Программист пишет специальную управляющую программу, в которой кодируется информация о пути, скорости и траектории перемещения рабочих органов станка, частоте вращения шпинделя и других, не менее важных данных, которые необходимы для точной и надежной работы станка с ЧПУ. Подсистема управления читает управляющую программу, расшифровывает ее и строит профиль перемещения.
Профиль перемещения легко представить в виде графика, на котором отображается, в какой точке должен находиться рабочий орган станка в определенные промежутки времени. В соответствии с профилем перемещения подсистема управления посылает на определенный электродвигатель нужное количество импульсов. Электродвигатель вращает ходовой винт и рабочий орган перемещается в заданную позицию (координату). Датчики обратной связи посылают информацию в подсистему управления о реальном нахождении рабочего органа в пространстве. Система управления сравнивает фактическое и требуемое место нахождения рабочего органа и на основании этой информации посылает нужное количество импульсов на электродвигатель для устранения разницы между требуемой и реальной позицией рабочего органа. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока исполнительный орган не достигнет заданной позиции с очень высокой точностью. Но идеальной точности не существует, и определенная ошибка будет всегда. В таком случае ее необходимо максимально минимизировать, чтобы ею можно было пренебречь.
Перемещение вдоль одной оси – это простейший вариант. Давайте рассмотрим вариант, когда необходимо перемещать рабочий стол прямолинейно, но не параллельно ни одной из осей станка, как это показано на рисунке ниже:
Для того, чтобы выполнить данное перемещение, система ЧПУ должна построить между точками 1 и 2 множество опорных точек и «продвигать» рабочий орган ступенчато, попеременно включая подачу то одной оси, то по другой. При этом соотношение скоростей передвижения по осям должна поддерживаться на таком уровне, чтоб траектория движения инструмента соответствовала заданной. Эти промежуточные точки рассчитывает специальное устройство, называемой интерполятор. Интерполятор непрерывно поддерживает функциональную связь между опорными точками и следит за отклонением от заданной траектории в соответствии с заданными перемещениями, стремясь свести отклонения к минимуму. Полученные в результате этого процесса «ступеньки» имеют некоторые отклонения от заданной траектории. Величина так называемого «ступенчатого отклонения» будет кратна или равна цене импульса (разрешению) датчиков обратной связи или самой системы ЧПУ. Поскольку в современных станках с ЧПУ разрешение приближается к 1 мкм (0,001 мм), то данное перемещение можно рассматривать как гладкое.
Рассмотренная выше интереполяция называется линейной. Если перемещение выполняется по кругу, то интерполяция будет называться круговой (рисунок ниже):
В случае если перемещение рабочего органа происходит по дуге, выполняется линейная аппроксимация дуги – замена дуги малыми прямолинейными отрезками. Поэтому рабочий орган станка будет двигаться по «ступенчатой» траектории, которая визуально кажется гладкой.
