходы блока интерполяции программы снятия припуска соединены со вторыми входами седьмогои восьмого элементов ИЛИ соответственно, второй выход. - со вторым входом пятого элемента ИЛИ и с информационным входом шестнадцатого элемента И, а четвертый выход - со вторымвходом шестого элемента ИЛИ и с информационным входом девятого элемента И, подключенного выходом к первому входу десятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходомшестнадцатого элемента И, а выход -с информационными входами третьегои шестого элементов И, суммирующийвход реверсивного счетчика подключенк выходу одиннадцатого, а вычитающийвход " к выходу двенадцатого элементов ИЛИ, информационные входы двенадцатого и тринадцатого элементов Исоединены с выходами пятого и шестого элементов ИЛИ соответственно, авыходы - со входами двенадцатого элемента ИЛИ, информационные входы четырнадцатого и одиннадцатого элемен-. тов И соединены с выходами восьмого5 и седьмого элементов ИЛИ соответственно, а выходы - со входами одиннадцатого элемента ИЛИ, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены ко входам соответствующих блоков вывода информации.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2, 3, 4 - процесс подготовки программы и работа устройства в трех различных режимах.Устройство (фиг.1) содержит блок 1 задания скорости, первый элемент И 2, четвертый элемент ИЛИ 3, блок 4 20 интерполяции программы чистовой обработки, блок 5 интерполяции программы снятия припуска, первый элемент ИЛИ 6, седьмой элемент И 7, (пятый 8, шестой 9, восьмой 10 и 25 седьмой 11 элементы ИЛИ, двенадцатый 12, тринадцатый 13, четырнадцатый 14 и одиннадцатый 15 элементы И,двенадцатый 16 и одиннадцатый 17 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 18, дешифратор 19, элемент НЕ 20, третий 21, четвертый 22, первый 23 и второй 24 коммутаторы, элементы ИЛИ 25, 26, пятнадцатый 27, десятый 28, шестнадцатый 29, девятый 30, второй 31, седьмой 32, третий 33, шестой35 34, четвертый 35, пятый 36 и семнадцатый 37 элементы И, второй 38, третий 39, десятый 40 и девятый 41элементы ИЛИ, триггер 42, генератоР 40 43 импульсов, блоки 44 и 45 управления приводами, заратчик 46 ведущей координаты и блоки 47 и 48 вывода информацииУстройство работает следующим образом.Предварительно программа обработки чистового прохода вводится в оперативное запоминающее устройство или вставляется в виде перфоленты в фото- считывающее устройство блока 4, а программа снятия припуска вводится соответственно в оперативное запоминающее устройство или вставляется в виде перфоленты в фотосчитывающее устройство блока 5, задатчик 46 устанавливается в положение 2 или ХЕсли в качестве ведущей координаты выбрана координата Х, что соответствует фиг.3, то в счетчик 18 заносится величина 2 ,. В случае, если в качестве ведущей координаты выбрана координата 2, что соответствует фиг,2,4, то в счетчик 18 за-, носится величина Хкод подачи Г заносится в блок 1.После этого инструмент выводится в исходную точку А.Затем включается в работу блок 5, причем, так как счетчик 18 находится в состоянии больше нуля, на выходе дешифратора 19 имеется нулевой сигнал, который закрывает элемент И 2, а через элемент НЕ 20 - элементы И 7, 32, 34, 36 и коммутаторы 23,24.Благодаря этому выходы координаты 1 Х, 2 блока 5 через элементы 25, 26 оказываются подключенными ко входам блоков 44, 45.Выход блока 1 задания скорости через элемент 7 И и элемент 6 ИЛИЧ оказывается подключенным ко входу блока 5.Таким образом, выходные импульсы блока 1, частота которых равна заданной подаче Г, поступают на вход аргумента элемента ИЛИ 6, который начинает отрабатывать программу снятия припуска. Пусть, как это показа-. но на фиг.4, з.адатчик 46 ведущей координаты находится в положении 2 т.е, ведущей является координата 2, что соответствует фиг.2, 4. Тогда выходные сигналы координаты -2, задатчика 46 и элемента 40 ИЛИ поступят на входы элементов 33, 34 И, Но элемент 33 И закрыт, так как счетчик 18 находится в состоянии меньше нуля в то время, как элемент 34 И открыт выходным сигналом элемента 20 НЕ. Поэтому выходной импульс координаты - 2 блока 5 пройдет через элемент 34 И, элемент 38 ИЛИ и установит в единицу триггер 42, при этом единичный выход триггера 42 откроет элемент 37 И и импульсы высокой частоты с выхода генератора 43, пройдя через элементы 37, 32 И и элемент 3 ИЛИ, начнут поступать на вход аргумента блока 4.Выходные сигналы координаты 1 К блока 5 через элементы 8, 11 ИЛИ и элементы 12, 15 И, открытые сигна-. лом задатчика 46 ведущей координаты, и элементы 16, 17 ИЛИ поступают на входы вычитания и слежения счетчика 18 соответственно. Одновременно, выходные импульсы координат + Х, ф Е блока 5 через коммутаторы 23, 24 и элементы 25, 26 ИЛИ поступают на входы блоков 44, 45 и обеспечивают тем самым обработку детали по програм 5 ме снятия припуска. С приходом импульсов высокой частоты на вход блока 4, он начинает отрабатывать программу чистового прохода, но его вы ходные сигналы по коЬрдинатам + Х, +Е не поступают на входы блоков 44,.45, т.к. коммутаторы 21, 22 закрыты нулевым сигналом с выхода дешифратора 19.Выходные сигналы координаты + Х блока 4 через элементы 8, 11 ИЛИ, элементы 12, 15 И, элементы 16, 17 ИЛИ также поступают на соответствующие входы счетчика 18. Первый же выходной сигнал по координате - 2 блока 4," пройдя через элемент 28 И, открытый по второму входу сигналом задатчика 46, поступит на элемент 41 ИЛИ и с его выхода - на входы эле 25 ментов 35, 36 И. Так как по второму входу открыт только элемент 36 И, то этот импульс, пройдя через элемент 36 И и элемент 39 ИЛИ, сбросит триггер 42 в ноль и закроет элемент 37 И.Прохождение импульсов высокой частоты с генератора 43 на вход аргумента блока 4 прервется до прихода следующего импульса с выхода координаты - 2 .блока 5 на единичный вход триггера 42, после чего цикл повторится. Поскольку на один импульс, пришедший на единичный вход триггера 42 с выхода - 2 блока 5, приходится ровно один импульс, поступающий на нулевой вход триггера 42 с выхода координаты - Е блока 4, то очевидно, что программы снятия припуска и чистового прохода отрабатываются таким образом, что координаты Е их те кущих точек .постоянно совпадают (фиг,2, 4, точки е, , ь , у). Причем это всегда выполняется, пока частота генератора 43 выше выходной частоты блока 1. При этом блок 5 управляет . обработкой детали, а блок 4 как бы следит за ним по координате 2. Так продолжается до тех пор, пока счетчик 18 не придет в состояние ( О. Это означает, что траектории, отрабатываемые блоками 5, 4 пересеклись (точка С, фиг.2, 4). И теперь необходимо вести обработку детали по командам, вырабатываемым Блок 5 начинает работать на высокой частоте, но его выходные импульсы не проходят на входы блоков 44, 45. Выходные импульсы по каналам + Х поступают на входы счетчика 18, а первый же импульс по каналу - Е, пройдя через открытый сигналом задатчика 46 элементы 30 И, элемент 40 ИЛИ, элемент 33 И и элемент 39 ИЛИ, сбрасывает триггер 42 в нулевое состояние. Таким образом, обработкой детали управляет теперь блок 4, а блок 5 лишь следит за движением инструмента по координате 2.40 Так будет продолжаться до тех пор, пока на выходе дешифратора 19 не ис.чезнет сигнал ( О, что соответствует точке К (фиг.2). В результате произойдет обратное переключение, и на участке К 4 управлять обработкой детали вновь будет блок 5, а следить по координате Е блок 4. В точке 4 вновь появится сигнал ( О, который произведет переключение на обработку до точки И от блока 4.После прохождения точки Н управление инструментом вновь берет на себя блок 5, Он возвращает инструмент на уровень Е, по программе снятия припуска, обеспечивает врезание на следующую строку и весь описанный выше цикл повторяется до тех пор, пока программа снятия припуска не будет отработана до конца.В случае, если задатчик 46 находится в положении Х, что соответствует выбору координаты Х в качестве ведущей, фактически ничего не меняется в силу симметрии схемы, лишь в счетчик 18 первоначально заносят величину Е,а не Х,. Далее работа идет аналогично описанному выше, лишь в других осях (фиг3),Случай, изображенный на фиг,4,30 имеет лишь ту особенность, что деталь изготавливается не из прутка или болванки, а из кованой или литой рациональной заготовки, поэтому программа снятия припуска, отрабатывае- Зб мая блоком 5, имеет более сложный вид, что не вносит никаких изменений в описанную выше работу устройства.Поскольку в точках перехода с траектории, управляемой блоком 4, на траекторию, управляемую блоком 5,могут быть некоторые зарезы и риски, то траектория чистового прохода от 45 рабатывается со сдвигом на небольшую величину 0,1-0,5 мм, а по окончании снятия припуска, как всегда в обычных системах, делают один непрерывный окончательный чистовой проход. Особенности составления программы для обработки деталей поясняются графически на фиг.2, 3, 4.Пусть из заготовки, например, цилиндрической формы необходимо выточить деталь, разрез которой показан 55 в заштрихованном виде на фиг.2 а как зона И, причем заготовка в плане имеет вид прямоугольника ОХ , АЕО. Составим программу П 1 движения резца по контуру детали. Составим также программу П 2 полного стачивания заготовки путем многократного повторения одинаковых проходов (фиг.Зб). Эти проходы выбраны параллельно оси Е с постепенным врезанием по оси Х. После чего, подведя резец в точку А, включим отработку программы П 2 снятия припуска и ее выходными сигналами будет управлять обработкой детали. Одновременно каждым сигналом по координате Е программы П 2, которая в данном случае является ведущей, будем включать отработку программы П 1 на максимальной скорости и выключать ее первым же импульсом программы П 1 по координате Е,а выходные сигналы программы П 1 использовать для управления станком пока не будем, Благодаря этому режущая точка инструмента, управляемого программой П 2 будет двигаться по координате Е, а ее движение будет отслеживаться текущей точкой программы П 1 (точки Ы -э 1; у -, у фиг,2 в). Если при помощи счетчика алгебраически суммировать приращения по координате Х программ П 1 и П 2, то в тот момент, когда их сумма окажется ъ Х ,инструмент коснется числового контура (например, точка С на фиг.2 в). Следовательно, в этот момент надо так переключить выходы программ П 1 и П 2, чтобы дальнейшей работой управляла программа П 1, а программа П 2 следила за ней по ве- дущей координате (в данном примере Е). Обратное переключение на управление по программе П 2 снятия припуска необходимо выполнить тогда, когда сумма координатных приращений программ П 1 и П 2 окажется меньше Х что соответствует точке К на фиг.2 в. Действуя такимобразом, можно обрабатывать любые детали, сведя до минимума программирование и отладку программ, Действительно, для составления программы фактически необходимо задать только контур детали, а для составления программы снятия припуска достаточно задать ХЕ, и д - глубину врезания. Все промежуточные проходы формируются автоматически во время обработки детали.Благодаря этому объем программирования сокращается во много раз, Например для детали, изображенной на фиг.2 а, программа чистового прохода составляет 9 кадров, а при обработке обычным образом она составит 61 кадр. Кроме того, отладкапрограммы требует только уточнениятехнологических параметров и внесения коррекции в геометрию только чистового прохода, что сокращает трудоемкость отладки также в 10-30 раз..Патай Техред Л. Олийи ктор Н рректо яг Тираж 866 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4