数控机床的位置检测装置与机械结构ppt课件.ppt

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1、2数控机床各组成部分的结构及其控制原理2.1数控系统的控制原理2.2计算机数控装置2.3数控机床的位置检测装置2.4数控机床的进给伺服系统2.5数控机床的主轴驱动及其机械结构2.6可编程序控制器在数控机床上的应用课程内容12.1数控系统的控制原理一、总体结构及各部分功能三部分：微机及其相应的I/O设备外部设备机床控制及其I/O通道框图：2二、CNC装置的插补原理插补的任务：根据进给速度，在轮廓的起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标。插补算法分两大类：脉冲增量插补：逐点比较法、数字积分法。特点：每次插补后产生一个行程增量，脉冲当量

2、驱动步进电机（开环）数据采样插补：时间分割法。特点：进行粗插补和精插补（闭环）3逐点比较法基本思路：被控对象在按要求的轨迹进行运动时，每走一步都要和规定的轨迹比较一下，由比较的结果决定下一步移动的方向。每走一步完成四个节拍：偏差判别进给偏差计算终点判别4直线插补1.偏差函数的选择动点坐标N（x，y），起点坐标O（0，0），终点坐标E（Xe，Ye）直线方程：Y/X=Xe/Yey.Xe-x.Ye=0，令F称为偏差函数0N（x，y）E（Xe，Ye）XY52.偏差计算和进给F≥0，则进给＋x若F<0，则进给＋y6用递推法简化计算方法73.

3、终点判别坐标计数法长边坐标计数法8偏差判别进給偏差计算判终J=8－1＝7J=6J=5J=4J=3J=2J=1J=04.举例若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。按逐点比较法进行插补计算，并作出插补轨迹图。E(5,3)OYXY9逐点比较法的合成进给速度合成进給速度比值的最大值为1，最小值为（1～0.707）加工速度若恒定，则表面质量以1～0.707的速度变化，对一般机床可以满足。10数据采样插补（时间分割法）直流或交流伺服电机为驱动元件，闭环系统分为：粗插补、精插补粗插补：将曲线分成若干个微线段。在每个插补

4、周期（T）内计算一次，算出坐标位置增量值精插补：进一步密化，对直线的脉冲增量插补。在每个采样周期内，由硬、软件对反馈的位置增量值和插补输出的指令位置增量值进行采用。插补一般指粗插补111．插补周期的选择T的选择非常重要基本思想：采用时间分割的思想，根据编程给定的进给速度F将轮廓曲线分割为相等的插补周期T的进给段，即轮廓步长ΔL，ΔL＝F.T2．插补运算时间T必须大于插补运算时间和CPU执行其他实时任务所需的时间之和123．位置反馈采样周期插补运算结果是供位置采样周期使用的各坐标轴的位置增量值，因此，采样周期TF通常＝T，或者T是

5、TF的整数倍。T=8ms，TF＝4ms4．插补精度和速度直线：插补分割的每个小线段与给定直线重合，没有轮廓轨迹误差圆弧：用内接弦线逼近法，误差为er为使er尽可能小，F尽可能大，则T应尽可能小。13三、CNC装置的刀具半径补偿1.刀具半径补偿发生在插补准备阶段加工程序CNC译码（刀具补偿）插补模块142.刀具半径补偿的执行过程建立刀具半径补偿：从起刀点接近工件，由G41或G42确定。在原来程序轨迹上伸长或缩短一个刀具半径。刀具半径补偿进行：维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。撤消刀具半

6、径补偿：刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。153.刀具半径补偿计算直线刀具补偿计算（考虑推导过程）X’＝X+△XY’＝Y+△Y△X＝r.sinα△Y＝－r.cosαX’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的过切现象。引入C功能刀具半径补偿。164.C功能刀具半径补偿C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理两个程序段间转接的各种情况。在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下一段程序读入，根据它们

7、之间转换的具体情况，做出适当地处理。17转接过渡方式三种内型：伸长型缩短型插入型（加一段直线或圆弧）182.2数控装置CNC装置的硬件结构输入――决策――输出（计算机）输入――插补――伺服（数控）19功能模块式全功能型车床数控系统框图20软件功能管理功能和控制功能管理软件：加工程序的输入、I/O处理、显示软件、诊断软件控制软件：译码、刀具补偿、速度控制、插补运算、位置控制21CNC装置的工作原理G01XAYAXBYBXCYC△X1△Y1△X2△Y2译码刀具补偿插补位置控制一个脉冲当量222.3数控机床的位置检测装置1．对检测元

8、件的要求（1）工作可靠，抗干扰能力强（2）满足精度，速度要求分辨率精度速度在线测量，对大型机床主要指标，测量速度要快。（3）使用维护方便（4）成本低232．位置检测装置的分类243．常用检测元件1）位置检测元件①旋转变压器与感应同步器实质是一样的，