Представим себе, что киноаппаратом снят процесс обработки кулачка — детали, имеющей криволинейный профиль, — заснят процесс, в течение которого заготовка кулачка вращалась равномерно, а фреза двигалась то в одну, то в другую сторону, повторяя движения копировального ролика.
Рассмотрим отснятую ленту кадр за кадром. Мы увидим, что на каждом из этих кадров фреза (и заготовка, конечно) занимает новое положение, отличающееся на конечную величину от того положения, которое она занимала на предыдущем кадре. Чем медленнее движется фреза и чем больше снято кадров в единицу времени, тем меньшие расстояния отделяют два положения фрезы, зафиксированные на двух смежных кадрах. И все таки эти расстояния можно измерить хотя и малой, но конечной величиной.
Значит, на киноленте зафиксирован не полностью весь процесс движения фрезы. Непрерывное ее перемещение представлено как совокупность кадров, показывающих фрезу в ряде последовательных положений.
При воспроизведении заснятого процесса зритель воспримет совокупность этих положений как непрерывное перемещение. Мы уже знаем, что бесчисленное множество промежуточных положений, которые последовательно занимает фреза между двумя положениями, зафиксированными на смежных кадрах, будет восполнено за счет определенной инерции зрительного аппарата.
Так, может быть, траекторию инструмента, необходимую для обработки данного изделия, можно представить в виде ряда последовательных положений инструмента?
Тогда каждое из этих положений можно задать числом, характеризующим, скажем, расстояние между центром фрезы и центром обрабатываемого изделия. А совокупность таких дискретных чисел, задающих ряд опорных точек траектории, будет представлять собой программу работы станка, выраженную в цифровом виде.
В промежутках между опорными точками фреза, конечно, не будет перемещаться строго по заданной траектории. Но если опорных точек достаточно много и если вся система в целом правильно рассчитана и сконструирована, то отклонения фактической траектории от заданной будут меньше некоторой обусловленной величины, и изделие будет обработано с необходимой степенью точности. Представить всю программу работы автомата в виде ряда чисел — в этом состояла идея решения поставленной задачи.
Как же записать эти числа так, чтобы запись была достаточно удобна, не занимала много места и в то же время чтобы те устройства автомата, которым предстоит ее «прочитать» и «понять», были бы максимально простыми и надежными?
Условимся снимать наш кинофильм так, чтобы от кадра к кадру обрабатываемая заготовка поворачивалась каждый раз на одну и ту же величину, скажем, на 1°. При этом каждый раз будем определять расстояние, на которое за время очередного поворота должна сместиться фреза, чтобы нужным образом обработать соответствующий участок профиля. Эти расстояния и будут характеризовать опорные точки траектории инструмента. Мы получим программу работы станка в форме таблицы, состоящей из двух столбцов. В первом столбце будут указаны углы поворота заготовки; во втором — приращения расстояния между центром заготовки и центром фрезы.
Выберем какую-либо достаточно мелкую единицу перемещения, например 0,01 миллиметра, и поделим на нее величины приращений, стоящие во втором столбце таблицы. Выполнив это действие, запишем в третьем столбце таблицы программу в виде совокупности неименованных чисел; другими словами, запишем ее в цифровом виде.
А теперь возьмем прозрачную киноленту и станем ее равномерно перематывать с одного валика на другой по мере поворота заготовки. На каждом отрезке ленты, соответствующем повороту заготовки на 1°, нанесем черные черточки; причем число их каждый раз будем выбирать равным соответствующему числу, написанному в третьем столбце таблицы.
Понятно, что число черточек будет различным на различных участках ленты. Однако в пределах каждого из этих участков распределим их равномерно. В результате программа работы станка окажется записанной на ленте в виде совокупности черточек, определенным образом расположенных вдоль по ее длине.
Мы уже знаем, что такой способ записи чисел называют унитарным кодом. И еще надо предусмотреть на программной ленте сигнал, который бы говорил, в каком направлении (к заготовке или от заготовки) должен двигаться инструмент на том или ином участке обработки. Для этого, кроме строчки черточек, можно нанести вторую строчку с прозрачными или зачерненными участками в зависимости от нужного направления движения.
Теперь остается спроектировать станок так, чтобы каждая черточка на ленте вызывала перемещение инструмента на обусловленную величину и в нужном направлении. Тогда при равномерном вращении заготовки инструмент будет шаг за шагом двигаться то в одну, то в другую сторону, обрабатывая профиль. Какой бы сложной поверхностью ни обладало обрабатываемое изделие, программу его обработки всегда можно представить в виде строчек, несущих простые черточки, гуще или реже расположенные вдоль по ленте.