Подготовка управляющих программ с применением систем автоматизированного программирования

2.3.   Подготовка управляющих программ с применением систем автоматизированного программирования (САП)

2.3.1.   Основные понятия

Широкое распространение оборудования с ЧПУ и всё усложняющиеся профили обрабатываемых деталей привели к необходимости использования компьютеров при подготовке УП. Для этих целей были разработаны проблемно-ориентированные языки, которые предназначались специально для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. В настоящее время имеется большое число таких языков, которые носят название «системы автоматизированного программирования» (САП) и каждый из них имеет свою область применения.

Использование какой-либо САП для подготовки УП предполагает наличие материального обеспечения (hardware), то есть наличие компьютера, и программно-математического обеспечения (software), реализующего комплекс алгоритмов для решения геометрических и технологических задач подготовки УП  с проблемно-ориентированным входным языком для записи и ввода в компьютер исходной информации.

Математическое обеспечение САП включает в себя три основные блока:

1. Транслятор (препроцессор) - это алгоритмическая программа перевода исходных данных, записанных на входном языке соответствующей САП, в кодах и символах, понятных программисту, в машинный код, воспринимаемый ЭВМ.

Этот блок выполняет следующие функции:

·  считывание исходной программы обработки детали с внешнего программоносителя или ввод этой программы с клавиатуры;

·  вывод исходной исходной программы обработки детали на печать или на экран дисплея;

·  синтаксический анализ операторов входного языка исходной программы и вывод сообщений об ошибках при их наличии;

·  преобразование информации исходной программы, записанной в символьной форме, в машинный язык. Числа перекодируются из десятичной системы в двоичную систему, ключевые слова заменяются соответствующими кодами, данные о геометрических элементах контура организуются в отдельные массивы.

3-1

Основной целью данного блока является подготовка данных в соответствующей форме для передачи их в следующий блок – блок процессора.

2.   Процессор – это алгоритмическая программа решения основной задачи по расчёту координат опорных точек на профиле детали, а также определения всех элементов УП, но без учёта особенностей конкретного оборудования.

Таким образом, целью данного блока является решение геометрических и технологических задач, связанных с расчётом обрабатываемого контура детали и построении траектории движения инструмента. Он выполняет следующие функции:

·  приведение описания всех заданных геометрических элементов к канонической форме;

·  нахождения точек пересечения и сопряжения различных геометрических элементов;

·  аппроксимация различных кривых с заданным допуском;

·  диагностика геометрических ошибок с выдачей сообщения об имеющихся ошибках на экран дисплея;

·  построение окончательного контура детали.

·  вывод промежуточной информации на языке CLDATA.

Логическая и физическая структура выходных промежуточных данных с процессора может быть различна для разных САП и компьютеров. Однако, с целью возможности использования этих данных для большого количества разнообразных постпроцессоров, международная организация по стандартизации ISO разработала  рекомендации по приведению этих данных в единую, стандартную форму. Эта форма представления данных носит название  CLDATA (от английского выражения Cutter Location Data –данные о положении инструмента) и представляет собой промежуточный язык между процессором и постпроцессором.

3. Постпроцессор – это алгоритмическая программа переработки информации УП, подготовленной в общем виде, в вид, воспринимаемый конкретным оборудованием, с учётом всех его возможностей и особенностей. Постпроцессор представляет на выходе управляющую программу в коде, воспринимаемым данным станком (как правило, в коде ISO) с учётом формата кадра конкретной системы управления.                                                            3-2

В функции постпроцессора входит:

·  преобразование системы координат детали в систему координат станка;

·  формирование элементарных  перемещений с учётом динамических характеристик станка;

·  учёт максимальных скоростей перемещения по координатным осям;

·  учёт имеющегося диапазона скоростей вращения шпинделя;

·  проверка по ограничениям станка;

·  формирование и выдача технологических команд (включение или выключение вращения шпинделя, подачи охлаждающей жидкости, зажимов  и разжимов перемещающихся узлов станка и т.п.)

·  выдача управляющей программы в коде ISO с учётом формата кадра конкретной системы станка, для которого готовится данная УП.

Следует иметь в виду, что каждая САП должна иметь целую библиотеку постпроцессоров. При принятии решения об использовании той или иной САП необходимо удостовериться, что выбранная САП содержит в своём составе постпроцессоры станков, для которых предполагается разрабатывать управляющие программы с применением этой САП.

1.3.2.   Этапы разработки управляющих программ с применением САП

При разработке управляющих программ с применение какой-либо САП необходимо выполнить следующие этапы:

·  Прочитать инструкцию программирования по данной САП и освоить входной язык этой системы.

·  Подробно изучив чертёж детали, предназначенной для обработки, разбить весь обрабатываемый контур на отдельные элементарные геометрические элементы (точки, прямые, окружности). В соответствии с правилами входного языка присвоить каждому элементу своё имя.

·  По правилам входного языка описать отдельными операторами каждый геометрический элемент. При этом следует заметить, что описание элементов можно выполнять в любом хаотичном порядке, не привязываясь к контуру детали, однако, соблюдая следующее правило: если вы описываете какой-либо

3-3

геометрический элемент не напрямую по размерам, представленным на чертеже, а через другие геометрические элементы, эти элементы должны быть определены ранее. Например, если вы определяете прямую как касательную к двум окружностям, эти окружности должны быть определены ранее.

·  Описать оператор, определяющий обрабатываемый контур и увязывающий необходимые геометрические элементы в единую цепочку последовательности их обхода с целью получения заданного контура на детали.

·  Ввести в исходную программу необходимые операторы движения, технологических параметров  и управления постпроцессором.

·  Ввести в компьютер всю подготовленную исходную программу.

·  Вывести из компьютера подготовленную управляющую программу, представленную в коде ISO и обработанную постпроцессором с учётом всех особенностей станка, для которого готовилась эта управляющая программа, на какой-либо программоноситель и приступить к её отладке на станке.

1.3.3. Пример применения  САП при разработке управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ.

В качестве примера программирования обработки детали с применение САП рассмотрим, вкратце, подготовку исходной информации на языке отечественной системы САП СМ. Применение какой-либо другой отечественной или зарубежной САП методически ничем не отличается. Разница заключается только в изображении имён геометрических элементов и написании отдельных операторов.

          Алгоритмический язык системы АПТ СМ

          Алгоритмический (входной) язык системы автоматизированного программирования АПТ СМ служит для написания ИП, предназначенной для реализации на ЭВМ. ИП представляет собой последовательность операторов, определяющих геометрию обрабатываемых поверхностей, необходимые перемещения режущего инструмента, указания по обработке основных, подготовительных и вспомогательных функций оборудования или системы управления. Совокупность операторов, записанных отдельными строками на

3-4

специальных программных бланках, является рукописью ИП, которая используется как первоначальный документ для переноса ИП на тот или иной машинный программоноситель.

          Входной язык АПТ СМ включает в себя ограничители, числа, слова, идентификаторы и метки.

          Ограничители

          В эту группу входят:

+ знак плюс используется для обозначения арифметического действия или  указания знака числа;