数控技术原理.ppt

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1、数控技术原理吴玉国安徽工业大学数控技术中心一、数控技术的基本概念与特点1、数控技术的概念：定义：就是以数字量编程实现控制机械或其它设备自动工作的技术。2、数控技术的特点：⑴提高加工精度：消除了人为误差对加工的影响。⑵提高生产效率：加工过程自动化，可以合理利用时间。⑶改善了劳动条件，减轻了劳动强度：简化了工人的操作。⑷对加工对象的适应性强：通过改变加工程序来改变加工对象。⑸有利于生产管理的现代化：能准确地计划零件的加工工时。⑹有利于向高级计算机控制与管理方面发展：计算机联网。二、数控系统的分类数控技术首先是在机床行

2、业获得较广泛的应用。1、按运动轨迹分类：⑴点位控制系统：定义：只要求控制刀具从一点移动到另一点的准确位置，运动轨迹不进行控制的数控系统。⑵连续控制系统（又称轮廓控制系统）：定义：要求能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的、不间断的控制，即运动轨迹要进行控制的数控系统。①两轴联动②两轴半联动③三轴联动④四轴联动⑤五轴联动三、插补原理及控制方法1、插补计算（算法）定义：就是数控系统根据输入的基本数据（如起点、终点等），通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向坐标发出进给指令，即称之为插补计算。如

3、：N3G01X-450Y-750F1502、插补方法的分类：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补和数据采样插补。（1）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，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。（2）数

4、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不是脉冲，而是标准二进制数。根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。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。a.采用软/硬件结合的两级插补方案。b. 采用多CPU的分布式处理方案。c.采用单台高性能微型计算机方案。3、逐点比较法插补原理是基准脉冲插补方法。应用广泛，能实现平面直线、

5、圆弧、二次曲线插补，精度高。（1）逐点比较法直线插补yoxA(xe,ye)脉冲当量δ相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移，常见的有：0.01mm0.005mm0.001mm①基本原理在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小误差的方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量δ。每进给一步需要四个节拍：坐标进给偏差判别新偏差计算终点比较②算法分析（第Ⅰ象限）偏差判别P(xi,yj)F>0F<0A(xe,ye)yox直线上直

6、线上方直线下方偏差判别函数坐标进给F>0F<0yox直线上直线上方直线下方+△x或+△y方向+△x方向+△y方向A(xe,ye)新偏差计算+△x进给：+△y进给：终点比较用Xe+Ye作为计数器，每走一步对计数器进行减1计算，直到计数器为零为止。第一拍判别第二拍进给第三拍运算第四拍比较总结③Ⅰ象限逐点比较法直线插补运算逻辑框图：Ⅰ、MF：可变频脉冲发生气。作用：改变进给速度。Ⅱ、三个移位寄存器：Jxe：用于寄存输入数据XeJye：用于寄存输入数据YeJp：用于寄存偏差值Ⅲ、减法计数器JE：用于寄存偏差值，预减1Ⅳ、

7、运算开关Tc：控制运算进行或终止Ⅴ、时序脉冲发生器：t1：偏差判别脉冲t2：进给脉冲t3：移位脉冲序列，脉冲数与寄存器位数相同，用于进行偏差运算t4：终点判别脉冲，当JE减至到-1时，使Te置1，当t4脉冲到来时，使Tc翻转并关闭，停止运算。④直线插补运算Ⅰ象限软件程序框图：开始初始化x,y,J,FF≥0？+x走一步F-ye→FJ-1→JF+Xe→F+y走一步J=0？结束YNNY例3-1加工第一象限直线OE，如图3-5所示，起点为坐标原点，终点坐标为E（4，3）。试用逐点比较法对该段直线进行插补，并画出插补轨迹。

8、图3-5直线插补轨迹过程实例表3-1直线插补运算过程⑵逐点比较法圆弧插补：①算法分析（第Ⅰ象限逆圆弧）偏差判别圆弧上圆弧外圆弧内偏差判别函数yoxP(x0,y0)F<0F>0坐标进给圆弧上圆弧外圆弧内新偏差计算yoxF<0F>0-△x或+△y方向-△x方向+△y方向P(x0,y0)终点比较用(X0-Xe)+(Ye-Y0)作为计数器，每走一步对计数器进行减1计算，直到计数器