Векторный вывод управляющей программы

На обрабатывающих центрах с различной кинематикой особенно при многокоординатной обработке, может осуществляться векторный вывод управляющей программы. Он позволяет унифицировать код программы и уйти от физических значений поворотных осей, используя вектора. С точки зрения физики и геометрии вектор – это направленная переменная, задающая направление и длину.

 

Рисунок 1. Составляющие вектора нормали

При работе с векторами системе управления требуется хотя бы один вектор нормали, указывающий направление поверхности.
Нормализованный вектор — это математическая величина, которая имеет значение 1 и любое направление. Значение вектора равно:

 √(〖VX〗^2+〖VY〗^2 〖+VZ〗^2 )=1

и вычисляется из суммы корней квадратов его составляющих.

В кадре управляющей программы при использовании векторов в зависимости от системы управления может применяться до двух нормальных вектора, один в направлении нормали к плоскости, а другой в направлении ориентации инструмента.
Вектор нормали (условно назовем N-вектор): Направление вектора нормали к плоскости описывается компонентами, например, NX, NY и NZ.
Вектор наклона (условно назовем Т-вектор): Направление ориентации инструмента описывается компонентами TX, TY и TZ.

Рисунок 2. Составляющие N и Т векторов

Название векторов, как и формат кадра управляющей программы могут отличаться, но в своей сути они будут одинаковы, например, ниже рассмотрим фрагменты программ непрерывной пяти осевой обработки на сфере (см. рисунок 3) для трех разных систем управления.

Рисунок 3. Траектория движения инструмента по сфере

Вариант 1:
N50 X-4.008 Y.315 Z49.838 I-.08 J.006 K.997
N51 X-4.068 Y.644 Z49.83 I-.081 J.013 K.997
N52 X-4.1 Y.984 Z49.822 I-.082 J.02 K.996
N53 X-4.103 Y1.333 Z49.814 I-.082 J.027 K.996
N54 X-4.076 Y1.688 Z49.805 I-.082 J.034 K.996
N55 X-4.018 Y2.047 Z49.796 I-.08 J.041 K.996
N56 X-3.929 Y2.408 Z49.787 I-.079 J.048 K.996
N57 X-3.807 Y2.766 Z49.778 I-.076 J.055 K.996
N58 X-3.652 Y3.119 Z49.769 I-.073 J.062 K.995
N59 X-3.465 Y3.465 Z49.759 I-.069 J.069 K.995
N60 X-3.246 Y3.801 Z49.75 I-.065 J.076 K.995
Исходя из фрагмента программы можно проанализировать следующее, перемещения поступательных осей заданы в прямых координатах, а величина наклона поворотных осей указана в векторах с обозначением I, J, K.

Вариант 2:
N910 X-4.00842 Y.31547 Z49.83807 A3=-.080168 B3=.006314 C3=.996761
N920 X-4.06796 Y.6443 Z49.83008 A3=-.081359 B3=.012886 C3=.996602
N930 X-4.1 Y.98432 Z49.82189 A3=-.082 B3=.019682 C3=.996438
N940 X-4.10316 Y1.3332 Z49.81352 A3=-.082063 B3=.026662 C3=.99627
N950 X-4.07627 Y1.68844 Z49.80495 A3=-.081526 B3=.033769 C3=.996099
N960 X-4.01835 Y2.04745 Z49.79619 A3=-.080367 B3=.040958 C3=.995923
N970 X-3.92868 Y2.4075 Z49.78724 A3=-.078573 B3=.04816 C3=.995744
N980 X-3.80676 Y2.76577 Z49.7781 A3=-.076135 B3=.055315 C3=.995562
N990 X-3.65234 Y3.11939 Z49.76876 A3=-.07305 B3=.062387 C3=.995375
N1000 X-3.46543 Y3.46543 Z49.75924 A3=-.06931 B3=.069309 C3=.995185
Анализируя код описанный выше можно сделать вывод, что в отличие от первого варианта обозначение векторов наклона режущего инструмента реализовано через A3, B3, C3.

Вариант 3:
66 LN X-4.008 Y.315 Z49.838 TX-0.0801684 TY0.0063136 TZ0.9967613
67 LN X-4.068 Y.644 Z49.83 TX-0.0813592 TY0.0128862 TZ0.9966015
68 LN X-4.1 Y.984 Z49.822 TX-0.0820001 TY0.019682 TZ0.996438
69 LN X-4.103 Y1.333 Z49.814 TX-0.0820632 TY0.0266623 TZ0.9962704
70 LN X-4.076 Y1.688 Z49.805 TX-0.0815256 TY0.0337695 TZ0.996099
71 LN X-4.018 Y2.047 Z49.796 TX-0.0803674 TY0.0409581 TZ0.9959235
72 LN X-3.929 Y2.408 Z49.787 TX-0.0785733 TY0.0481595 TZ0.9957444
73 LN X-3.807 Y2.766 Z49.778 TX-0.0761355 TY0.0553146 TZ0.995562
74 LN X-3.652 Y3.119 Z49.769 TX-0.07305 TY0.0623871 TZ0.9953751
75 LN X-3.465 Y3.465 Z49.759 TX-0.0693103 TY0.0693088 TZ0.9951846
В последнем варианте вектора наклона инструмента задаются через TX, TY, TX.
Независимо от используемой системы управления векторная подготовка управляющих программ позволит производить оперативную переналадку производства изделия от станка к станку, не привязываясь к кинематике и компоновке станка, например, на участке цеха установлено шесть многокоординатных обрабатывающих центров разных производителей, с абсолютно непохожими кинематиками и компоновками, но с одинаковыми системами управления.