Программирование обработки на станках с ЧПУ

Содержание
Введение
1. Основные понятия и определения
1.1 Интерполятор
1.2 Линейный интерполятор
1.3 Круговой интерполятор
2. Структура программы
3. Правила программирования дляустройств четвертого поколения
4./>Правила программирования для устройств пятого поколения
Заключение
Литература
 

 
Введение
В настоящее времястанок с числовым программным управлением (ЧПУ) является основнымпроизводственным модулем современного производства. Станки с ЧПУ используютсякак для автоматизации мелкосерийного или штучного производства, так и дляпроизводства больших серий. Ведущие фирмы постоянно совершенствуют и расширяютвозможность систем ЧПУ, систем подготовки данных и проектирования. Одна изконцепций этой стратегии неразрывно связана с совершенствованием регулируемогоэлектропривода, придания ему новых качеств за счет цифрового управления.
Учитывая разнообразногопотребителя, спрос на самые простые, маленькие станки, кроме многокоординатныхЧПУ предлагаются семейства ЧПУ для простых станков (2 оси + шпиндель длятокарных и 3 оси + шпиндель для фрезерных станков). В качестве приводов могутбыть использованы как шаговые двигатели, так и сервоприводы с аналоговыминтерфейсом. Значительное внимание уделяется вопросам модернизации систем ЧПУстарого поколения и создания систем передачи данных. Современные УЧПУразрабатываются с учетом их работы в гибком автоматизированном производстве(ГПС) и имеют разнообразный интерфейс для создания локальных сетей. Программноеобеспечение их существенно расширило возможности технолога и оператора станка.Все шире в алгоритмах интерполяции используются сплайны и полиномы. Эти функциипозволяют создавать плавные непрерывные кривые. Использование сплайнов вобработке позволяет сократить управляющую программу, улучшить динамику движенияприводов, повысить качество обрабатываемых поверхностей, отказаться от ручнойдоводки пресс-форм. Хотя за последние годы язык программирования для УЧПУпретерпел серьезные изменения, однако остается преемственность программногообеспечения в виде набора базовых функций. Большинство программ, написанных длястарых моделей УЧПУ, работают и с новыми моделями при минимальных переделках.
 

 
1. Основные понятия иопределения
Системы числовогопрограммного управления (СЧПУ) — это совокупность функционально взаимосвязанныхтехнических и программных средств, предназначенных для управления станками вавтоматическом режиме. К техническим средствам относятся станок, устройстваподготовки управляющих программ, устройства управления станком, устройстваразмерной настройки режущего инструмента и т.д. К программным средствамотносятся инструкции, методики, техническое и функциональное программирование ит.д.
Программа управления — это группа команд, составленных на языке данной системы управления ипредназначенных для управления станком в автоматическом режиме. Числовоепрограммное управление базируется на программе, в которой команды выражены ввиде чисел.
Устройство числовогопрограммного управления (УЧПУ) — это часть системы числового программногоуправления, управляющее работой станка по командам, поступающим из управляющейпрограммы.
УЧПУ выполняют двеосновные функции :
1. формированиетраектории движения режущего инструмента;
2. управлениеавтоматикой станка.
В настоящее время впромышленности используются два вида устройств ЧПУ.
1. УЧПУ четвертогопоколения типа NC (Numerical Control – цифровое управление). УЧПУ типа NCсостоят из блоков, каждый из которых решает лишь одну конкретную задачу общейпрограммы управления. Логика работы этих блоков реализуется за счетсоответствующего построения их электрических схем.
2. УЧПУ пятогопоколения типа CNC (ComputerNumerical Control- компьютерное цифровое управление).
УЧПУ типа CNCбазируются на работе мини ЭВМ, в которой логика работы задается программнымметодом. Одно и то же УЧПУ с мини ЭВМ может реализовывать различные функцииуправления за счет изменения программы управления работой мини ЭВМ.
 
1.1  Интерполятор
Интерполятор- устройство, на вход которого кадр за кадром подается информация в виде цифровыхкодов, а на выходе выдается информация для каждой координаты в виде унитарногокода, т.е. последовательности импульсов.
Решениезадачи контурного управления разбивается обычно на этапы:
· подготовка исходнойинформации о требуемой траектории, которая включает аппроксимацию траектории заданнымнабором
функций;
· ввод информациив систему программного управления;
· расчет заданных значенийкоординат, расположенных на траектории движения, с использованием выбранного методаинтерполяции;
· расчет числа импульсовпо каждой из координат и выдача управляющих воздействий на исполнительные приводыс требуемой частотой, которая определяет контурную скорость движения по каждойиз координат.
Интерполяторыпо способу реализации подразделяются на:
· аппаратные;
· программные.
Повиду интерполируемой траектории движения интерполяторы делятся на:
· линейные;
· нелинейные(второго порядка — круговые, параболические, n-порядка).
Восновном в системах ЧПУ применяются линейные и круговые интерполяторы, т.к. до90 % траекторий могут быть с достаточной степенью точности представленысовокупностью отрезков прямых и дуг окружности.
Существуютразличные алгоритмы интерполяции реального времени, которые условно можноразделить на две группы:
· алгоритмы единичныхприращений (метод оценочной функции, метод цифро-дифференциальныханализаторов);
· алгоритмы равныхвремен (метод цифрового интегрирования, прогноза и коррекции,итерационно-табличные методы).
Во-первых,определяются моменты времени, необходимые для выдачи единичных приращений по однойили нескольким координатам.
Во-вторыхрассчитываются координаты точек траектории, через определенные и равные промежуткивремени, по истечении которых выдается требуемое количество импульсов на приводаисполнительного механизма.
Практическиинтерполяцию организуют следующим образом. В результате очередного вычислительногоцикла, выполняемого с максимально высокой скоростью в машинном масштабе времени,определяют в какие приводы подачи должны быть выданы дискреты на текущем этапе оперативногоуправления. Результат сохраняют в буфере, который опрашивают с частотой,соответствующей скорости подачи для ведущей координаты. Таким образом, расчеты машинногомасштаба привязывают к реальному времени.
На рис. 1.1 показанатипичная структурная схема устройства числового программного управления типа2С-42-65.
Устройство являетсяконтурно-позиционным со свободным программированием алгоритмов. Количествоуправляемых координат — до 8. Одновременное управление при линейнойинтерполяции обеспечивается по 4-м координатам, а при круговой интерполяции — по 2-м координатам. Одноплатная микро ЭВМ МС 12.02 реализована на базепроцессора 1801ВМ2. Обмен информацией между микро ЭВМ и внешними устройствамиосуществляется по каналу ЭВМ типа «Общая шина». Для увеличения нагрузочнойспособности используется расширитель канала (РК).
/>
Рисунок 1.1 –Структурная схема устройства числового программного управления типа 2С-42-65
Конструктивно ЧПУсодержит 2 корзины. Одна из них предназначена для установки блоковобщесистемного пользования, а вторая предназначена для установки специальныхблоков для управления станком. На станочной магистрали находятся блоки входныхи блоки выходных сигналов, с помощью которых реализуется программная реализациязадач логического управления. Формирование аналоговых сигналов управленияприводами подач и главного движения осуществляется через цифроаналоговыепреобразователи (ЦАП) — группа «Привод». Для реализации обратных связей поположению используются преобразователи фаза-код (ПФК), составляющие группу«Датчики». Для решения задач адаптивного управления (например, системстабилизации мощности резания) могут быть использованы аналого-цифровыепреобразователи (АЦП) — группа «Адаптивное управление». Пульт управления (ПУ)содержит набор алфавитно-цифровых клавиш, с помощью которых можно осуществлятьввод управляющей программы. Кроме того, имеются функциональные клавиши, спомощью которых задается режим работы УЧПУ и определяются специальные функции,соответствующие поиску, редактированию управляющих программ. Пульт коррекции(ПК) представляет собой набор декадных переключателей, с помощью которых можноосуществлять изменение значений скорости подачи и скорости вращения главногодвижения в процентном соотношении. Для отображения текущего значения координати технологических параметров используется алфавитно-цифровой дисплей — блокотображения символьной информации (БОСИ). Для ввода и вывода управляющейпрограммы могут быть использованы фотосчитывающее устройство (ФСУ) и ленточныйперфоратор (ПЛ). В качестве носителя информации в этом случае используетсяперфолента. Другой вариант ввода-вывода информации основан на использованииканала последовательной связи (ИРПС — интерфейс радиальной последовательнойсвязи). Для увеличения быстродействия 6 используют аппаратный блок умножения(БУ) и блок преобразования кодов (БПК).
Базовое программноеобеспечение УЧПУ записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) ипредставляет собой набор подпрограмм, реализующих так называемые подготовительныеG и вспомогательные функции М, а также сервисные функции по вводу и отработкеуправляющей программы.
Управляющая программапредставляет собой последовательность кадров, определяющих траекторию движенияинструмента. В кадре с помощью G и М-функций определяются тип интерполяции(линейная, круговая), перемещения по координатам, скорости подач и частотывращения привода главного движения, тип и коррекция на вылет режущегоинструмента и другая информация, определяющая работу на участке траектории.Рассмотрим отработку управляющей программы с точки зрения функционирования ииспользования блоков УЧПУ. Основное машинное время при отработке кадразатрачивается на расчет траектории движения инструмента. Движение по траекториив общем случае включает в себя участки разгона и торможения. Согласованиедвижения по координатам и формирование задающих воздействий осуществляетсяпрограммным интерполятором, который разворачивает требуемую траекторию вовремени по прерываниям от таймера. Отработка этой траектории осуществляетсяследящими приводами подач. Сигнал ошибки по положению формируется программнымспособом, а затем выдается через ЦАП в качестве сигнала управления скоростьюэлектропривода. Привод подачи (главного движения) при этом представляет собойавтономное устройство, которое должно быть замкнуто обратной связью поскорости. Работа интерполятора должна осуществляться в реальном масштабевремени. При использовании численных методов интегрирования шаг интегрированияопределяется периодом прерывания от таймера. Для обеспечения частоты срезаприводов порядка 50 Гц прерывания от таймера должны производиться на частоте неменее 100 Гц. Во время отработки текущего кадра в фоновом режиме происходитподготовка информации для следующего кадра. Этот этап называется «Интерпретациякадра». Он включает в себя преобразование символьной информации в числовую.Числовая информация вводится в десятеричной системе счисления. Вначалесимвольная информация преобразуется в двоично-десятичную систему, а затем спомощью БПК — в двоичную. Аналогичная задача преобразования информациивозникает и в каналах обратной связи по положению. Контроль положенияосуществляется в двоично-десятичном коде. Для согласования информация спреобразователя фаза-код преобразуется к машинному (двоичному) представлению.При выводе информации возникает обратная задача — преобразование двоичнойинформации в двоично-десятичные числа, а затем в символьное представление.
1.2 Линейныйинтерполятор
 
Алгоритм линейнойинтерполяции (ЛИ) должен обеспечить движение из исходной (с нулевымикоординатами) точки.
В основе алгоритма ОФлежат два правила.
1. При оценочнойфункции единичные шаги по координатам выдаются в соответствии с генераторомшагов, частота которого зависит от контурной скорости.
2. Последовательностьшагов по координатам выбирается таким образом, чтобы каждый единичный шаг былоптимальным по критерию максимального приближения к заданной прямой(минимального удаления).
Для того, чтобыопределить, по какой координате надо сделать очередной шаг, чтобы реализоватьданный алгоритм вводят «оценочную функцию» для каждой. ОФ вычисляетсяпосле каждого шага интерполяции. Оценочная функция задается таким образом,чтобы оценив только ее знак можно было однозначно определить, по какойкоординате делать очередной шаг.
Начальное значение (напервом шаге интерполяции) ОФ принимается равным 0. Выдача шагов происходит позапросам генератора шагов. Частота генератора шагов определяется заданнойконтурной скоростью.
Предположим, что заданоперемещение режущего инструмента между опорными точками /> и /> плоскости ХУ.Каждая точка плоскости характеризуется коэффициентом
/>
где /> и /> - текущиекоординаты произвольно выбранной точки, выраженные в дискретах, j и i — количество шагов, которое нужно было сделать по осям координат, чтобы попасть взаданную точку. Точки, лежащие на прямой /> ,характеризуются коэффициентом
/>
где /> и /> - координатыконечной опорной точки заданной прямой.
В зависимости от знакаразности коэффициентов
/> (2.1)
плоскость Х У делитсяна три области.
Первая область надпрямой /> , где H>0.
Вторая область подпрямой />, где H
Третья область напрямой />, где H=0.
Каждый интерполяторимеет свой алгоритм работы. Будем считать, что данный линейный интерполятор работаетпо следующему алгоритму.
1. Если Н ≥ 0,то интерполятор вырабатывает и посылает на привод подач одинэлектрическийимпульс для перемещения режущего инструмента на одну дискрету по оси Х.
2. Если Н
3.После каждогоочередного шага вновь рассчитывается новое значение оценочной функции.
Так как режущийинструмент в рассматриваемом случае перемещается по двум координатам, то и УЧПУдолжно иметь два привода подач.
Упростим выражение(2.1). Приведем его к общему знаменателю и используем только числитель, какноситель знака. Получим выражение оценочной функции вида
/>= />⋅/> − />⋅/> (2.2)
Произведем упрощение ивыражения (5.2) в предположении, что интерполятор имеет возможность запоминатьпо какой координате был сделан предыдущий шаг.
1. Предположим, чтопредыдущий шаг был сделан по оси Х. Тогда текущая координата режущегоинструмента будет равна предыдущей координате плюс одна дискрета
/>= />+ 1
Подставим это выражениев формулу (2.2).
/> = />⋅⋅/>− />⋅(/> + 1) = />⋅⋅/>− /> ⋅/>− /> = />− />
Следовательно, послеочередного шага по оси Х новое значение оценочной функции рассчитывается какразность между предыдущим значением оценочной функции и координатой конечнойопорной точки по оси У.
2. Предположим, чтопредыдущий шаг был сделан по оси У. Тогда текущая координата режущегоинструмента будет равна предыдущей координате плюс одна дискрета
/>+1 = /> + 1
Подставим это выражениев формулу (2.2).
/>= (/> + 1) ⋅/>− />− ⋅/>− = />⋅/>− /> ⋅/> + />= />− + />
Следовательно, послеочередного шага по оси У новое значение оценочной функции рассчитывается каксумма предыдущего значения оценочной функции и координаты конечной опорнойточки по оси Х.
Пример. Рассчитать ипостроить траекторию движения режущего инструмента при />= 5 и /> = 3 .
1.  Вначальный момент времени (в точке Ao ) оценочная функция равна нулю и шагделается по оси Х. После шага производится расчет нового значения оценочнойфункции.
/>= />− />− = 0 −3 = −3
2. Новое значениеоценочной функции получилась меньше нуля. Очередной шаг делается по оси У.После шага по оси У вновь рассчитывается новое значение оценочной функции.
/> = />+ />= −3 + 5 =+2
3. />> 0,очередной шаг делается по оси Х; новое значение оценочной функции
/>= /> − />− = +2 −3 = −1
4. /> 
/>= />+ />= −1 + 5 =+4
5. /> > 0,очередной шаг делается по оси Х; новое значение оценочной функции
/> = /> − /> = +4 − 3= +1
6. /> > 0,очередной шаг делается по оси Х; новое значение оценочной функции

/>= />− />= +1 − 3 =−2
7. />=
/>= = />= + />= −2 + 5 =+3
8. /> > 0,очередной шаг делается по оси Х; новое значение оценочной функции
/>= />− /> = +3 − 3= 0
/>
а – исходная траектория
/>
б – с раздельнымишагами по координатам
/>
в – с одновременнымишагами по координатам
Рисунок 1.2 – Линейнаяинтерполяция методом ОФ
Линейный интерполяторпрекращает работу, если он сделал по осям координат столько шагов, сколько ихбыло задано в задании (5 шагов по оси Х и 3 шага по оси У).
Линейный интерполяторимеет четыре режима работы по количеству квадрантов системы координат. Режимыработы в том или ином квадранте определяются знаками при конечных значенияхкоординат />, />. Но прирасчетах оценочных функций значения конечных координат участвуют в своихабсолютных значениях (всегда со знаком +). Направление движения режущегоинструмента вдоль осей координат определяется знаками (+ или -), которыеприсваиваются электрическому сигналу на выходе интерполятора.
1.3 Круговойинтерполятор
Оценочная функциякругового интерполятора имеет следующий вид
/> (3.1)
Где
/> 
квадрат расстояния отцентра системы координат ХУ, совмещенной с центром описываемой окружности, дотекущей точки ступенчатой (действительной) траектории движения режущегоинструмента; /> и /> координатытекущей точки ступенчатой траектории движения режущего инструмента; /> квадрат радиусазаданной дуги окружности. В зависимости от знака оценочной функции плоскость ХУможет быть разбита на три области.
Первая область внедуги, где F>0.
Вторая область поддугой, где F
Третья область на дуге,где F=0.
Применим для круговогоинтерполятора алгоритм работы аналогичный алгоритму работы линейногоинтерполятора.
Круговой интерполяторимеет 8 режимов работы: четыре квадранта и в каждом квадранте режущийинструмент может двигаться по и против часовой стрелки.
Для примера рассмотримодин режим работы: первый квадрант с движением режущего инструмента противчасовой стрелки из точки />в точку />.
Если предположить, чтокруговой интерполятор имеет возможность запоминать по какой координате былсделан предыдущий шаг, то исходную оценочную функцию можно упростить ипредставить в виде двух функций как это было при линейной интерполяции.
1. Предположим, чтопредыдущий шаг был сделан по оси Х. Тогда координата текущей точки траекториидвижения режущего инструмента для рассматриваемого режима будет равнакоординате предыдущей точки минус одна дискрета
/>= />
так как с каждым шагомкоордината Х уменьшается на одну дискрету и в конечном счете должна статьравной нулю. Подставим данное выражение в уравнение (3.1).
/>
Следовательно, послеочередного шага по оси Х в режиме первого квадранта при движении против часовойстрелки новое значение оценочной функции рассчитывается как значение оценочнойфункции до шага, минус удвоенное значение текущей координаты по оси Х и плюсодна дискрета.
2. Предположим, чтопредыдущий шаг был сделан по оси У. Тогда координата текущей точки траекториидвижения режущего инструмента будет равна координате предыдущей точки плюс однадискрета
/>+1 = /> + 1
так как с каждым шагомкоордината У увеличивается на одну дискрету и в конечном счете должна статьравной радиусу дуги. Подставим данное выражение в уравнение (3.1)
/>
Следовательно, послеочередного шага по оси У в режиме первого квадранта при движении против часовойстрелки новое значение оценочной функции рассчитывается как значение оценочнойфункции до шага, плюс удвоенное значение текущей координаты по оси У и плюсодна дискрета.
Пример. Рассчитать ипостроить траекторию движения режущего инструмента если заданы координатыначальной /> =4, /> = 3 и конечной /> = 0, />= 5 опорныхточек дуги.
1.В начальныймомент времени, когда режущий инструмент находится в опорной точке /> , оценочнаяфункция равна нулю. Шаг делается по оси Х. После этого рассчитывается новоезначение текущей координаты по этой оси и новое значение оценочной функции
/> = /> = 4; /> = />− 2 /> + 1 = 0 −2 ⋅4 + 1 = −7.

2.  /> 
/> = /> = 3; />= /> + 2 /> + 1 = −7+ 2 ⋅3 + 1 = 0;
3.  /> = 0; шаг по осиХ; /> = /> − 1 = 4 −1 = 3;
/>= /> − 2 /> + 1 = 0 −2 ⋅3 + 1 = −5;
4.  />  = /> + 1 = 3 + 1 =4;
/>= />+ 2 /> + 1 = −5+ 2 ⋅4 + 1 = +4
5. />> 0; шаг пооси Х; /> = /> − 1 = 3 −1 = 2;
/>= /> − 2 /> + 1 = +4 −2 ⋅2 + 1 = +1 ;
6./> > 0; шаг пооси Х; />= />− 1 = 2 −1 = 1;
/>= /> − 2 ⋅Χ 4 + 1 = +1 − 2 ⋅1 + 1 = 0 .
Круговой интерполяторбудет работать до тех пор, пока не произведет столько шагов по осям координат,сколько требуется для перемещения режущего инструмента из начальной в конечнуюопорные точки дуги окружности (по оси Х четыре дискреты и по оси У две дискретыв данном примере). Как и при линейной интерполяции, при круговой интерполяциизначения координат опорных точек траектории участвуют в расчете новых значенийоценочной функции в своих абсолютных значениях. Номера квадрантов и направлениедвижения режущего инструмента учитываются оценочной функцией.
2. Структура программы
В устройствах ЧПУ вкачестве языка программирования используется код ИСО-7 бит. Этот код разработанмеждународной организацией стандартов для всего мира. Он имеет 256 кодовыхкомбинаций, из которых рабочими являются приблизительно только 42. Остальныеявляются запретными. Это код двоичный, равномерный с 7 информационно несущимидвоичными разрядами и одним разрядом защиты по паритету. Код имеет возможностьобнаруживать единичные помехи (dmin=2, r=1).
Назначение управляющихпрограмм (УП) — задание исходных данных и их последовательности выполнения дляосуществления управления работой станка в автоматическом режиме.
Управляющая программаоперирует двумя видами информации:
1. геометрической(координаты опорных точек траектории, величины перемещения режущегоинструмента, координаты исходной точки движения режущего инструмента и т.д.).
2. технологической(частота вращения силового привода, скорость подачи режущего инструмента, видрежущего инструмента и т.д.).
Отдельные участкиконтура изготавливаемой детали могут иметь различный характер траектории,обрабатываться при различной скорости подачи режущего инструмента, частотевращения силового привода, виде режущего инструмента, которым обрабатываетсяэтот участок. Поэтому, вся управляющая программа состоит из отдельных блоков,которые носят название кадров, в каждом из которых задается исходная информациядля обработки одного участка детали.
Кадр — это группакоманд, расположенных в определенной последовательности и предназначенных дляпередачи определенного объема информации, объединенной одним целевымназначением.
Команда — этосовокупность кодовых комбинаций, состоящих из адреса и числа и предназначенныхдля передачи единичного объема информации.
Адрес — это символ,характеризующий принадлежность следующих за ним кодовых комбинаций ктехнологической или геометрической информации. В коде ИСО-7 бит могутиспользоваться следующие адреса:
N — номер кадрауправляющей программы; G — подготовительная функция; F — скорость подачи; x, y,z, I, J, K — геометрическая информация; M — вспомогательная функция; S — частота вращения силового привода; T — номер режущего инструмента; L — коррекция режущего инструмента; % — начало управляющей программы. LF — конецкадра.
Цифровая часть командыхарактеризует либо геометрическую информацию, либо уточняет технологическуюкоманду.
Правила составленияуправляющей программы.
1. Управляющаяпрограмма начинается с символа начала управляющей программы (%). Заканчиваетсяуправляющая программа кадром с командой М002 (М02) — конец управляющейпрограммы.
2. Каждый кадруправляющей программы начинается с номера кадра (N) и заканчивается символом LF(ПС) — конец кадра.
3. Между символомначала управляющей программы (%) и номером первого кадра и между всемипоследующими кадрами на перфоленте должно быть не менее трех пустых пробивок(пустых строк). Внутри кадра пустые строки не допускаются.
4. Не рекомендуется водном кадре помещать две команды с одинаковыми адресами (в УЧПУ четвертогопоколения).
5. Технологическиекоманды действуют до их отмены или замены на команды с новыми значениями.
6. В кадр управляющейпрограммы заносится та информация, которая изменяется по отношению к предыдущемукадру.
станокчисловой программный интерполяция

 
3. Правилапрограммирования для устройств четвертого поколения
 
1. Рекомендуемаяпоследовательность адресов в кадре: NG FX YZ IJ KM ST LF.
2. Скорость подачи: F10500,F20300, F70000.
Первая цифра послеадреса характеризует:
1- режим разгона илиперехода с одной скорости на другую;
2- режим торможения суменьшением заданной скорости в 20 раз;
7- режим быстрого ходадля подвода и отвода режущего инструмента; на данной скорости подачи нельзя выполнятьрежимы резания. Последующие четыре цифры характеризуют скорость подачи вмм/мин. В режиме быстрого хода подача не программируется и определяетсяконстантой устройства ЧПУ. В режиме быстрого хода движение режущего инструментавозможно только по одной координате.
3. Направление вращения
М003 — включениевращения по часовой стрелке.
М004 — включениевращения против часовой стрелки.
М005 — остановкавращения шпинделя.
М002 — конецуправляющей программы с остановкой вращения шпинделя.
4. Для изменения частотывращения шпинделя используется редуктор с автоматической сменой шестеренчатыхпар. Поэтому, количество частот ограничено. Каждой частоте вращения шпинделяприсваивается определенный код. Если необходимо установить ту или иную частотувращения шпинделя, то после адреса частоты вращения силового приводауказывается требуемый код частоты вращения. Коды частоты вращения могутизменяться от 0 до 99 (S000- S099).
5. Вывод режущегоинструмента на рабочую позицию. В резцедержателе или инструментальном магазинестанка каждая державка имеет свой номер. Поместив в державки режущий инструменти желая вывести в рабочую позицию тот или иной режущий инструмент после адресарежущего инструмента указывается номер державки (Т000 — Т099). Если в старшемразряде номера режущего инструмента стоит единица, то это значит, чтоуправляющая программа не будет реализовываться до тех пор, пока заданныйрежущий инструмент не встанет в заданную позицию (Т105 — управляющая программаприостанавливается с момента поступления команды Т105 до установки режущегоинструмента N05 в рабочую позицию).
6. Задание системыкоординат.
1. Абсолютная системакоординат (G27), при которой все отсчеты ведутся от одной заранее выбраннойточки
2. Относительнаясистема координат (система координат в приращениях) (G26), при которой отсчетведется от текущего положения режущего инструмента
7. Линейнаяинтерполяция. Для выполнения линейной интерполяции в
управляющей программенеобходимо задать.
1. Систему координат(G27 или G26).
2. Скорость подачирежущего инструмента.
3. Признак линейнойинтерполяции:
G11 — линейнаяинтерполяция, короткие геометрические размеры- четыре десятичных разряда послеадреса (например Х+5634);
G01 — линейнаяинтерполяция, нормальные геометрические размеры-
пять десятичныхразрядов после адреса (например, Z-76859 или Х+00637);
G10 — линейнаяинтерполяция, длинные геометрические размеры- шесть десятичных разрядов послеадреса (например, У+987456 или Х- 000907).
4. Геометрическуюинформацию со знаком в дискретах.
Пример. Составить управляющуюпрограмму для обработки участка детали между опорными точками 1 и 2. Исходныеданные: скорость подачи 300мм/мин; направление вращения шпинделя против часовойстрелки; частота вращения шпинделя задается кодом 15; номер режущегоинструмента 02; цена дискреты по оси Х — 0,001 мм и по оси Z — 0,001 мм.Управляющая программа составляется в приращениях. Находим приращения междуопорными точками 1 и 2 заданного контура детали.
Приращение по оси Х:
(+21,5) — (+7) = +14,5мм.
Приращения по оси Z:
(+12,5) — (+50) = 12,5— 50 = — 37,5 мм
Переводимгеометрическую информацию из мм в дискреты:
Количество дискрет пооси Х:
/> = 14500 дискрет
Количество дискрет пооси Z:
/> = 37500 дискрет
Управляющая программабудет иметь вид, %
N001G26 F10300M004 S015T102 LF
N002G01 X+14500Z-37500 LF
N003 M002 LF

8. Круговаяинтерполяция. Для выполнения круговой интерполяции в управляющей программенеобходимо задать.
1. Систему координат(только G26).
2. Скорость подачирежущего инструмента.
3. Признак круговойинтерполяции.
Движение режущегоинструмента по часовой стрелке:
G21 — круговаяинтерполяция, короткие геометрические размеры;
G02 — круговаяинтерполяция, нормальные геометрические размеры;
G20 — круговаяинтерполяция, длинные геометрические размеры.
Движение режущегоинструмента против часовой стрелки:
G31 — круговаяинтерполяция, короткие геометрические размеры;
G03 — круговаяинтерполяция, нормальные геометрические размеры;
G30 — круговаяинтерполяция, длинные геометрические размеры.
4. Геометрическуюинформацию.
1. Приращения покоординатам между конечными и начальными опорными точками заданной дуги.Например:
Приращение по оси Х:
(+800) — (+300) = +500мм.
Приращение по оси Z;
(+250) — (+900) =250 —900 = — 650 мм.
2. Координаты начальнойточки дуги всегда со знаком плюс. Например;
Координата по оси Химеет адрес I: I+300.
Координата по оси Zимеет адрес К: К+900.
(Координата по оси Уимеет адрес J).
9. Установка режущегоинструмента в абсолютный ноль для ввода точки отсчета. Для выполнения даннойоперации в управляющей программе задаются два кадра, в каждом из которыхуказываются:
1. признак перемещениясуппорта на быстром ходу — G25;
2. максимальнаягеометрическая информация со знаком плюс.
В этом случае частьуправляющей программы, касающейся установки режущего инструмента в абсолютныйноль, будет иметь вид
N001G25 X+999999LF
N002G25 Z+999999LF
10. Ввод плавающегонуля для сокращения пути подвода и отвода режущего инструмента от исходнойточки до обрабатываемой поверхности детали. Для ввода плавающего нуля вуправляющей программе необходимо задать.
1. Систему координат(только G27).
2. Скорость подачирежущего инструмента.
3. Признак вводаплавающего нуля — G58.
4. Геометрическуюинформацию. Расстояние от абсолютного нуля (АН) до плавающего нуля (ПН)характеризуется разностями по осям координат: Х2 — Х1; Z2 — Z1. Величины X2 иZ2 выбираются технологом исходя из удобства и безопасности смены режущегоинструмента в резцедержателе, а X1 и Z1 задаются из паспортных данных станка иразмера заготовки.
Если технологунеизвестны величины X1 и Z1, то в этом случае в управляющей программе задаетсянулевая геометрическая информация, а оператор устройства ЧПУ по приложенной куправляющей программе карте наладки сам находит величины X1 и Z1, рассчитываетрасстояния от абсолютного до плавающего нуля по осям координат и вводитполученные значения в специальную память устройства ЧПУ. Устройство ЧПУвыполняя управляющую программу и дойдя до ввода плавающего нуля при наличиинулевой геометрической информации обратится к специальной памяти и на базе ееданных переместит режущий инструмент из абсолютного в плавающий ноль.

 
4. Правилапрограммирования для устройств пятого поколения
1. Рекомендуемаяпоследовательность адресов в кадре: N G X Y Z I J K F S T M ПС.
2. Скорость подачирежущего инструмента. Для задания скорости подачи режущего инструмента вуправляющей программе указываются две команды: первая команда определяетразмерность скорости подачи, а вторая команда — саму скорость подачи. Перваякоманда может быть двух видов:
G94 — подача в мм/мин;эта команда вступает в действие автоматически при включении питания устройстваЧПУ; в этом случае в управляющей программе указывается лишь сама скоростьподач;
G95 — подача в мм/об;
Вторая команда состоитиз адреса скорости подачи режущего инструмента F и следующего за адресом числа,характеризующего величину скорости подачи.
Например, скоростьподачи режущего инструмента в 300 мм/мин задается как G94 F300.
Быстрый ход задаетсякомандой G00 — позиционирование на быстром ходу в заданную точку с торможениемв конце кадра.
3. Направление вращенияшпинделя.
М03 — включениевращения по часовой стрелке.
М04 — включениевращения против часовой стрелки.
М05 — остановкавращения.
M02 — конец управляющейпрограммы с остановкой вращения шпинделя.
4. Частота вращенияшпинделя. Каждой частоте вращения шпинделя присваивается определенный код. Еслинеобходимо установить ту или иную частоту вращения шпинделя, то после адресачастоты вращения силового привода устанавливается требуемый код частотывращения. Коды частоты вращения могут изменяться от 00 до 99 (S00 — S99).
5. Вывод режущегоинструмента на рабочую позицию. В резцедержателе или инструментальном магазинестанка каждая державка имеет свой номер. Поместив в державки режущий инструменти желая вывести в рабочую позицию тот или иной режущий инструмент после адресарежущего инструмента указывается номер державки (Т00 — Т99). Перед адресомрежущего инструмента указывается команда М06 — смена инструмента.
6. Система координатможет быть задана либо в абсолютной либо в относительной системах координат:
G90 — заданиеперемещений в абсолютной системе координат (рис. 21); данная командаустанавливается автоматически при включении питания устройства ЧПУ;
G91 — заданиеперемещений в относительной системе координат. 7. Выбор плоскости обработкипозволяет перемещать режущий инструмент в плоскости двух выбранных технологомосей координат станка:
G17 — плоскость ХУ;данная команда устанавливается автоматически при включении питания устройстваЧПУ;
G18 — плоскость XZ;
G19 — плоскость YZ.
8. Линейнаяинтерполяция. Для выполнения линейной интерполяции в
управляющей программенеобходимо задать:
1. Систему координат(G90 или G91).
2. Скорость подачирежущего инструмента.
3. Плоскость обработки.
4. Признак линейнойинтерполяции — G01.
5.Геометрическуюинформацию в дискретах и со знаком, указывающим номер квадранта системыкоординат (G90) или направление движения по осям (G91).
9. Круговаяинтерполяция. Для выполнения круговой интерполяции в
управляющей программенеобходимо задать:
1. Систему координат(G90 или G91).
2. Скорость подачирежущего инструмента.
3. Плоскость обработки.
4. Признак круговойинтерполяции:
G02 — круговаяинтерполяция, движение режущего инструмента по
часовой стрелке;
G03 — круговаяинтерполяция, движение режущего инструмента
против часовой стрелки.
5. Геометрическуюинформацию.
1. Координаты конечнойопорной точки дуги относительно начальной опорной точки дуги (при G91) илиотносительно начала системы координат (при G90).
2. Координаты центрадуги относительно начальной опорной точки дуги (по оси Х адрес I, по оси Zадрес К, по оси У адрес J). Знаки при адресах I, J, K определяются направлениемстрелки, соединяющей начальную опорную точку дуги и центр дуги относительноосей координат.

Заключение
 
Алгоритмы интерполяцииметодом ОФ достаточно просты, все шаги по координатам являются единичными.Величина шага определяется конкретной системой и станком. Скорость же выдачишагов определяется заданной скоростью. Ошибка интерполяции при этом непревышает одного шага. Скорость же движения ограничена тем фактором, что выдачаочередного единичного шага возможна только после завершения цикла вычисленийОФ, т.е. ограничиваются производительностью процессора.
 

 
Литература
1. Белов М.П. Технические средстваавтоматизации и управления Учебное пособие. — СПб. СЗТУ 2006-184с.
2. Гжиров В.И., Серебреницкий П.П.Программирование обработки на станках с ЧПУ.- Л.: Машиностроение, 1990.- 591с.
3. Елизаров И.А. Технические средстваавтоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры. М. 2004. 180 с.
4. Калабеков Б.А. Цифровые устройства имикропроцессорные системы, Горячая линия-Телеком, 2000, 336 с/
5. Клюев А.С. Проектирование системавтоматизации технологических про-
цессов. СПб, 2008
6. Леонтьев А.Г. Микропроцессорныеэлектромеханические системы. Учебн.
пособие. — СПбГТУ, ФТК, 1998, 109с.
7. Прянишников В.А. Электроника — Курслекций — С.-П. «Корона принт»,
2000г. 415с.
8. Системное программное обеспечение.В.И. Аблязов и др. Уч. пособ.
СПбГТУ, 1996, 66с.
9. Готшальк О.А. Системы автоматизации иуправления. Конспект лекций. — С-Пб.: СЗПИ, 1998, 35 с.
10. Электроприводы с системами числовогопрограммного управления Э46 методические указания к лабораторным работам /сост. В.М. Иванов. Ульяновск: УлГТУ, 2007. — 33 с.
11. Следящие электроприводы станков сЧПУ / А.М. Лебедев, Р.Т. Орлова, А.В. Пальцев. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 233 с.