Упрощенные системы программного управления станками (Статья 1)

История появления

С появлением в 70-х годах первых программируемых устройств управления станками с возможностью оперативного ввода данных оператором станка, без перфокарт и программистов-технологов, стали понятны преимущества таких систем по сравнению с универсальными станками и станками с ЧПУ, для обработки простых и технологичных деталей. В СССР их назвали оперативные программные устройства (ОПУ).

Первым технически удачным и массовым решением стала линейка систем LJUMO (для токарных и фрезерных станков) производившихся югославской компанией ISKRA с 80-х годах прошлого века, являясь по сути позиционными системами программного управления (класс 1). Системы позволяли работать в режиме УЦИ, ручном режиме единичных перемещений с возможностью их запоминания и возможность работы в автоматическом режиме по программе (100 шагов) с упрощенным вводом перемещений и дополнительных действий, без использования G и М кодов.

В то же время выпускались отечественные аналоги K524 (фрезерная) и К525 (токарная).

Предполагалось, что следующим этапом развития оперативных программных устройств (ОПУ) станут такие ЧПУ как 2P22 с программированием в G-кодах с пульта и диалоговым режимом, но такие системы стали развиваться в отдельный класс – оперативные системы управления (ОСУ) или Handled Numerical Control (HNC).

Общий результат внедрения ОПУ первого поколения в СССР:

В последующие десятилетия изменения экономического строя и бурного развития электроники и IT сектора, основное внимание уделялось ЧПУ и CAD/CAM системам для изготовления сложных деталей в серийных объемах. С другой стороны, развитие элементной базы промышленной автоматизации позволила производителям станков самим собирать системы ОПУ под свои задачи, что породило «зоопарк» интерфейсов оператора и форматов хранения программ. Отсутствие ОПУ у ведущих производителей УЦИ и ЧПУ создало видимость того, что станки с такими системами не востребованы, но при внимательном рассмотрении оказывается, что ситуация прямо противоположная.

Изначально подобные системы выпускались для токарных и фрезерных станков, но как оказалось они более востребованы на других станках: двух-суппортных токарно-карусельных станках, координатно- и горизонтально-расточных станках, портальных фрезерных станках.

Причины востребованности

Рассмотрим основные экономические которые и начали разработку таких систем и причины, вызванные особенностями современного общества, определяющие необходимость в таких системах и оснащенных ими станках.

Основные экономические причины:

- необходимость повышения производительности станков:

• За счет снижения физической нагрузки, и требований к физическим навыкам оператора;
• При выполнении обработки в автоматическом цикле возможна работа одного оператора на нескольких станках.

- повышение качества обработки и снижение брака:

• За счет повторения отлаженных операций в автоматическом режиме;
• Меньше влияние квалификации (навыков) оператора, за счет цифровой индикации, мерных перемещений и работы от крестовика с заданными подачами;
• Меньше ошибок из-за усталости вызванной физической активностью.

- доступность набора персонала:

• операторы с меньшим разрядом смогут стабильно обеспечивать обработку точных деталей;
• нужен меньше штат технологов и программистов-технологов.

За прошедшие годы сильно изменилось общество: его социальная структура, структура образования, личные приоритеты, отношения в трудовой сфере, существенно возрос уровень влияния техники на личную жизнь.

Причины, продиктованные современными условиями в обществе:

• на рынке нет достаточного количества подготовленных универсалов из-за развала системы ПТУ и общей идеологической ситуации – крутить штурвалы в масле не так «престижно» для нескольких последних поколений и это общемировая ситуация.
• не хватает так же операторов станков ЧПУ, и они «стоят дороже». Надо понимать, что для весьма специфического чтения/правки/написания технологических программ в ассемблер подобном виде (G-код), еще и подкрепленные знаниями технологии обработки, подходят далеко не все. Молодежь, обладающая таким складом ума, будет востребована и в других, более модных отраслях.
• чем ближе интерфейс системы к смартфонам/планшетам, тем более тем более она ближе молодому поколению, тем более ценным (современным) для него будет станок и выполняемая им работа. 7-сегментные индикаторы, физические кнопки, тумблеры и поворотные переключатели доверия уже не вызывают соответственное отношение будет и к станку, оснащенному ими.
• есть возможность и необходимость сместить акцент с развития физических навыков, на развитие технологических знаний у оператора, что также будет повышать его самоуважение и уважение к выполняемой работе.

Современная версия ОПУ: СИПУ АЛЬФА+

Разработанная ООО «КоСПА» семейство ОПУ под названием Система Индикации и Позиционного Управления (СИПУ) АЛЬФА+ включает в себя:

• СИПУ АЛЬФА+ Е1/3 для вертикально-фрезерных станков типа 6Т13Ф11, FU450 с переключаемой кинематикой, обеспечивает точное перемещение по каждой из осей станка посредством одного серводвигателя, переключение которого на выбранную кинематическую ось осуществляется электромагнитными муфтами.

СИПУ АЛЬФА+ предназначена для управления приводами и электроавтоматикой станков, для которых важна точность движения и удержания позиции, но сами движения отличаются простотой, а интерфейс управления должен быть интуитивно понятным.

Основное взаимодействие оператора с СИПУ АЛЬФА+ происходит через цветной сенсорный экран. Унифицированный графический интерфейс разработан с учетом современных международных стандартов ISA по эргономике промышленного оборудования и ориентирован на операторов знакомыми с технологическими основами работы на станках, но не знакомых с основами программирования и G/M кодами. Работа с оператором ведется в диалоговом режиме, а все сообщения и предупреждения выполнены в виде текстовых сообщений на русском языке.

Система управления обеспечивает следующие основные режимы работы и функции:

• Индикация положения осей, скорости шпинделя и момент на них;
• Выход в ноль по осям станка и привязка до 8 инструментов;
• Режим ручного управления осями от электронного штурвала;
• Режим ручного управления осями от крестовика (электронного на экране или физического на пульте) с заданными подачами и быстрыми ходами;
• Режим ручного управления осями: позиционирование по заданными координатам (абсолютным или относительным), с заданными подачами, минутными или оборотными;
• Линейная интерполяция по двум осям;
• Обеспечение постоянства скорости резанья (для токарных применений);

Подробнее о функциях различных версий СИПУ в следующей статье.