数控编程及插补算法

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1、数控系统数控编程及插补算法实验报告学院：专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：时间：第13周星期一3~4节数控系统数控编程及插补算法实验一、实验目的了解数控编程的基本概念；了解数控编程的常用方法；学习数控编程的主要步骤；了解插补算法的原理；了解插补算法在数控系统中的实现。二、实验原理数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序

2、的全过程。2.机床坐标系的确定1．1、机床坐标系的规定　　标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。　　在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。　标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：　　1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大

3、拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。　　2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。　　　3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。　　　　2.2编程常用方法1.手工编程定义　手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。　　这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于

4、中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。　　2.编程步骤　　人工完成零件加工的数控工艺　　分析零件图纸　　制定工艺决策　　确定加工路线　　选择工艺参数　　计算刀位轨迹坐标数据　　编写数控加工程序单　　验证程序　　手工编程　　2.3程序格式一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例：　　N30　G01　X88.1　Y30.2　F500　S3000　T02　M08；N40X90；（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，

5、T02，M08”，但它们的功能仍然有效）　　在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：　　移动目标：终点坐标值X、Y、Z；　　沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；　　进给速度：进给功能字F；　　切削速度：主轴转速功能字S；　　使用刀具：刀具功能字T；　　机床辅助动作：辅助功能字M。　　1）程序开始符、结束符　　程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列段。　　2）程序名　　程序名有两种形式：一种是英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字多字符混合组成的程序名(如TEST

6、1等)。一般要求单列一段。　　3）程序主体　　程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。　　4）程序结束　　程序结束可以用M02或M30指令。一般要求单列一段。　　加工程序的一般格式举例：　　%//开始符　　O2000//程序名　　N10G54G00X10.0Y20.0M03S1000//程序主体　　N20G01X60.0Y30.0F100T02M08　　N30X80.0　　……　　N200M30//程序结束　　%//结束符3、插补算法在机床的实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，各式各样。严格说来，为了满足几

7、何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成。然而，对于简单的曲线，数控装置易于实现，但对于较复杂的形状，若直接生成，势必会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加。因此，在实际应用中，常常采用一小段直线或圆弧去进行逼近，有些场合也可以用抛物线、椭圆、双曲线和其他高次曲线去逼近（或称为拟合）。所谓插补是指数据密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点（例如起点、终点）的情况下，计算机根据线段的特征（直线、圆弧、椭圆等），运用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，即所谓数据密化，从而自动

8、地对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，以满足加工精度的要求。机床数控系统的轮廓控制主要问题就是怎样控制刀具或工件的运动轨迹。无论是硬件数控（NC）系统，还是计算机数控（CNC）系统或微机数控（MNC）系统，都必须有完成插补功能的部分，只是采取的方式不同而已。在CN