Единый подход к модернизации станков с ЧПУ
Authors: Антонов А.Ю. , Данилаев Д.П. , Царёва М.А. 
Published: February 2025

Один из видов модернизации станков с ЧПУ – замена устаревших электронных блоков управления на более функциональные и компактные, выполненные на современной элементной базе. Однако разными исполнителями предлагаются варианты модернизации, отличающиеся элементной базой, интерфейсом программирования, конструкцией, и др. Как следствие появляются различия в подготовке и загрузке технологической программы управления станком с ЧПУ, что требует от оператора знания разнообразных интерфейсов. Это разнообразие вызывает сложности эксплуатации станков с разным интерфейсом, а также усложняет интеграцию модернизированных станков в единую технологическую цепочку. Предприятие становится заложником одного контракта на модернизацию, чтобы все остальные, так или иначе модернизируемые станки работали по единому алгоритму. Цель работы – анализ возможности единого подхода к модернизации системы управления станками с ЧПУ различных поколений. В работе рассмотрено понятие единого подхода к модернизации станков с ЧПУ и рассмотрены варианты его реализации. Сопоставление вариантов по ряду критериев позволило выбрать наиболее целесообразный из них. Предложена обобщённая структурная схема блока управления, реализующая единый подход к модернизации станков с ЧПУ.

Introduction. Replacing the control system is the main and most important element of the CNC machines modernization. Currently, there are many options for such upgrades. But each option differs in its technical solution regarding the implementation of the control unit itself, and the method of its subsequent interfacing with mechanical part of machine. CNC systems of various generations differ not only in the type of control signal and their levels, but also in the control method. Therefore, the control unit for modernized machine tools of different generations must work out different principles and control algorithms, as well as generate different control signals to implement the same function. The goal of the study is to analyze feasibility of a unified approach to the modernization of CNC machines of various generations. The following options are feasible for building a control system that implements a unified approach: 1) Digital control units, different for different machines, having one, common interface; 2) A single hardware of the digital control unit for different machines, with one common interface, but using different software implementations of control algorithms and various interface devices with the machine; 3) A single hardware part of the digital control unit for different machines with one complete software implementation of all possible control algorithms and a built-in set of interface devices for machines of all generations; and also a common interface. Findings. The most reasonable option for implementing a unified approach for the modernization of CNC machines has been selected. Based on the proposed approach, a prototype of a single control unit for machine tools with pulse and phase control was developed. It is based on a state-of-the-art microcontroller. This unit was used to modernize machine tools that are actively used in the technological process of machine-building enterprises. Thus, the concept of a unified approach is associated with a focus on one, the same program for performing a technological operation and the same boot file for modernized CNC machines of different generations. There is proposed a generalized block diagram of the control unit, which implements a unified approach to the modernization of CNC machines.