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机床数控原理复习资料 数控系统概述数控技术：简称数控（Numerical Control），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法；也可称为计算机数字控制（Computerized Numerical Control,CNC）数控系统：用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体；数控机床：采用数控技术进行控制的机床；数控机床的坐标系确定，首先确定Z轴，再确定X轴，最后按照笛卡尔直角坐标系判定Y轴数控系统最基本的组成包括：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动三部分。输入/输出装置是进行数控加工活运动控制程序加工与控制数据、机床参数以及坐标位置、检测开关等数据的输入、输出数控装置：是数控系统的核心。通过输入输出装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各个部分进行规定的动作伺服驱动：用来接受数控装置发出的指令经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，已加工处符合图样的要求的零件。数控机床的类型：工艺用途分：金属切削机床数控系统、金属成型类机床数控系统、特种加工类机床数控系统；按控制运动的方式分：点位控制数控系统、点位直线控制数控系统、轮廓控制数控系统；按伺服控制方式分：开环控制数控系统，半闭环控制数控系统、闭环控制数控系统特点和适用情况：CNC系统的特点：①灵活性；②通用性；③可靠性；④数控功能多样性；⑤使用维修方便；⑥易于实现机电一体化。CNC系统的功能：控制功能、准备功能、插补功能、固定循环加工性能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能和第二辅助功能、补偿功能、字符图形显示功能、自诊断功能、通信功能、人机对话编程功能准备功能字：G，用于指令机床或控制系统做某种功能的操作，为数控系统的插补运算做好准备。尺寸字功能：即尺寸指令；主要用来指令机床的刀具运动到达的坐标位置。第一组XYZUVWPQR，主要用来指令到达点坐标或距离；第二组ABCDE主要用来指令到达点的角度坐标；第三组是IJK主要用来指令零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸进给功能字：F，功能是指令切削的进给速度；主轴转速功能字：S；主要来指定主轴转速或速度，单位RPM或mm/min刀具功能字：T；用来选择刀具辅助功能字：M；用来指令数控机床的辅助动作及其状态。数控系统的插补与刀具补偿原理插补是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线型的要求，在已知数据点之间插入中间点的方法。插补运算类型：①基准脉冲插补（数字脉冲乘法器插补法、逐点比较法、数字积分法、矢量判断法、比较积分法、最小偏差法、目标点跟踪法、直接函数法、单步跟踪法、加密判别和双判别法）；②数据采样插补（直接函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分圆弧插补法、圆弧双数字积分插补法、角度逼近圆弧插补法、ITM法）；刀具补偿分为两种，刀具长度补偿；刀具半径补偿；刀具补偿指令：G43，正补偿；G44负补偿刀具半径补偿作用：①根据刀补指令，数控机床可自动进行刀具半径补偿；②当刀具有少量磨损时，只需要对刀补参数做适当的修改即可；③在进行粗加工时运用刀具半径补偿，无需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成新的程序，只需在数控机床上对刀补参数做适当的修改即可。逐点比较插补的步骤：①差别判别：判别刀具当前的位置与实际轮廓的偏离情况，决定刀具的走向；②进给控制：根据判定结果，控制刀具进给，向给定的轮廓逼近，减少偏差；③新偏差计算：进给后产生新的位移变差，进一步计算，为下一次偏差判别做准备；④终点判别：判定刀具是否到达预设的轮廓终点，如果没有，继续差别判断，如果已经到达，插补完成。第一象限直线插补原理：如图第一象限直线段插补，用户给出起点和终点坐标，令起点坐标为坐标原点，终点为Pe（xe,ye）,插补点Pi的坐标为（xi,yi）（i=1，2，3）：差别判断：直线OPe，OPi与x轴的夹角分别为αe，αi，则：tanαe=ye/xe tanαi=yi/xi若插补点P1（xi，yi）恰在直线上，则：tanαe= tanαi fi= yi xe -xi ye=0若插补点P1（xi，yi）恰在直线上方，则：tanαe＞ tanαi fi = yi xe -xi ye＞0若插补点P1（xi，yi）恰在直线下方，则：tanαe＜ tanαi fi= yi xe -xi ye＜0综上所述，令偏差函数fi = yi xe -xi ye 则有fi=0，则插补点（xi，yi） 恰在线上；fi＞0，则插补点（xi，yi） 恰在线上方；fi＜0，则插补点（xi，yi） 恰在线下方；进给控制:当fi≥0时，向﹢x方向进给一步；当fi＜0时，向﹢y方向进给一步；新偏差计算：判别函数的计算由递推迭加的方法实现如果向﹢x向进给一步，则fi+1= yi+1 xe -xi+1 ye= yi