Разработка программ обработки основания, предварительной обработки и чистовой обработки фигур

 

Теория:

 

Алгоритмические языки программирования

 

Общие сведения

 

Роботы, манипуляторы и станки с числовым программным управлением (ЧПУ) являются частными случаями цифровых систем управления.

Для описания процессов обработки деталей на станках с ЧПУ, для программирования работы роботов - манипуляторов применяются алгоритмические языки специального назначения.

Эти языки обеспечивают формально - словесный способ описания процесса обработки.

Написанная на этих языках управляющая программа состоит из последовательности операторов и разрабатывается по следующим этапам:

1. На чертеже детали указывается система координат.

2. Каждому геометрическому объекту (точке, прямой, окружности, контуру, поверхности) ставится в соответствии номер.

3. С помощью макрокоманд рассчитываются координаты движения обрабатывающих инструментов или других объектов.

4. На основе рассчитанных координат задается последовательность технологических команд обработки.

Последняя процедура обычно программируется совместно с технологами, так как процесс обработки должен удовлетворять определенным требованиям технологического процесса.

 

Операторы определения геометрических объектов

 

Ниже перечислены основные операторы этой группы.

Операторы определения точки:

1) p_m = p_j - совпадает с точкой p_j.

2) p_m = x₀, y₀ - имеет декартовы координаты x₀,y₀.

3) p_m = c_j - находится в центре окружности j.

4) p_m = l_j, l_k - находится на пересечение прямых j, k.

5) p_m = p_j, dx₀, dy₀ - смещена от точки j на dx₀ и dy₀.

6) p_m = p_j, ip_k - расположена симметрично точке j относительно точки k.

7) p_m = p_j,il_k - расположена симметрично точке j относительно прямой k.

8) p_m = r_0, u₀ - в полярных координатах r₀,u₀ относительно центра координат.

9) p_m = p_j, r₀, u₀ - в полярных координатах r₀,u₀ относительно точки j.

и т.д. всего 16 разновидностей операторов.

Операторы определения прямой:

1) l_m = l_j - совпадает с прямой.

2) l_m = x₀, y₀ - отсекает по осям координат отрезки x₀, y₀.

3) l_m = p_j, x_0, y₀ - то же с центром координат в точке j.

4) l_m = p_j, p_k - проходит через точки j и k.

5) l_m = y₀ - параллельна оси x на расстоянии y₀.

6) l_m = x₀ - параллельна оси y на расстоянии x₀.

7) l_m = p_j, l_k - параллельна прямой k, проходящую через точку j и т. д.

Всего 18 разновидностей операторов.

Операторы определения окружности:

1) c_m = c_j - совпадает с окружностью j.

2) c_m = x₀, y₀, r₀ - имеет центр с координатами x₀, y₀ , радиус r_0.

3) c_m = x₀, y₀, r₀ - имеет центр в точке j, радиус r_0.

4) c_m = c_j, dx₀, dy₀ - центр смещен на dx₀, dy₀.

5) c_m = c_j, r₀ - центр совпадает с окружностью c_j, радиус r₀.

6) c_m = p_j, p_k - центр в точке j, точка k на окружности.

7) c_m = p_j, l_k - центр в точке j, касается с прямой k.

8) c_m = p_j, p_k, p_n - проходит по трем известным точкам и т.д.

Всего 18 разновидностей операторов.

 

Операторы движения инструмента вдоль линии

 

Операторы движения инструмента вдоль линии в общем виде можно представить следующим образом:

m_i = < спецификация движения >,

где i - индекс, характеризующий движение объекта (платформы, резца, фрезы, механической руки и т.д.)

При i = 0 осуществляется быстрое перемещение объекта в заданную точку по кратчайшему пути - по прямой. Это движение еще называется позиционированием.

При i = 1 осуществляется перемещение инструмента по прямой с заданной скоростью.

При i = 2 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности по часовой стрелке.

При i = 3 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности против часовой стрелки.

 

Вспомогательные операторы

 

К вспомогательным относятся операторы, которые задают параметры обрабатывающих инструментов, особенности генерации кодов движения инструментов, точку начала движения, а также параметры черновой и чистовой обработки поверхности деталей.

Приведем некоторые примеры вспомогательных операторов:

% GENER (k) - этот оператор задает генерацию кодов движения инструмента в абсолютных координатах при k = 0 или в приращениях координат при k = 1.

% CUTTER (d) - этот оператор задает диаметр фрезы d в мм для фрезерных станков или расстояние от центра платформы до конца резца для токарного СЧПУ.

% FROM (p, z) - этот оператор задает точку начала движения инструмента, где p - номер точки, соответствующей центру платформы с координатами (x, y), на которой крепится резец, z - исходная координата z (высота подъема) резца или оси вращения фрезы. Для токарных станков обычно z = 0.

% THICK (t) - этот оператор задает припуск на чистовую обработку поверхности после черновой, где t - величина припуска в мм.

Вспомогательные операторы находятся обычно в начале программы или макрокоманды.

 

 

Разработка программы обработки основания фигуры

 

 

Выполним схематичный чертеж основания фигуры:

 

Точка p₁ имеет координаты х = 0 и у = 0.

Точка p₅ – координаты центра окружности с радиусом r₀.

Точка p₃ имеет координаты (0,-9), а точка p₄ имеет координаты (0,-16).

 

Определим радиус окружности и координаты точки p₅, для этого воспользуемся теоремой Пифагора:

 

r₀² = (-9)² + (r₀ - 2)² = 81 + r₀² - 4 r₀ + 4

 

4 r₀ = 85

 

r₀ = 21.25,

 

соответственно, точка p₅ имеет координаты (-19.25, 0).

 

Тогда программа для обработки основания фигуры будет иметь следующий вид:

 

<Программа обработки основания фигуры>

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических объектах

 

p₁ = x 0, y 0

 

p₂ = x 2, y 0

 

p₃ = x 0, y -9

 

p₄ = x 0, y -16

 

p₅ = x -19.25, y 0

 

; p₆ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₆ = x - 200, y - 300

 

с₁ = p₅ , r 21.25

 

; обработка основания фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (6, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₂ = p₂, c₁, p₃

 

m₁ = p₄

 

; возврат платформы 1 в точку p₆

 

M99

 

Разработка программы предварительной обработки поверхности фигуры

 

Выполним схематичный чертеж, предназначенный для предварительной обработки фигуры:

 

 

 

 

<Программа предварительной обработки поверхности фигуры>

 

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических объектах

 

p₁ = x 0, y -16

 

p₂ = x 0, y -9

 

p₃ = x 42, y -9

 

p₄ = x 42, y -16

 

p₅ = x 8, y -6

 

p₆ = x 42, y -6

 

; p₇ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₇ = x -200, y -300

 

; черновая обработка фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (7, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₁ = p₃

 

m₀ = p₄

 

m₀ = p₂

 

m₁ = p₅

 

m₁ = p₆

 

; возврат платформы 1 в точку p₇

 

M99

 

 

Разработка программы чистовой обработки поверхности фигуры

 

Выполним схематичный чертеж, для чистовой обработки фигуры:

 

 

<Программа чистовой обработки поверхности фигуры>

 

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических объектах

 

p₁ = x 0, y -9

 

p₂ = x 8, y -6

 

p₃ = x 15, y -10

 

p₄ = x 16, y -2

 

p₅ = x 25, y -2

 

p₆ = x 26, y -5

 

p₇ = x 27, y -5

 

p₈ = x 28, y -5

p₉ = x 29, y -2

 

p₁₀ = x 34, y -2

 

p₁₁ = x 37, y -2

 

p₁₂ = x 40, y -2

 

p₁₃ = x 42, y -2

 

p₁₄ = x 42, y 0

 

c₁ = p₃, r 8

 

c₂ = p₇, r 1

 

c₃ = p₁₁, r 3

 

; p₁₅ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₁₅ = x -200, y -300

 

; чистовая обработка и обрезка фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (15, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₂ = p₂, с₁, p₄

 

m₁ = p₅

 

m₁ = p₆

 

m₃ = p₆, c₂, p₈

 

m₁ = p₉

 

m₁ = p₁₀

 

m₃ = p₁₀, c₃, p₁₂

 

m₁ = p₁₃

 

; обрезка фигуры

 

m₁ = p₁₄

 

; возврат платформы 1 в точку p₁₅

 

M99