(数控编程与实训（第2版）课题2数控机床的工作原理.ppt

课题2 数控机床的工作原理 2.1 实训目的 了解计算机数控系统的工作流程，熟悉刀具补偿原理，掌握插补的概念及用逐点比较法插补直线和圆弧的过程。 2.2 相关知识 计算机数控系统的工作流程 刀具补偿原理 插补原理 2.2.1 计算机数控系统的工作流程 1．计算机数控系统的组成 计算机数控系统简称CNC系统，它由零件加工程序，输入输出设备，CNC装置，可编程序控制器，主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。 2．计算机数控系统的工作过程 （1）CNC装置的组成 CNC装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。 硬件组成 软件组成 （2）CNC装置 的工作过程 3．CNC装置可执行的功能 （1）基本功能 ①控制功能 ⑥主轴功能 ②准备功能 ⑦辅助功能 ③插补功能 ⑧字符显示功能 ④进给功能 ⑨自诊断功能 ⑤刀具功能 ⑩补偿功能及固定循环功能 （2）选择功能 ①图形显示功能 ②通信功能 ③人机对话编程功能 2.2.2 刀具补偿原理 数控系统的刀具补偿功能主要是为简化编程，方便操作而设置的，包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。 1．刀具半径补偿 2．刀具长度补偿的概念 长度补偿是用来补偿刀具长度差额的一种功能。当刀具磨损或更换后，加工程序不变，只须修改数控机床中刀具长度补偿的数值，通过刀具长度补偿这一功能实现对刀具长度差额的补偿。 2.2.3 插补原理 （１）插补的基本概念 插补就是按规定的函数曲线或直线，对其起点和终点之间，按照一定的方法进行数据点的密化计算和填充，并给出相应的位移量，使其实际轨迹和理论轨迹之间的误差小于一个脉冲当量的过程。 （2）插补方法的分类 3．逐点比较法 基本原理是：计算机在控制加工轨迹的过程中，每走一步都要和规定的轨迹相比较，由比较结果决定下一步的移动方向。逐点比较法既可以做直线插补又可以做圆弧插补。这种算法的特点是：运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便，因此在两坐标数控机床中应用较为普遍，这种方法每控制机床坐标进给一步，都要完成四个工作节拍: 偏差判别 →坐标进给→偏差计算→终点判别 （１）直线插补 例如，插补直线段的起点为（0，0），终点为（4，2），整个计算流程与节拍如表2.1所示。插补轨迹如图2.12所示。 前面我们讨论了第一象限直线插补偏差的递推公式，至于其它象限的直线插补偏差递推公式可同理推导。在插补计算中可以使坐标值带有符号，使插补计算为有符号数学运算，此时四个象限的直线插补偏差计算递推公式见表2.2，也可以使坐标值不带符号，用坐标的绝对值进行计算，此时偏差计算递推公式见表2.3。 （2）圆弧插补 图2.16分别给出了不同象限内8种圆弧和4种直线的插补运动方式，据此可以得到表2.5的进给脉冲分配表。 2.3 实训内容 1．用逐点比较法插补直线OA，画出动点轨迹图。 2．用逐点比较法插补直线OA，画出动点轨迹图。 3. 用逐点比较法插补圆弧AB，画出动点轨迹图。 * * 2.1 实训目的 2.1 2.2 相关知识 2.2 2.3 实训内容 2.3 （1）刀具半径补偿的概念 （2）刀具半径补偿的执行过程 ①刀补建立 ②刀补进行 ③刀补撤消 （3）B功能刀具半径补偿 B功能刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿，它仅根据本段程序的轮廓尺寸进行刀具半径补偿，计算刀具中心的运动轨迹。 C刀补能自动地处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，编程人员可完全按工件的轮廓编程。 下图所示为直线与直线连接时各种转接的情况，编程轨迹为OA→AF。 （4）C功能刀具半径补偿 1．概述 ①脉冲增量插补 脉冲增量插补亦称行程增量插补，它适应于以步进电机为驱动装置的开环数控系统。脉冲增量插补在计算过程中不断向各坐标发出相互协调的进给脉冲，每一个脉冲对应一个行程增量，即脉冲当量，每次插补结束只产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机，从而使个各坐标轴作相应移动，实现轨迹控制。脉冲增量插补算法适合于一些中等精度（0.01mm）和中等速度（1～3m/min）的机床控制。 ②数字增量插补 特点是插补运算