Задание №2

Задание №2

Разработать алгоритм и программу управления для станка с ЧПУ для изготовления шахматных фигур. Исходные данные определяются по последней и предпоследней цифре номера зачётной книжки.

Две последние цифры номера зачетной книжки выполняющего данную работу студента: N1=2, N2=3.

В соответствие с заданием, параметры фигуры следующие:

Тип	Высота, мм	Диаметр основания, мм
Ладья	60	25

Фигура вытачивается из заготовки в форме цилиндра из дерева липы, длиной 1400 мм и диаметром 32 мм.

Схематический чертеж фигуры

(все размеры даны в миллиметрах, диаметр основания 25 мм)

Структурная схема алгоритма изготовления шахматных фигур

Блок 1: Установка заготовки в патрон (вручную).

Блок 2: Зажим заготовки патроном и платформой 3, замена резца.

Блок 3: Программа обработки основания фигуры.

Блок 4: Зажим заготовки платформой 2 и замена резца.

Блок 5: Программа предварительной обработки фигуры.

Блок 6: Программа чистовой обработки фигуры и её обрезка.

Блок 7: Разжим заготовки.

Блок 8: Продвижение заготовки платформой 3 и зажим ее патроном.

Блок 9: Условие выхода из цикла. Да, если заготовка закончилась, в противном случае – нет.

Разработка программ обработки основания, предварительной обработки и чистовой обработки фигуры

Теория

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) pm = pj - совпадает с точкой pj.

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

3) pm = cj - находится в центре окружности j.

4) pm = lj, lk - находится на пересечение прямых j, k.

5) pm = pj, dx0, dy0 - смещена от точки j на dx0 и dy0.

6) pm = pj, ipk - расположена симметрично точке j относительно точки k.

7) pm = pj, ilk - расположена симметрично точке j относительно прямой k.

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

9) pm = pj, r0, u0 - в полярных координатах r0,u0 относительно точки j.

и т. д. всего 16 разновидностей операторов.

Операторы определения прямой:

1) lm = lj - совпадает с прямой.

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

3) lm = pj, x0, y0 - то же с центром координат в точке j.

4) lm = pj, pk - проходит через точки j и k.

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

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

7) lm = pj, lk - параллельна прямой k, проходящую через точку j и т. д.

Всего 18 разновидностей операторов.

Операторы определения окружности :

1) cm = cj - совпадает с окружностью j.

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

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

4) cm = cj, dx0, dy0 - центр смещен на dx0, dy0.

5) cm = cj, r0 - центр совпадает с окружностью cj, радиус r0.

6) cm = pj, pk - центр в точке j, точка k на окружности.

7) cm = pj, lk - центр в точке j, касается с прямой k.

8) cm = pj, pk, pn - 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:

mi = < 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

Схематический чертеж основания фигуры:

(т. к. фигура симметрична относительно оси ОХ, на чертеже отображена половина фигуры)

Координаты характерных точек:

р1(0;0)

р2(2;0)

р3(0;-12,5)

р4(0;-16)

р5(-38;0)

Координаты точки номер 5 – центра окружности и радиуса этой окружности, определяющей кривизну основания, удобную для устойчивости фигуры, вычисляются по теореме Пифагора из прямоугольного треугольника, образованного точками p5,р1,р3:

r02 = (-12,5)2 + (r

r02 = (-12,5)2 + r02 - 4 r0 + 4

r0 = 40,06 » 40; отсюда координата х точки р5 равна: r0-2 = 38.

р6(-200;-300) – координаты центра платформы, причем расстояние от конца резца до центра платформы: d=100 мм. Рисунок, поясняющий конфигурацию платформы:

 

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 -12.5

p4 = x 0, y -16

p5 = x -38, y 0

; p6 координаты точки начального положения платформы 1

p6 = x -200, y -300

с1 = p5 , r 40

; обработка основания фигуры

%CUTTER (100)

%FROM (6, 0)

m0 = p1

m1 = p2

m2 = p2, c1, p3

m1 = p4

; возврат платформы 1 в точку p6

M99

Разработка программы предварительной обработки поверхности фигуры

Чертеж, поясняющий этапы обработки фигуры:

Заштрихованные области показывают слои снимаемой древесины в процессе обработки – обработка происходит в два прохода резца по слоям не толще 3 мм. Так, как верхняя часть фигуры (ладья) представляет собой плоскую поверхность, обрезка фигуры сводится к перемещению резца по прямой р4 – р7 до оси симметрии. Поэтому будем брать высоту фигуры без запаса.

Координаты характерных точек:

р1(0;-16)

р2(0;-12,5)

р3(60;-12,5)

р4(60;-16)

р5(5;-12,5)

р6(10;12)

р7(60;-10)

р8(-200;-300) – координаты центра платформы

Программа предварительной обработки фигуры

%GENER (0)

; ввод информации о геометрических объектах

p1 = x 0, y -16

p2 = x 0, y -12.5

p3 = x 60, y -12.5

p4 = x 60, y -16

p5 = x 5, y -12.5

p6 = x 10, y 12

p7 = x 60, y -10

p8 = x -200, y -300

; предварительная обработка

%CUTTER (100)

%FROM (8, 0)

m0 = p2

m1 = p3

m1 = p7

m1 = p6

m1 = p5

M99

Разработка программы основной обработки поверхности фигуры и ее обрезка от заготовки

Чертеж, поясняющий обработку фигуры:

Координаты характерных точек:

р1(0;-10)

р2(5;-12,5)

р3(20;-8)

р4(50;-8)

р5(53;-10)

р6(60;-10)

р7(20;-35,3)

р8(60;0)

р9(-200;-300) – координаты центра платформы

Координаты точки р7 и радиус окружности с1 вычисляются по теореме Пифагора из треугольника, обозначенного на чертеже пунктирной линией:

r02 = 152 + (r0 - 4,5)2

r02 = 152 + r02 - 9r0 + 4,52 => r0 = 27,25 » 27,2.

Программа основной обработки фигуры и ее обрезка

%GENER (0)

; ввод информации о геометрических объектах

p1 = x 0, y -12.5

p2 = x 5, y -12.5

p3 = x 20, y -8

p4 = x 50, y -8

p5 = x 53, y -10

p6 = x 60, y -10

p7 = x 20, y -35.3

p8 = x 60, y 0

p9 = x -200, y -300

с1 = р7, r 27.2

; основная обработка

%CUTTER (100)

%FROM (9, 0)

m0 = p1

m1 = p2

m2 = p2, с1, р3

m1 = p4

m1 = p5

m1 = p6

; обрезка

m1 = p8

М99