数控机床与维护 教学课件 作者 任级三 孙承辉第3章3章3节.ppt

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1、第三节数控系统运算方法一、点位/直线切削控制原理点位控制机床只控制机床移动部件的终点位置，而不管移动所走的轨迹如何，可以一个坐标移动，也可以二坐标同时移动，在移动过程中不进行切削。这类控制称点位控制。⒈点位/直线切削控制系统的结构如图3-15是点位控制系统的结构框图第三章数控系统图3-15点位控制系统的结构框图第三章数控系统第三节数控系统运算方法⒉位置计算与比较的实现位置计算与比较，是将刀具相对于工件的位置或偏移量与程序中给定的位置或移动量相比较，适时地发出降速信号或停止信号。位置计算与比较的软件

2、控制流程如图3-16所示。第三节数控系统运算方法第三章数控系统如图3-16所示位置计算与比较的软件控制流程第三节数控系统运算方法第三章数控系统⑴减法计数在位置计数器中预置给定的位移量，坐标移动时进行减法计数。在接近目标点之前，计数值与预定的数值进行比较，符合时发出降速指令，到达目标点时发出停止进给信号。⑵比较计算将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数器从零开始进行加法计数，二者相比较，当计数值与给定值相符合时停止进给。第三节数控系统运算方法第三章数控系统二、轮廓控制切削原理在机床上进行加工

3、的零件，不管形状多么复杂，其轮廓大部分由直线和圆弧这种简单、基本的曲线构成。若加工的轮廓由其他二次曲线或高次曲线组成，也可以采用一小段直线或圆弧来拟合，只要小线段足够小，足够密就可满足加工精度要求。从本质上讲圆弧也可通过小段直线拟合而成。第三节数控系统运算方法第三章数控系统⒈逐点比较法逐点比较法常用于开环控制系统，其原理是计算机在控制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电动机拖动机床，其进给是步进式的，插补器控制机床各个坐标，每走一步都要完成四

4、个工作节拍，如图3-17所示第三节数控系统运算方法第三章数控系统图3-17逐点比较法的工作节拍第三节数控系统运算方法第三章数控系统⑴逐点比较法直线插补原理第三节数控系统运算方法图3－18第三章数控系统1）偏差判别设P（xi，yi）为加工动点，则：若P位于该加工直线上，有xeyi－xiye＝0若P位于该直线上方，有xeyi－xiye>0若P位于该直线下方，有xeyi－xiye<0由此，可取偏差判别函数为FiFi＝xeyi-1－xi+1ye第三章数控系统第三节数控系统运算方法2）坐标进给坐标进给是使偏

5、差向缩小的方向运动。当Fi>0时，在X的正向进给一步，使点接近直线OE；当Fi<0时，在Y的正向进给一步，使点接近直线OE；当Fi=0时，通常是按X的正向进给一处理。第三节数控系统运算方法3）偏差计算通常采用递推公式进行计算，即新加工点的偏差可用前一加工点的偏差推算出来。而起点是给定直线上的点，即F0=0。这样所有加工点的偏差都可以从起点开始一步步推算出来。4）终点判别：终点判别的方法一般有两种:第三节数控系统运算方法①设X、Y两坐标所要走的总步数为Σ，当x或y每进给一步时，均进行Σ－1计算，当Σ减

6、止零时即到终点，停止插补。②另一种是比较︱xe︱和︱ye︱的大小，取其大者为Σ，当沿该方向进给一步时，进行Σ－1计算，直至Σ=0时停止插补。⑵逐点比较法圆弧插补原理第三节数控系统运算方法根据加工偏差确定加工点相对与规定圆弧的位置，以决定进给方向。2）坐标进给控制电动机向判定的方向进给一步，以便于加工点逼近规定的圆弧。1）误差判别第三节数控系统运算方法3）偏差与坐标计算计算进给一步后加工点的加工偏差和坐标值，为下一次判别和计算提供依据。4）终点判别判断是否到达终点，若已到达终点，则停止插补；若未到达终

7、点，则重复上述过程。第三节数控系统运算方法2．数据采样插补在采用闭环伺服系统的数控系统中，一般用数据采样插补⑴数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓线分割为每一插补周期的进给段。每一个插补周期，执行一次插补运算，计算出下一个插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量，如△x、△y等，得出下一个插补点的指令位置第三节数控系统运算方法⑵数据采样插补算法得出的是进给量，也就是在下一个插补周期中，轮廓线上的进给段在各坐标轴上的分矢量。计算机定时对坐标的实际位置进行采样，达到消除误差、使实际位

8、置跟随指令位置的目的。三、数控系统的刀具补偿数控系统的刀具补偿（简称刀补）功能，用来修正程序规定的值与刀具实际切削成型值之差。第三节数控系统运算方法⒉刀具半径补偿见图3－21⒈刀具长度补偿见图3－20第三节数控系统运算方法第三节数控系统运算方法⑵刀补的建立、刀补的执行和撤消1）刀补建立如图3-22所示第三节数控系统运算方法2）刀具补偿进行一旦建立刀补，则刀补状态一直维持到刀补撤消。这期间，刀具中心运动轨迹始终偏离一个刀具半径的距离，见图3-22的O’B。3）刀具补偿撤