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

Вывод

В первой части курсовой работы были рассчитаны параметры системы автоматического управления (САУ), осуществляющей автоматическое слежение за объектом, перемещающемся в пространстве и излучающего электромагнитные волны.

Во второй части разработан алгоритм и программа управления для станка с ЧПУ для изготовления шахматной фигуры.