机床数控技术第2版 教学课件 作者 胡占齐 第3章.ppt

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1、返回课件首页第一节   数控装置的工作过程CNC装置的工作是在硬件的支持下执行软件的过程。下面简要说明CNC装置的工作情况。一、程序输入将零件加工程序读入数控装置的内存，同时完成代码校验和代码转换（固定循环）等工作。将零件加工程序输入给CNC装置的方式有：纸带阅读机输入、键盘输入、磁盘输入、通讯接口输入及连接上一级计算机的DNC(DirectNumericalControl)接口输入。二、译码在输入的工件加工程序中含有工件的轮廓信息（起点、终点、直线、圆弧等）、加工速度（F代码）及其它辅助功能（M、S、T）信息等，译码程序以一个

2、程序段为单位，按一定规则将这些信息翻译成计算机内部能识别的数据形式，并以约定的格式存放在指定的内存区间。三、数据处理数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能处理。刀具半径补偿是把零件轮廓轨迹转化成刀具中心轨迹，编程员只需按零件轮廓轨迹编程，减轻了工作量。编程所给的进给速度是合成速度，速度计算是根据合成速度来计算各坐标运动方向的分速度。另外对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判断并处理。辅助功能诸如换刀、主轴启停、切削液开关等一些开关量信号也在此程序中处理。辅助功能处理的主要工作是识别标志，在程序执行时发出信号

3、，让机床相应部件执行这些动作。四、插补插补的任务是在已知有限信息的基础上进行“数据点的密化”工作，即在起点和终点之间插入一些中间点。在轮廓控制系统中，数控装置必须计算出逼近工件形状的每个插补周期内刀具的位移量，再根据此数据向各坐标轴分配进给脉冲来控制机床运动。BAΔx1Δy1Δx2Δy2如图曲线起点A，终点B，在一个插补周期内，计算出一个微小数据段的各坐标分量（Δx,Δy）,经若干插补周期，可计算出从A到B之间的若干个微小直线数据段。目前一般的CNC系统中仅能对直线、圆弧进行插补。在一些高档的CNC系统能完成对椭圆、抛物线、正弦

4、线和样条曲线的插补。ΔxnΔyn五、位置控制它的主要任务是在每个插补周期内，将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机，进而控制工作台或刀具的位移。六、输入/输出（I/O）处理控制I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的来往信号的输入和输出控制。七、显示CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常有：零件程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示、刀具加工轨迹动态模拟显示以及在线编程时的图形显示等八、诊断主要是指CNC系统利用内装诊断程序进行自诊断，主要有启动诊断和在线诊断。启动诊断是指CN

5、C系统每次从通电开始进入正常的运行准备状态中，系统相应的内诊断程序通过扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常。只有当检查的每个项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常的准备状态。否则，CNC系统将通过报警方式指出故障的信息，此时，启动诊断过程不能结束，系统不能投入运行。在线诊断程序是指在系统处于正常运行状态中，由系统相应的内装诊断程序，通过定时中断周期扫描检查CNC系统本身以及各外设。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。第一节插补原理一、概述在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运

6、动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”。插补实质上是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。加工各种形状的零件轮廓时，必须控制刀具相对工件以给定的速度沿指定的路径运动，即控制各坐标轴依某一规律协调运动，这一功能为插补功能。平面曲线的运动轨迹需要两个运动来协调；空间曲线或立体曲面则要求三个以上的坐标产生协调运动。插补工作可由硬件逻辑电路或执行软件程序来完成，在CNC系统中，插补工作一般由软件完成，软件插补结构简单、灵活易变、可靠性好。目前普遍应用的两类插补方法为基准脉冲插

7、补和数据采样插补。（一）基准脉冲插补基准脉冲插补又称脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多向每一坐标轴输出一个进给脉冲。这个进给脉冲先被转变成电机的转角，然后被转换成工作台的位移——脉冲当量。（二）数据采样插补数据采样插补又称时间增量插补，这类算法插补结果输出的是标准二进制数。这个二进制数表示工作台的的位移量。插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作，为了提高计算速度，缩短计算时间，按以下三种结构方式进行改进。1.采用软/硬件结合的两级插补；2.采用多CPU的分布式处理；3.采用单台高性能微型计算

8、机。二、基准脉冲插补(一)逐点比较法0逐点比较法的基本思想问题：已知起点、终点和进给速度，要求沿制定轨迹和进给速度进给到终点。解决策略：盲人走路。YYA312E23BOXO1X图3-1圆弧插补轨迹图3-2直线插补轨迹1.逐点比较插补原理一般来说，逐点比较法插补过