Дискретність і інтерполяція в сучасних системах ЧПУ

Для роботи ЧПУ необхідний інтерполятор - обчислювальний пристрій, який передає інформацію від PC, перетворюючи в координати. Є два види інтерполятора: лінійні і лінійно-кругові. Працюють обидва за принципом подачі імпульсу (інтерполяції). Крок, який здійснюється від одного імпульсу, називається дискретністю. Інтерполятора мають найважливіше якість підтримувати задану подачу між опорними точками незмінною.

Один з головних вузлів контурних УЧПУ - це інтерполятор (спеціальне обчислювальний пристрій). Интерполятор перетворює програма задану від PC інформацію безпосередньо в керуючі дії на двигуни приводів подач для забезпечення необхідної траєкторії і швидкості руху інструменту уздовж заданого контуру.

Траєкторія переміщення інструмента щодо деталі / заготовки в програмі задається значеннями координат окремо взятих точок А, В, С. так званими - опорними точками. Характер руху інструменту між цими опорними точками визначається природно видом інтерполяції, яку безпосередньо і виконує - інтерполятор.

Сьогодні в сучасних системах ЧПУ в основному застосовуються інтерполятора двох типів:

• лінійні (забезпечують переміщення інструменту між сусідніми опорними точками за прямими лініями, які розташовані під будь-якими кутами):
• лінійно-кругові (реалізують характер управління, тобто інструмент між сусідніми опорними точками здатний переміщатися і по прямих лініях і по дугам кіл).

Для здійснення кругового руху в програмі крім координат опорних точок обов'язково повинні бути задані ще і координати центрів дуг кіл. Як правило, в більшості сучасних контурних системах ЧПУ, робочі органи для переміщення отримують команди дискретно, тобто у вигляді поодиноких короткочасних керуючих імпульсів (керуючих впливів).

Використання інтерполятора в новітніх системах ЧПУ

Интерполятор в свою чергу забезпечує розподіл надходять імпульсів між приводами подач, щоб інструмент переміщався максимально близько до дузі кола (в разі кругової інтерполяції) або до заданої прямої (в разі лінійної інтерполяції) з обумовленими кроками рухів. Найменше контролюється крок в процесі управління в переміщенні робочого органу, який здійснюється від одного керуючого імпульсу і називається дискретністю відпрацювання переміщень ( «роздільна здатність СЧПУ»). Між опорними точками схема руху інструменту виглядає так: А, В, С, Д, Е при лінійної інтерполяції (а) і опорними точками А, В, С при кругової інтерполяції (б) при токарній обробці.

На один керуючий імпульс, який видається інтерполятором, дискретність відпрацювання переміщень формулюється в міліметрах. Здебільшого сучасні системи ЧПУ мають дискретність відпрацювання пересувань, рівну 0,01 мм / імп. У свою чергу нові СЧПУ, освоюються сьогодні, розраховані вже на дискретність в 0,001 мм / імп. Конструкція УЧПУ, двигуни подач і датчики зворотного зв'язку, забезпечують чітке виконання верстатом необхідних значень дискретності, сюди ж відноситься передавальне відношення механізмів подач верстатів.

апроксимація контуру

Під час розробки програм для верстатів безпосередньо з лінійними інтерполятора криволінійний контур, який заданий на кресленні, заміщають ламаною лінією. Дана заміна називається «аппроксимацией контуру». Під час апроксимації, точки ламаної лінії повинні відхилятися від заданого контуру - якомога менше. Однак зменшення таких відхилень призводить до неминучого збільшення числа опорних точок, до збільшення числа кадрів безпосередньо в самій програмі і відповідно до збільшення обсягу обчислень визначають їх координат.

На практиці ж число опорних точок приймається мінімально допустимим, щоб максимальна їх відхилення від заданого контуру ні в якому разі не перевищувало допуску δ безпосередньо на апроксимацію контуру. Цей допуск приймається рівним: δ = (0,1-0,3) Δ, де Δ, тобто - на розміри заданого контуру креслярський допуск.

Оскільки в кадрі програми записується лише тільки координати кінцевих точок дуги виключно кожного радіуса і відповідно координати центрів цих дуг (наприклад, такі точки як, В і С і O1 і O2), то програмування для верстатів, що мають лінійно-кругові інтерполятора - вважається більш простим.

кругова інтерполяція

Однак кругова інтерполяція може бути використана, причому досить, просто, тільки в тому випадку, коли обробляється контур заданий ділянками виключно дуг кіл відомих їй радіусів. Але якщо ділянка дугою кола не є, то доводиться використовувати, або лінійну інтерполяцію з апроксимацією контуру ламаною лінією, або виконувати апроксимацію криволінійного контуру (наприклад, параболи) ділянками дуг кіл.

Найбільші переваги при токарних обробках дає кругова інтерполяція, тому як контури осьових перетинів обертання тел в більшості своїй окреслюються дугами кіл. Якщо порівнювати з токарними обробками, зазвичай при яких програмується траєкторія руху вершини різця, як правило, при фрезеруванні, програмується тільки траєкторія руху центру фрези. Траєкторія руху центру фрези безпосередньо з радіусом Rф при створенні контуру ABC, який складається з двох дуг кіл з радіусом R1 і R2 (А1, В1, В1 ', С1 - тобто, опорні точки траєкторії руху самої фрези).

Щоб забезпечити правильне формування оброблюваної поверхні, дана траєкторія по відношенню виключно до заданого контуру грунтується у вигляді еквідистантним кривої. Еквідистантним називається крива, у якої всі крапки видалені на одне відстань від заданого контуру. При фрезеруванні таким відстанню основним, звичайно ж, є радіус фрези. Розміри і форма еквідистантним кривої суттєво відрізняються від контуру деталі, саме тому програмування для фрезерних верстатів найчастіше пов'язано з досить різким збільшенням обсягу обчислень.

переваги інтерполяції

Переваг від використання кругової інтерполяції під час фрезерування менше, ніж під час токарної обробки, тому що багато деталей, які виготовляються на фрезерних верстатах, обов'язково окреслюються контурами, які в свою чергу складені з більш складних кривих, ніж дуги кіл. Крім цього, сучасні лінійно-кругові інтерполятора чітко забезпечують відносний рух інструменту виключно по колах, розташованим в такий спосіб: в площині столу, а також в площині перпендикулярно напрямку поздовжньої подачі стола, а також в площині перпендикулярно напрямку поперечної подачі стола.

Саме ця дія не дозволяє раціонально апроксимувати досить складні фасонні поверхні дугами кіл. Тому на фрезерних верстатах з (числовим програмним управлінням) найбільш широко застосовується більш проста і в той же час універсальна лінійна інтерполяція, відповідно при її впливі інструмент переміщається по прямій лінії з точки М, наприклад, в точку N. При цьому траєкторія руху кінцевий сферичної фрези безпосередньо в опорну точку N з опорної точки М при лінійної інтерполяції здійснюється з одночасним керуванням виключно за трьома координатами.

Технологічні якості інтерполяції

Абсолютно все інтерполятора володіють найважливішим технологічним якістю: при лінійної інтерполяції вони відмінно підтримують задану системою контурну швидкість руху інструменту (т. Е. Подачу) в проміжку між сусідніми опорними точками незмінною (т. Е. Стабільною). Це забезпечується завдяки постійності частоти видачі керуючих імпульсів, що формуються інтерполятором відповідно до необхідною інформацією про величину подачі, яка записана в кадрі керуючої програми.

Якщо виникає необхідність, то в автоматичному режимі ця подача може бути змінена на іншу абсолютно в будь-який опорній точці на найбільш раціональну. Якщо подачу потрібно змінити в проміжку між головними опорними точками, то призначають проміжні опорні точки. Також необхідно врахувати, що при кругової інтерполяції заданий сталість частоти керуючих імпульсів (їх видачі) призводить подачі уздовж дуги кола до деякої нерівномірності.