数控机床与编程 2CNC.ppt

第1章?计算机数控系统 第一节?CNC系统的组成 第二节?CNC系统的软件/硬件的结构 第三节?逐点比较法插补原理与实现 第四节?数字积分法插补原理与实现 第五节?数据采样（数字增量）插补原理与实现 第六节 数控系统的刀具补偿 第一节?CNC系统的组成 程序输入/输出设备——交换信息通道 通信设备——交换信息通道 计算机数字控制装置——各种信息处理 可编程控制器（PLC）——开关量控制 主轴驱动装置——控制主轴转速，实现主轴定位 进给驱动装置——进给轴的速度、位置控制 ?CNC系统的功能 基本功能 控制功能——轴运动、联动轴 准备功能——插补线形等（G功能：G00点定位；G01直线插补） 插补功能——运行数据计算 进给功能——进给速度控制（F100：100mm/min） 刀具功能——刀具参数、换刀（T01：第1号刀） 主轴功能——转速（S800：主轴转速为800r/min） 辅助功能——起停、转向、冷却液通断、刀库起停等（M功能：M02程序结束；M05主轴停止） 字符显示功能——人机对话的信息显示 自诊断功能——查明故障，减少停机 安全功能——通过PLC，控制限制各坐标在安全区内运动 选择功能 补偿功能——刀具长度、半径补偿 固定循环功能——如钻孔等可借助宏程序功能完成 通信功能——如借助RS232串口等进入通信FMS通信网络 人机对话编程功能——CAD/CAM功能 第二节?CNC系统的软/硬件的结构 CNC系统的软件的结构 管理软件 控制软件 CNC系统的硬件的结构 单微处理机数控系统 多微处理机数控系统 单微处理机数控系统结构组成 多微处理机数控系统结构组成 CNC系统的软件的结构 CNC系统软件的结构分类 前后台型结构 前台：实时性要求强的模块，如插补、伺服控制、机床I/O控制，异常情况处理等。 后台：背景程序、加工程序的输入/输出程序、加工程序的编制、译码、数据处理、系统状态显示、管理调度等。它是程序的主体结构。 CNC系统软件的结构分类 中断驱动型：所有模块的软件模块均通过中断服务程序来实现。 西门子经济型CNC解决方案 SINUMERIK 802D: 用于标准立式加工中心或车床（最多4个坐标轴） SINUMERIK 802D 系统简介 第三节?逐点比较法插补原理与实现 插补：在已知起点、终点间插入和补充过程点坐标，以完成预定的运动轨迹。 脉冲当量：数控系统每发出一个脉冲信号，机床移动部件的最小位移量。（普通数控机床为0.001mm，简易数控机床一般为0.01mm）。 插补的基本线形：直线、圆弧。 插补的实现：硬件插补（粗插补）、软件插补（精插补）。 插补概述 插补的分类 基准脉冲插补又称脉冲增量插补，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。 逐点比较法 直线插补 圆弧插补 数字积分法 直线插补 圆弧插补 数据采样插补又称时间增量插补，根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期分割成一系列微小直线段，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。 直线插补 圆弧插补 逐点比较法插补 逐点比较法插补： 以阶梯折线来逼近直线和圆弧等曲线的方法 。 直线插补已知条件： 平面直线 第Ⅰ象限 起点在原点（0，0） 直线插补分类： 四方向插补（平行于坐标方向进给） 八方向插补（除平行于坐标方向进给，还可45°方向进给） 四方向直线插补 如果动点在直线OE 上，直线方程为： 定义 为偏差判别式 动点三个位置： 在直线上方（F0） 在直线下方（F0） 与直线重合（F=0） 直线插补过程 偏差的简化计算 根据进给方向，可简化如下： F≥0 +x 动点坐标：xn+1=xn + 1 yn+1=yn Fn+1 = yn+1xe - xn+1ye = ynxe - (xn + 1) ye = ynxe - xn ye - ye = Fn - ye F0 +y 动点坐标：xn+1=xn yn+1=yn + 1 Fn+1 = yn+1xe - xn+1ye