В общем виде структуру и принцип работы станка с ЧПУ по металлу можно представить состоящей из трех компонентов, каждая из которых выполняет свою задачу: управляющая программа (УП), устройство ЧПУ и собственно станок. Управляющая программа содержит укрупненное кодированное описание всех стадий формообразования изделия (детали). Главное в этом описании то, что оно не допускает двусмысленных толкований. В устройстве ЧПУ управляющая информация транслируется, а затем используется в вычислительном цикле, результатом которого является формирование оперативных команд управления в реальном времени.
Станок является основным потребителем управляющей информации (объектом управления), а в конструктивном отношении – несущей конструкцией, на которой смонтированы механизмы с автоматическим управлением, приспособленные к приему оперативных команд от устройства ЧПУ. К числу таких механизмов прежде всего относятся те, которые непосредственно участвуют в обработке детали. Это механизмы главного движения (вращения шпинделя) и механизмы координатных подач, направления которых различны. В зависимости от числа координат движения, задаваемых механизмами подачи, складывается та или иная система координат:
- плоская двумерная;
- пространственная трехмерная;
- пространственная многомерная.
Понимая принцип работы станка с чпу, мы приходим к выводу, что наибольшего объема переработки информации и вычисления требуют механизмы подач, поэтому от числа управляемых координат, от сложности геометрической координатной задачи формообразования во многом зависят сложность устройства ЧПУ в целом и используемая методика программирования.
Геометрическая задача ЧПУ связана с решением частных задач управления. Для каждой из них разработаны математическая модель и алгоритм решения. Включение программного модуля, реализующего соответствующий алгоритм управления, осуществляется путем задания в кадре управляющей программы определенной подготовительной функции под адресом G. Среди программных модулей, разработанных в рамках геометрической задачи, следует выделить следующие:
- интерполяции;
- расчета эквидистанты;
- формирования перемещений в абсолютных координатах или приращениях;
- коррекции положения настроечной точки инструмента и др.
