ВВЕДЕНИЕ 5
1 АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА СЧПУ 7
1.1 Система координат для станков с ЧПУ 11
1.2 Интерпретатор управляющих программ 11
1.3 Общепромышленный стандарт программирования технологических
машин 12
2 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
СОЗДАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СЧПУ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 14
2.1 Учебный настольный токарный станок с компьютерным управлением 18
2.2 Средства разработки программного обеспечения для СЧПУ 20
3 ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМОВ И ИХ ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ .... 20
3.1 Алгоритм построения прямой 23
3.2 Алгоритм для генерации окружности 25
3.3 Регулярные выражения 29
3.4 Алгоритм Ватти 31
3.5 Принцип работы программы 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 40
Развитие электроники и вычислительной техники, внедрение в производство ЭВМ привело к разработке и широкому применению систем числового программного управления (СЧПУ) металлорежущими станками и роботами. Для организации процесса обучения операторов целесообразно использовать электронные тренажеры на базе современных компьютерных технологий.
При составлении управляющих программ (УП) для станков с СЧПУ на первом этапе разрабатывают технологический процесс обработки заготовки, определяют траекторию движения режущих инструментов, увязывают ее с системой координат станка и положением заготовки, устанавливают припуски на обработку и режимы резания.
Следующим важным шагом в подготовке управляющих программ является автоматизация расчетов траекторий движения режущего инструмента. Например, траектория движения режущего инструмента относительно заготовки задаётся в программе в виде координат узловых точек, лежащих по контуру обработки, при этом отрезок движения резца между двумя отдельными точками формируется микроконтроллером «самостоятельно» путём интерполяции значений координат ближайших узловых точек. Следовательно, от характера интерполяции во многом зависит качество обработки детали.
В современных СЧПУ реализована интерполяция двух типов:
• линейная (прямое движение инструмента между ближайшими узловыми точками);
• линейно-круговая (инструмент способен перемещаться между узловыми точками не только по прямой, но и по дуге) [1].
Целью настоящей работы является изучение некоторых алгоритмов формирования траектории движения режущего инструмента в системах числового программного управления, алгоритмов, способных визуализировать на компьютере процесс изготовления изделия, создание редактора технологических программ для систем числового программного управления.
В качестве рассматриваемого технологического процесса была выбрана токарная обработка в системе координат «резец-заготовка», реализуемая на учебном станке WM180O3. Программный комплекс должен обеспечить подготовку управляющей программы, а именно: автоматический контроль правильности введенных команд в кодах ISO (International Organization for Standardization - международная организация по стандартизации), ручной и автоматический режимы работы СЧПУ, визуализацию на компьютере обрабатываемой заготовки и движение режущего инструмента в заданной системе координат.
В ходе работы были рассмотрены некоторые алгоритмы формирования траектории движения режущего инструмента в системах числового программного управления, алгоритмы визуализации токарной обработки на компьютере, которые использовались для создания программы-имитатора системы числового программного управления токарным станком. Для реализации линейной интерполяции использовался метод построения линии с помощью цифрового дифференциального анализатора, круговая интерполяция была запрограммирована с использованием алгоритма Брезенхема. Имитация процесса токарной обработки была реализована с помощью алгоритма отсечения многоугольников Ватти. Редактор технологических программ содержит следующие функции:
• возможность подготовки управляющей программы,
• автоматический контроль правильности введенных команд в кодах ISO,
• возможность управления движением резца в ручном режиме, загрузка и считывание управляющей программы в автоматическом режиме,
• возможность задания собственной системы координат заготовка-резец,
• возможность задания скорости подачи режущего инструмента в мм/мин.
Формат команд, поддерживаемый имитатором, соответствует формату команд программ, управляющих токарным станком WM180Ф3.
