ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Составление управляющих программ

Задача подготовки управляющих программ, т. е. набора инст­рукций для управления станком, является весьма сложной. Программист должен уметь читать технические чертежи, знать

Рис 8.7. Сегмент управляющей программы обработки деталей.

Геометрию и тригонометрию и уметь перевести технологические инструкции (в том числе и те, что задают движение органов станка) в инструкции управляющей программы. Режущий ин­струмент должен быть нормален к поверхности детали, а вы­числение текущего положения центра инструмента может ока­заться весьма трудоемкой задачей, особенно в случае примене­ния кусочно-линейной интерполяции для обработки искривлен­ных поверхностей.

Существуют два способа подготовки управляющих программ: вручную и с помощью ЭВМ. При программировании вручную программист вычисляет траекторию режущего инструмента, учи­тывая геометрию обрабатываемой детали. При составлении программы с помощью ЭВМ программист только описывает форму детали и траекторию движения режущего инструмента средствами языка высокого уровня; необходимые вычисления и составление управляющей программы производятся средства­ми ЭВМ под управлением специального программного обеспе­чения.

Ручная подготовка управляющих программ

Продемонстрировать процесс подготовки управляющих про­грамм вручную можно на следующем примере. На техническом чертеже указаны все необходимые размеры детали. Програм­мист получает информацию о типе режущего инструмента* ве­личине подачи и скорости резания из технологической карты. Например, в качестве режущего инструмента используемся че - тырехзаходная цилиндрическая фреза диаметром 0,5 дюйма. Скорость подачи обычно задается в дюймах на один оборот шпинделя на один зуб фрезы, а скорость резания поверхности—■ в футах'> в минуту. Контроллер воспринимает значение величи­ны подачи, выраженное в дюймах в минуту, а значение скорости вращения шпинделя — в оборотах в минуту. Следовательно, программист должен преобразовать значения указанных вели­чин в соответствующие единицы. Следующим шагом является вычисление перемещения режущего инструмента на каждом шаге (построение траектории режущего инструмента). После того как все точки траектории центра инструмента найдены, полученная информация должна быть преобразована в формат программы для системы ЧПУ.

Первая строка управляющей программы содержит символ останова и перемотки (%), указывающий на начало программы. При перемотке перфоленты головка считывающего устройства остановится именно на этом символе. Каждая из строк (бло­ков) программы начинается с буквы N, за которой следует но­мер строки, например N/0. Буквой G кодируются подготови­тельные операции, выполняемые при подготовке стайка или контроллера к выполнению какой-либо операции. Например, G90 задает использование в программе абсолютных значений координат. Буквой М кодируется ряд операций. Так, по коман­де МОЗ включается вращение шпинделя по часовой стрелке, а по команде М08 — подача охлаждающей жидкости. В блоке вида N30G01X10000Y1500F55200 коды G01 предписывают конт­роллеру необходимость выполнения линейной интерполяции, коды X и Y указывают начальное положение режущего инстру­мента, а коды F и S содержат информацию о величине подачи и скорости вращения соответственно. Блок вида N40G02X1100 Y2000I500J400 задает обработку поверхности типа дуги окруж­ности, причем значения кодов I и J указывают координаты центра этой окружности. Последний кадр N50X0000Y0000M30 необходим для выведения режущего инструмента в точку нача­ла координат. По команде МЗО происходит выключение станка и перемотка перфоленты с управляющей программой.

О 1 фут равен 30,48 см .—Прим. перев.

Составление управляющих программ с помощью ЭВМ

Языки программирования, используемые для составления управ­ляющих программ на ЭВМ, созданы для облегчения труда про­граммистов. В настоящее время используется целый ряд таких языков: APT [19], COMPACT II [19], ЕХАРТ [48], ADAPT [24]. Программа, написанная на таком языке, состоит из четырех основных частей, содержащих операторы описания оборудова­ния (условия резания), геометрии, движения и постпроцессор­ной обработки.

Операторы описания оборудования задают условия резания, операторы описания геометрии необходимы для описания гео­метрической формы детали, операторы описания движения за­дают траекторию движения режущего инструмента, а операторы постпроцессорной обработки влияют на формирование специ­фических для данного оборудования кодов.

Средства программного обеспечения языков программиро­вания для ЧПУ состоят из процессора и набора постпроцессо­ров, позволяющих использовать один и тот же текст программы на исходном языке для получения управляющих программ для различных систем с ЧПУ. Необходимые для этого изменения в программе касаются исключительно операторов постпроцессор­ной обработки, поскольку каждая система ЧПУ имеет собствен­ный формат управляющих программ ч специальные требования к кодированию. С помощью процессора выполняются интерпре­тация исходной программы и математические вычисления. В результате обработки исходной программы получают данные в некотором промежуточном формате, так называемые CL-дан - ные1'. С помощью постпроцессоров осуществляется преобразо­вание CL-данных в формат, приемлемый для конкретного стан­ка с ЧПУ.

Хотя программа, написанная на языке высокого уровня указанным способом, кажется несколько длиннее, чем управ­ляющая программа в кодах системы ЧПУ, составленная вруч­ную, программа на языке высокого уровня для деталей сложной формы (когда необходима интерполяция искривленных поверх­ностей), полученная таким способом, обычно оказывается зна­чительно короче. Составление управляющих программ на язы­ке высокого уровня имеет следующие преимущества:

1) исключение ручных вычислений;

2) простота понимания и отладки;

3) простота внесения изменений;

" В тексте оригинала использован общеупотребительный термин «CL- Data» — сокращение от сочетания английских слов «Cutter Location» — поло­жение режущего инструмента. — Прим. перев.

4) наличие дополнительных возможностей, например воз­можности работы с графическим интерфейсом.

Автоматическое построение чертежа детали и траектории движения режущего инструмента позволяет программисту кон­тролировать корректность программы.

Графическое программирование для систем ЧПУ

Наличие средств интерактивной графики еще в большей степе­ни упрощает задачу составления управляющих программ. Сис­тема интерактивной графики позволяет программисту работать с графическими образами, а не с операторами языка или чис­лами, что позволяет упростить процесс описания геометриче­ской формы детали. Интерактивная графическая система про­граммирования для станков с ЧПУ функционально подобна САПР/АПС, но, как правило, не обеспечивает выполнения мас­штабирования, удаления невидимых линий, вращения изобра­жений и других подобных функций.

Интегрированные САПР/АПС делают возможным подготов­ку управляющих программ для систем с ЧПУ. При использо­вании таких систем для подготовки программ описание геомет­рии детали, созданное проектировщиком, уже имеется в ЭВМ. Конструкторская проработка изделия проводится в полном объ­еме, но невидимые линии не удаляют, а размерные линии на чертеж не наносят. Большинство САПР/АПС позволяет также проверить корректность описываемой программой траектории движения режущего инструмента по ее графическому изобра­жению.

Наиболее эффективный способ программирования для систем ЧПУ заключается в использовании САПР/АПС как в процессе разработки изделия, так и для составления управляющих про­грамм. Если конструкторский и технологический отделы ис­пользуют различные САПР/АПС, каждую из систем следует оснастить пре - и постпроцессорами, соответствующими стандар­ту IGES') (см. гл. 6). В противном случае описание геометрии детали требуется вводить вручную.