3. Геометрическая задача чпу

Сущность геометрической задачи числового программного управления металлорежущим станком заключается в отображении геометрической информации чертежа детали в движение формообразования, материализующие информацию чертежа детали в конечное изделие¹. Осуществление движения формообразования достигается согласованным перемещением вдоль осей X,Y, Z стола, салазок и шпиндельной головки (рис. 3.1) от соответствующих следящих приводов подачи. Расположение следящих приводов соответствует координатной системе станка.

Рис. 3.1

3.1. Этапы реализации геометрической задачи управления

Рассмотрим контурную обработку плоской детали (рис.3.2.) на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ. Совокупным перемещением относительно

Рис. 3.2

осей Х и У стола и салазок приводами подач станка необходимо обеспечить согласованное относительное движение инструмента и заготовки детали (движение формообразования). Траекторию этого движения удобно рассматривать в привязанной к технологическим базам заготовки детали

системе координатx0y, которая согласована с системой координат станка. В качестве движения формообразования обычно принимают движение инструмента относительно условно неподвижной заготовки, независимо от того, инструмент или заготовка фактически осуществляют движение формообразования. Такой подход значительно упрощает процедуру программирования обработки, т.к. технологу-программисту не нужно следить за тем, инструмент или заготовка фактически выполняет движение на данном этапе процесса формообразования. Корректность такого подхода обусловлена тем, что в станках с ЧПУ при выборе направлений координатных осей рабочих органов (РО) структурно реализован принцип относительности движения: положительные направления координатных осей, относительно которых перемещается РО, несущий заготовку, приняты противоположным соответствующим положительным направлениям координатных осей для РО, несущего инструмент (если бы последний выполнял координатные перемещения в данном направлении).

Выделим на траектории движения формообразования элементарные участки, описываемые единообразными уравнениями прямой линии или окружности. Точки, размещенные на стыке элементарных участков, называют опорными. В

системе координатx0y назначают точку начала обработки H, от которой начинается движение инструмента. В эту точку перед началом отработки УП комбинацией установочных перемещений по всех трем координатам должен быть выставлен инструмент, этим самым осуществляют согласование измерительной системы станка с ЧПУ с системой координат x0y.

Кодированное описание элементарных участков траектории движения формообразования (рис. 3.2) составляет управляющую программу. Управляющая программа формируется в алфавитно-цифровом коде в виде законченных блоков – кадров. Так, кадр на движение от точки i-1 до точки i содержит следующую минимальную информацию, сформированную из отдельных информационных слов: признак движения по прямой G01, значения перемещений x_i = (x_i - x_i-1) и y_i = (y_i - y_i-1) с адресами X и Y и код скорости подачи с адресом F.

Отработка кадра начинается с его активизации, когда он станет рабочим. Отработка состоит в расчетах промежуточных относительных положений инструмента и заготовки от опорной точки i-1 к опорной точке i и в управлении движением в соответствии с расчетами. В результате движения по программе первого кадра фреза окажется совмещенной с опорной точкой i, открывающей второй элементарный участок. Его кодированное описание составляет содержание следующего кадра. Отработка этого кадра управляющей программы завершится совмещением фрезы с очередной опорной точкой.

Последовательная активизация кадров управляющей программы, обработка содержащейся в них информации с выдачей оперативных команд на исполнительные приводы станка приводит к последовательному обходу (обработке) контура от одной опорной точки к следующей. Во избежание остановки подачи на стыке участков (при активизации очередного кадра) этот очередной кадр следует подготовить к расчетам и отработке. В таком подготовленном виде кадр называется буферным.