-28-

МОДУЛЬ 3. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ.

3.1.Особенности обработки на станках с программным управлением.

Основная особенность станков с ЧПУ состоит в том, что программа, т. е. данные о величине, скорости и на­правлении перемещений рабочих орга­нов, задается в виде символов, нанесен­ных на специальный программоноситель (перфолента, дискета, флэш-память). Процесс подготовки программ для стан­ков с ЧПУ отделен от процесса обработки детали во времени и пространстве.

На станке с ЧПУ для того, чтобы обра­ботать деталь новой конфигурации, часто достаточно установить в УЧПУ новую УП, которая содержит определен­ную задающую информацию (ЗИ). Уст­ройством ввода программы (УВП) про­грамма считывается, т. е. преобразуется в электрические сигналы, и направляет­ся в устройство отработки программы (УОП), которое через устройство управ­ления приводом (УУП) воздействует на объект регулирования — привод подач (ПП) станка. Заданное перемещение (например, по осям X, У, Z) подвижных узлов станка, связанных с приводом подач, контролируют датчики обратной связи (ДОС).

Информация обратной связи (ИОС) с датчика через устрой­ства обратной связи (УОС) поступает в устройство отработки программы (УОП), где происходит сравнение фак­тического перемещения узла подачи с заданным по программе для внесения корректив (±∆) в произведенные пере­мещения.

Основные преимущества станков с ЧПУ.

Применение станков с ЧПУ взамен универсального оборудования имеет су­щественные особенности и создает определенные преимущества, в частности следующие: сокращение сроков подго­товки производства на 50—75 %; сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции на 50—60 %; экономию средств на проектирование и изготовление технологической оснастки на 30—85 %; повышение производитель­ности труда за счет сокращения вспо­могательного и основного времени об­работки на станке на 35-40%.

Особенность технологической под­готовки производства.

В общем случае составление про­грамм для станков с ЧПУ начинается с разработки технологического процесса на деталь и выделения операций програм­мируемой обработки. В выбранных опе­рациях после уточнения оборудования выявляют необходимые траектории дви­жения инструментов, скорости рабочих и холостых ходов и др.

Направления и величины перемещений устанавливают исходя из конфигурации обрабатывае­мых поверхностей детали, скорости ра­бочих ходов, скорости холостых ходов. Установленная последовательность обра­ботки кодируется и записывается на программоноситель.

-29-

Полученная в итоге УП представляет собой сумму указаний рабочим органам станка на выполнение в определенной последовательности дей­ствий, из которых складывается весь процесс обработки детали. Получением УП завершается первый этап процесса изготовления детали на станках с ЧПУ, начатый с предварительной подготовки данных, необходимых для программиро­вания.

На втором этапе в соответствии с программой, записанной на программоносителе, деталь обрабатывается на станке.

Из всех работ в процессе програм­мирования решающими являются сбор, упорядочение и обработка информации, перед тем как она будет нанесена на программоноситель. Подготовленная ин­формация должна быть представлена в форме чисел, т. е. в форме, пригодной для записи программы данному станку. Однако не всякие числа могут выражать информацию для управления станками с ЧПУ.

3.2.Подготовка информации для управляющих программ.

3.2.1. Представление траектории обработ­ки.

Детали, обрабатываемые на станках с ЧПУ, можно рассматривать как геомет­рические объекты. При обработке детали инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по определенной траектории. Программа обработки дета­ли задает (описывает) движение опре­деленной точки инструмента — его центра (Р). Для концевой фрезы со сфериче­ским торцом это центр полусферы, для концевой цилиндрической, сверла, зенке­ра, развертки — центр основания, для резцов — центр дуги окружности при вершине и т. д. (рис.3.2.1). Если принять, что радиус инструмента во время обра­ботки детали по контуру остается посто­янным, то траектория центра инструмен­та при контурной обработке является эквидистантной контуру детали (рис. 3.2.1, а — е). Однако это встречается не всегда. Траектория движения центра инструмента может существенно отли­чаться от линий контура детали (рис. 3.2.1, ж — л), так как в противном случае эквидистантное перемещение инструмен­та или перемещение инструмента точно по контуру привело бы к погрешности об­работки. Поэтому в ряде случаев под эквидистантой понимают такую траек­торию движения центра инструмента, при которой обеспечивается обработка заданного контура.

Движение по эквидистанте относит­ся только к траектории рабочих ходов. Перемещения центра инструмента при обработке детали могут быть также под­готовительными и вспомогательными. Характер этих движений во многом за­висит от задаваемого в начале програм­мирования положения исходной (нуле­вой) точки, от расположения приспо­собления и т. д.

-30-

Из сказанного ясно, что для обра­ботки детали по программе, прежде всего, необходимо определить рабочие, под­готовительные и вспомогательные траек­тории перемещения центра принятого для работы инструмента.

Относительно контура обрабатывае­мой детали траектория движения центра инструмента при обработке может распо­лагаться по-разному: совпадать с конту­ром, быть эквидистантной контуру, изме­нять положение относительно контура по определенному закону.

Рис. 3.2.1. Схемы траекторий центра инструмента:

1 — контур детали; 2 — траектория движения центра инструмента

Для полной обработки детали (для выполнения заданной операции) траектория движения центра инструмента должна быть непрерывной. Разработать (определить) ее сразу как единое целое практически очень трудно, поскольку в общем случае программи­руемая траектория является достаточно сложной, определяющей перемещения центра инструмента в пространстве. По­этому в практике программирования траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, последователь­но переходящих друг в друга участков, причем эти участки могут быть или участ­ками контура детали, или участками эквидистанты.

-31-

В станках с ЧПУ наиболее употреби­тельны прямоугольные (декартовы), ци­линдрические и сферические системы координат (рис. 3.2.2).

Рис. 3.2.2. Системы координат: а — прямоугольная; б — цилиндрическая; в — сферическая

В прямоугольной системе координа­тами некоторой точки А называются взя­тые с определенным знаком расстояния х, у и z от этой точки до трех взаимно перпендикулярных координатных плос­костей. Точка пересечения координатных плоскостей называется началом коорди­нат, а координаты х, у, z — соответствен­но абсциссой, ординатой и аппликатой.

В цилиндрической системе координат положение точки в пространстве задает­ся полярными координатами: радиусом ρ и центральным углом φ(фи) (положение про­екции точки на основной плоскости), а также аппликатой z — расстоянием от точки до основной плоскости.

В сферической системе координат точка задается длиной радиус-вектора R, долготой ψ(пси) и полярным углом θ (тэта).

Переход из одной системы координат в другую осуществляется путем неслож­ного пересчета. Таким образом, в определенной систе­ме координат контур детали и траектория перемещения центра инструмента от­носительно этого контура могут быть представлены геометрическими элемен­тами с опорными точками, заданными координатами или в пространстве, или на плоскости (рис. 3.2.3).

-32-

Рис.3.2.3.Схема определения координат опорных точек контура

детали (а) и траектории движения центра инструмента(б).

Опорные точки на траектории движе­ния инструмента позволяют представить эту траекторию как определенную по­следовательность точек, проходимых центром инструмента при обработке детали. Каждое из положений (каждая опорная точка) в выбранной системе координат может быть опреде­лено числами, например координатами. Сочетание таких чисел, определяющих ряд последовательных положений инст­румента, или, иначе, ряд опорных точек траектории, и будет представлять основ­ную часть программы работы станка, выраженную в числовом виде (см. рис. 3.2.3).

В начале программирования в систе­ме координат детали Х_ДY_ДZ_Д задают по­ложение базовых элементов заготовки (рис. 3.2.3, а).

Относительно нуля детали (точка W) задаются при программирова­нии все опорные точки, определяющие траекторию движения центра инструмен­та при обработке.

При установке детали на станок (рис.3.2.3.б) положение нуля детали (точки W) будет зафиксировано относи­тельно абсолютного нуля? точка F координатной системы станка.

-33-

Таким образом, начальный этап пред­ставления траектории обработки детали связан прежде всего с получением коор­динат опорных точек траектории. Эти координаты могут быть выражены абсо­лютными размерами, т. е. для каждой опорной точки заданными относительно нулевой точки станка или нуля детали (рис. 3.2.4, а), или задаваться в виде прираще­ний в направлении движения инструмен­та от одной опорной точки к другой (рис. 3.2.4,б). При записи УП способ задания кодируется буквенно-цифровы­ми символами G90 (абсолютные коорди­наты) и G91 (размеры в приращениях). Так, при перемещении центра инструмен­та (рис. 3.2.4,б) из точки W в точку 1 координата х изменится на величину ∆x1, а координата у — на величину ∆у1 при дальнейшем движении из точки 1 в точ­ку 2 приращение по оси X составит ∆x2, по оси У-∆y2 и т.д.

Рис. 3.2.4. Схемы задания координат опорных точек 1-3:

а - абсолютные размеры; б – размеры в приращениях

-34-