Принцип кодирования информации в управляющих программах УЧПУ.

Для выполнения обработки на станке с ЧПУ необходимо иметь управляющую программу на данную обработку. Управляющая программа по стандарту РФ определена как «совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки» (ГОСТ 20523-80). Другими словами, управляющая программа для станка с ЧПУ представляет собой совокупность элементарных команд, определяющую последовательность и характер перемещений и действий исполнительных органов станка при обработке конкретной заготовки. При этом вид и состав элементарных команд зависит от типа системы ЧПУ станка и языка программирования, принятого для данной системы.
По мере развития станков с ЧПУ было разработано несколько языков программирования для составления управляющих программ. В настоящее время наибольшее распространение получил универсальный международный язык программирования ИСО-7бит, который иногда еще называют CNC-кодом или G-кодом. В нашей стране действует также специальный государственный стандарт России ГОСТ 20999-83 «Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ». Современные международные и отечественные требования к управляющим программам станков с ЧПУ в основном соответствуют друг другу.
Код языка программирования ИСО-7бит относится к буквенно-цифровым кодам, в котором команды управляющей программы записываются в виде специальных слов, каждое из которых представляет собой комбинацию буквы и числа.
2.1.1.Составные элементы управляющей программы

Слово является базовым элементом текста управляющей программы. Слово представляет собой комбинацию прописной буквы латинского алфавита и некоторого числового значения, в качестве которого может использоваться либо целое двузначное или трехзначное число, либо десятичная дробь, целая и дробная части которой могут отделяться как запятой, так и точкой. В некоторых случаях в слове кроме буквы и числа могут использоваться и другие текстовые символы; например, между буквой и числом при необходимости может находиться математический знак «+» или «–». Буквенная составляющая слова в теории ЧПУ называется адресом, потому что она определяет «назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове» (ГОСТ 20523-80).
Примеры записи слов:
G01
Х136.728
Z-4.87
Системы ЧПУ разных производителей имеют свои индивидуальные особенности в отношении буквенных символов, применяемых при составлении управляющих программ. Они во многом различаются как по перечню букв, так и по смысловому назначению команд. Стандарт РФ ГОСТ 20999-83 дает следующие определения значениям буквенных символов (см. табл. 1.2).

Таблица 1.2.

Символ	Назначение
N	Номер кадра
G	Подготовительные функции и технологические циклы
M	Вспомогательные функции
X	Функция прямолинейного перемещения по оси X
Y	Функция прямолинейного перемещения по оси Y
Z	Функция прямолинейного перемещения по оси Z
A	Функция кругового перемещения вокруг оси X
B	Функция кругового перемещения вокруг оси Y
C	Функция кругового перемещения вокруг оси Z
U	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси X
V	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси Y
W	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси Y
P	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси X
Q	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси Y
R	Функция прямолинейного перемещения параллельно оси Z
F	Функция подачи
E	Функция подачи
I	Функция интерполяции по оси X
J	Функция интерполяции по оси Y
K	Функция интерполяции по оси Z
T	Функция смены инструмента
D	Функция смены инструмента
S	Функция главного движения

Буквы, используемые в качестве символов управляющих программах, выбраны не случайным образом. Большинство из них представляют собой начальные буквы соответствующих терминов на английском языке. Например, в качестве символа величины контурной скорости подачи выбрана буква «F» – первая буква английского слова feed («подача»), в качестве символа скорости вращения шпинделя - буква «S» - первая буква английского слова speed («скорость»), в качестве символа номера инструмента – буква «T» - первая буква английского слова tool («инструмент»).
В качестве числовой составляющей слов с буквенными символами G и М может использоваться только целое двузначное или трехзначное число. Десятичная дробь в словах с символами G и М использоваться не может, в отличие от слов с другими буквенными символами.
Если числовая составляющая слова представляет собой десятичную дробь, в конце дробной части которой содержатся нули, то для упрощения записи и чтения программ незначащие нули дробной части в большинстве систем ЧПУ отбрасываются. Иными словами, в управляющей программе не принято записывать, например, числа 4,100 или 3,120, а принято писать 4,1 или 3,12.
Приведенные в таблице буквенные символы являются не обязательными, а только рекомендуемыми для языков программирования. Если символы A, B, C, D, E, P, Q, R, U, V и W не используются для управления станком по прямому назначению, то они могут применяться для программирования каких-то специальных функций, присущих данной системе ЧПУ.
2.1.2. Кадр управляющей программы
Кадр представляет собой следующий в иерархии после слова элемент текста управляющей программы. Каждый кадр состоит из одного или нескольких слов, расположенных в определенном порядке, которые воспринимаются системой ЧПУ как единое целое и содержат как минимум одну команду. Отличительным признаком кадров как совокупности слов является то, что в них содержится вся геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, необходимая для выполнения рабочих или подготовительных действий исполнительных органов станка. Рабочее действие в данном случае означает обработку заготовки за счет однократного перемещения инструмента по одной элементарной траектории (прямолинейное перемещение, перемещение по дуге и т. п.), а подготовительное действие – действие исполнительных органов станка для выполнения или завершения рабочего действия.
Пример записи кадра: N125 G01 Z-2.7 F30.
Данный кадр состоит из четырех слов: порядкового номера кадра « N125» и трех слов «G01», «Z-2.7» и «F30», которыми задается прямолинейное перемещение инструмента по оси Z до точки с координатой Z₌^–2,7 мм со скоростью подачи 30 мм/мин.
Текст управляющей программы для станка с ЧПУ есть не что иное, как сформированная по определенным правилам совокупность кадров. В общем случае система ЧПУ станка выполняет команды управляющей программы строго в порядке следования кадров, при этом переход к каждому очередному кадру осуществляется только по окончании выполнения предыдущего кадра.

 

 

Код ISO-7bit.

Формат управляющей программы – структура записи кадра для конкретной ЧПУ, оговаривает состав, последовательность и объем информации в кадре. Наиболее распространенным кодом является международный код ISO 7 bit, который иногда еще называют CNC-кодом или G-кодом. Код языка программирования ИСО-7бит относится к буквенно-цифровым кодам, в котором команды управляющей программы записываются в виде специальных слов, каждое из которых представляет собой комбинацию буквы и числа.

Код первоначально создавался для носителя в виде восьмидорожечной перфоленты и сохраняет принятую структуру. В коде используется двоично-десятичная система счисления. В 2/10 коде каждая десятичная цифра записывается двоичным эквивалентом в виде тетрады.

Код является адресным. Перед числом обязательно стоит заглавная буква адреса. Применение буквенных адресов позволяет производить запись слов в произвольной последовательности. Код адреса соответствует определенной виду команды. Для кодирования каждого символа используется 7 двоичных разрядов (7 бит). Для двоичной записи десятичного числа достаточно 4-х разрядов, остальные 3 используются для того чтобы отделить цифры, знаки и буквы.

Кадр управляющей программы на языке ISO-7bit несет информацию о заявленных алгоритмах и структурах данных. Алгоритмы представлены подготовительными функциями (G-функциями). Структуру данных составляют функции размерных перемещений (Х, Y, Z, I, J, К, R), функция подачи (F), функция скорости главного движения (S).

Слово является базовым элементом текста управляющей программы. Слово представляет собой комбинацию прописной буквы латинского алфавита и некоторого числового значения, в качестве которого может использоваться либо целое двузначное или трехзначное число, либо десятичная дробь, целая и дробная части которой могут отделяться как запятой, так и точкой. В некоторых случаях в слове кроме буквы и числа могут использоваться и другие текстовые символы; например, между буквой и числом при необходимости может находиться математический знак «+» или «–». Буквенная составляющая слова в теории ЧПУ называется адресом, потому что она определяет «назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове».

Примеры записи слов:
G01
Х136.728
Z-4.87

В коде Iso 7 bit используются следующие буквенные и знаковые символы?

A – поворот вокруг оси X

B – поворот вокруг оси Y

C – поворот вокруг оси Z

D – поворот вокруг специальной (доп.) оси; третья функция подачи

E – поворот вокруг специальной (допю) оси; вторая функция подачи

F – подача (первая функция подачи)

G – подготовительная функция; режм работы УЧПУ

I,J,K – параметр интерполяции (нач. координаты по осям XYZ, дуги окружности относительно ее центра или шаг резьбы относительно осей XYZ)

L – корреция

M – вспомогательная функция (технологические команды)

N – номер кадра (обычно 1-999)

P,Q,R – третичные перемещения || осям XYZ

S – скорость главного движения

T – инструмент (код или позиция в магазине)

U,V,W – вторичная длина перемещения || осям XYZ

X – перемещение по оси X

Y – -//- Y

Z – -//- Z

. – десятичная точка

: – главный кадр программы

LF, ПС,;, * – конец кадра, перевод на след. Строку

% – начало программы

(– вкл. Управления

/ – пропуск кадра

del, зб – забой строки (не читается)

bs, вш – возврат каретки на шаг

NUL – пропуск строки

KN – конец программы