книги из ГПНТБ / Мясников, В. А. Программное управление оборудованием

18.ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ APT

В1955 г. в Массачусетском технологическом институте была разработана система автоматического программирования для станков с программным управлением. Эта система требовала от

программистов чрезвычайно трудоемких расчетов. Поэтому в 1957 г. Ассоциация авиакосмической промышленности США в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом приступила к работе над усовершенствованием языков автомати­ ческого программирования. Был разработан язык APT (Automa­ tic Programming Tools), предназначенный для ЭВМ IBM-704.

Более общий вариант системы APT был опубликован в 1961 г. В то время возможности системы APT мало использовались, и Ассоциация авиакосмической промышленности разработала про­ грамму, по которой на Иллинойский технологический институт возлагалась ответственность за сохранение системы APT и ее усовершенствование до системы скульптурного программирования.

Таким образом, система стала доступна всем американским фирмам, вступившим в ассоциацию пользователей системы APT. С 1964 г. в модификациях системы APT могут принимать участие также европейские фирмы, а с середины 1966 г. и японские фирмы.

Организация программирования

Функциональная структура организации программирования имеет пирамидальную структуру (рис. 71). В группу программи­ рования обычно входят от трех до семи программистов, работа-

Рис. 71. Организация программирования

ющих с одним инженером, обслуживающим станки с цифровым управлением. Каждый супервизор имеет дело с двумя—четырьмя группами, состоящими из инженеров и программистов. Работа

151

программистов состоит в подготовке данных для изготовления чертежа, входной и выходной информации, инструкций оператору, требований К станку. Эта общая функция осуществляется под наблюдением инженера. Каждая группа инженеров связана с супервизором, который не только выполняет обычные обязан­ ности супервизора, но и обеспечивает необходимую техническую помощь. Одной из наиболее важных функций начальника под­ разделения является обеспечение координации работ и взаимо­ связи подразделений.

Язык APT совместим с языками ЕХАРТ 1 и ЕХАРТ 2, по­ этому ниже будут приведены лишь дополнительные характери­ стики APT, отличные от характеристик ЕХАРТ 1 и ЕХАРТ 2.

Геометрия

К дополнительным геометрическим элементам языка APT

2

1/

RULED SURFACE

Рис. 72. Дополнительные геометрические характеристики языка APT

' 2. CYLINDER (цилиндр), заданный точкой на своей оси, осевым вектором и радиусом.

3. QUADRIC (гиперболический параболоид), заданный урав нениями эллипсоида, однополостного и двухиолостного гипер­ болоидов, эллиптического конуса, эллиптического и гиперболи­ ческого параболоидов и эллиптического, гиперболического и па­ раболического цилиндров.

152

4. RULED SURFACE — поверхности, определяемые двумя пространственными кривыми, их конечными точками и вектором или точкой в плоскости, в которой лежит каждая кривая.

5. SPHERE (сфера), заданная координатами центра и ра­ диусом.

6 . POLYCONIC — поверхности, определяемые семейством ко­

нических разрезов в параллельных плоскостях.

7. GEMESH — поверхности, определяемые множеством точек в параллельных или радиальных плоскостях.

8 . APTLFT-FMILL — поверхности, определяемые матрицей

точек или точками и отрезками кривых.

Движение инструмента

Программист определяет движение инструмента, используя слова APT, которые указывают желаемое направление движения относительно первичного движения пли данного вектора. Эти слова и их значение имеют

Для определения положения инструмента в пространстве система APT использует три поверхности (рис. 74): направля­ ющую (DS—Drive Surface), огибаемую (PS—Part Surface) и кон­ трольную (CS — Check Surface).

Инструмент движется по направляющей поверхности. При фрезеровании на вертикально-фрезерном станке, в котором инстру­ мент расположен вертикально над плоскостью станка, т. е. пло-

153

скостыо X Y, направляющая плоскость соответствует контуру и определяет координаты х, у каждой точки на траектории центра

пметрумента.

Огибаемая поверхность — это поверхность, описываемая самой низкой точкой инструмента. Для вертикально-фрезерного станка

эта поверхность определяет координату г самой низкой точки инструмента.

Контрольная поверхность заканчивает движение инструмента по участку контура.

Любая поверхность, задаваемая в языке APT, может быть отнесена к одному из этих трех типов поверхностей.

При программировании движения инструмента всегда пред­ полагают, что обрабатываемая деталь неподвижна, а инструмент движется.

Инструмент может располагаться слева от DS (TLLFT), справа от DS (TLRGT) или на DS (TLON), при этом его конец распола­ гается касательно к PS (TLOFPS). Эти положения иллюстри­ руются рис. 75 (при допущении, что инструмент движется в пло-

154

скости листа). Рис. 76 показывает условия, исключающие поло­ жение конца инструмента па PS (TLONPS).

Команды для управления осью инструмента (ТLAX IS) ис­ пользуются для ориентации оси обработки различным образом. Команда TLAXIS/I, J, К (где I, J, К — компоненты вектора, направленного вверх от конца инструмента) ориентирует инстру­ мент в определенной позиции относительно основной системы координат, как показано на рис. 77. Команда TLAXIS/NORMPS устанавливает ось инструмента перпендикулярно поверхности PS, как показано на рис. 78.

Использование инструкции TLAXIS/A, В, R, Н, 0, I, J, К, О позволяет устанавливать инструмент с помощью метода управ­

ляющего диска. Параметры R и Н определяют положение управ­ ляющего диска на инструменте; А и В — установку инструмента; О— угол, обозначающий наклон оси инструмента относительно осей DS и PS; компоненты вектора I, J, К используются обычно для четырехосевого управления, а О — угол опережения или отставания для наклона инструмента вперед или назад относи­ тельно направления движения. Положение диска и угол наклона относительно DS показаны на рис. 79, а угол опережения или отставания — на рис. 80.

Видно, что использование команд для установления оси инструмента в соединении с инструкциями движения и установки позволяют эффективно управлять инструментом для обработки сложных поверхностен.

Трех- и пятиосевое программирование

Наклонные плоскости поверхностей. Программирование для многих осей может быть сведено к программированию для мно­ жества простых элементов. Простейший тип и наиболее общий — это обработка наклонных плоскостей. На рис. 81 показано мно­ жество отверстий, которые должны быть просверлены на на'клон-

■•■155

ной плоскости. Размеры отверстий определяются по вспомога­ тельному виду, использующему вторичную систему координат (Л'1, У1). Программирование упрощается заключением команд движения внутри последовательности TRACUT, которая исполь­

с тремя или пятью осями. На станках с тремя осями наклонная плоскость образуется при перемещении инструмента вверх и вниз вдоль направления движения, при этом получаются зубча­ тые (или волновые) поверхности (рис. 82). Этот тип генерации поверхности допустим для большинства цехов.

Пример обработки трехосевой наклонной плоскости пред­ ставлен на рис. 83. Начальное движение происходит по линии L1

156

плоскости DS в положительном направлении оси Y, при этом

PLI используется в качестве плоскости PS. Расстояние D между проходами вычисляется по формуле исходя из желаемой высоты волны.

Приближенная формула (использует стандартное определение эллипса) имеет следующий вид:

Соответствующая часть программы для осуществления подоб­ ной обработки имеет вид:

PSIS/PL1

TLON, GO, . . ,/Ll, ТО, PL2 $$ ДВИЖЕНИЕ К PL 2.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

ВМЕСТО МНОГОТОЧИЯ МОГУТ НАХОДИТЬСЯ СЛОВА UP, DOWN, BACK, LEFT

PSIS/PL2

GOUP/L1 $$ ДВИЖЕНИЕ ВВЕРХ ПО PL2

TLLFT, GOLFT/PL3 $$ ДВИЖЕНИЕ ВДОЛЬ КРАЯ PL3

TLON, GODOWN/L2, ТО, PL1 $$ ДВИЖЕНИЕ ВНИЗ ПО PL2 К PL1)

Генерация наклонной плоскости, использующей пятиосевой станок, достигается установлением инструмента нормально к пло­ скости PS. На рис. 84 показана наклонная плоскость с позициями инструмента 1—4. Инструмент обычно устанавливается нормально к плоскости PS в позицию 1. Программа для примера, приведен­ ного на рис. 84, имеет следующий вид:

157

Рис. 84. Пример наклонной плоско­ сти PS (пятиосевос фрезерование)

Цилиндрические внешние поверхности. Если необходимо об­ работать цилиндрическую внешнюю поверхность, то программа будет иметь вид (рис. 85):

PSIS PL1

GO . . ./L2 , ON, LI $$ ПОЗИЦИЯ 1

PSIS CYL1

GOFWD/L2, TO, PL2 $$ ПОЗИЦИЯ 2

В данном случае инструмент устанавливается на линии L1 (позиция 1 на рис. 85) перед движением вниз вдоль цилиндриче­ ской поверхности к следующей позиции иа линии PL2.

Обработка при наличии пяти осей представлена на рис. 8 6 .

Инструмент движется к позиции 1 (как и в предыдущем примере);

158

при этом его ось поворачивается, оставаясь перпендикулярной плоскости PS. Программа имеет вид:

PSIS/PL1

GO . . ./L2 , ON, LI $$ ПОЗИЦИЯ 1

PSIS/CYL1

TLAXIS/NORMPS $$ ОСЬ ИНСТРУМЕНТА НОРМАЛЬНА ПЛОСКОСТИ PS

GOFWD/L2, ON, PL3 $$ ПОЗИЦИЯ 2

Другие поверхности (конусы, сферы и т. п.) могут быть за­ программированы аналогично.

Цилиндрические внутренние поверхности. В этих случаях осо-' бое внимание нужно уделять начальному положению инстру­ мента (рис. 87):

CUTTER/1, .5, .5, 0, 0, .5 TLAXIS/0, 0, 1

FROM/PT1 $$ НАЧАЛЬНАЯ ТОЧКА (ПОЗИЦИЯ 1)

INDIRW— 1, 1, — 1

GO/L1, CYL1, ON, L2 $$ ПОЗИЦИЯ 2

TLLFT, GOLFT/L1, PAST, PL1 $$ ПОЗИЦИЯ 3

Другой часто используемый метод заключается в том, что трехмерный цилиндр заменяется кругом, расположенным в пло­

Описания окружности или линии не могут быть использованы в APT, если они не определены в плоскости XY. Путь воображае­

мого инструмента осуществляется в желаемой плоскости с по­ мощью инструкции YZROT, 90 , которая производит построе­ ние траектории АВС, как показано на рис. 89 штриховой ли­ нией.

159

Требуемый путь, обозначенный на рис. 8 8 позициями 1—3,

представляет собой ось реального инструмента. Эти позиции смещены на 0,4 дм в направлении осп X и на 0,25 дм в направле­

нии оси Z для А, В и С соот-

'PLI

П л о с к о с т ь

TLRGT, GORGT/C1, PAST, L2 $$ К ПОЗИЦИИ С TRACUT/NOMORE

Наклонные поверхности. Очень часто изделие должно состоять из наклонных пересекающихся плоскостей, для обработки которых требуется, чтобы ось инструмента была наклонена по отношению к обычным пяти осям,.при этом одна плоскость должна плавно переходить в другую. Это просто достигается применением век­ тора, определяющего пересечение плоскостей, причем этот симво­ лический вектор используется как ось инструмента. Программа для примера, изображенного на рис. 90, имеет вид:

VI = VECTUR/INTOF, PL2, PL3, POSZ $$ ВЕКТОР ПЕРЕ­ СЕЧЕНИЯ

TLAXIS/V1 $$ ПЯТИОСЕВАЯ ОСЬ ИНСТРУМЕНТА

160