三轴数控机床的轨迹控制原理.ppt

2010-11-01 宁夏大学 三轴数控机床轨迹控制原理 学 生：张伟永 学 号：12010130378 指导教师：段建中 三轴数控机床轨迹控制原理 1、直线轨迹控制原理 2、圆弧轨迹控制原理 3、曲线轨迹控制原理 三轴数控机床轨迹控制原理 三轴数控机床：最多能实现三轴联动加工的机床。 数控机床的轴：机床的部件可以沿着其做直线运动或回转运动的基准方向。 机床坐标系：固定于机床上，以机床零点（由机床制造上规定的机床原点）为基准的笛卡尔坐标系。 笛卡尔坐标系：就是直角坐标系和斜角坐标系的统称。 工件坐标系 ：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 三轴数控机床轨迹控制原理 假设：工件固定，刀具相对工件运动。 标准：右手笛卡儿直角坐标系——拇指为 X 向， 食指为 Y 向，中指为 Z 向。 顺序：先 Z 轴，再 X 轴，最后 Y 轴。 Z 轴——机床主轴； X 轴——工作台的运动方向； Y 轴——由右手笛卡儿直角坐标系确定。 方向：退刀即远离工件方向为正方向。 三轴数控机床轨迹控制原理 Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向 三轴数控机床轨迹控制原理 两轴联动：只有两根轴参与加工。 二轴半联动：对于平面加工，一般三根轴中只采用两根进行加工，第三根作为辅助 三轴联动：对于空间曲面加工，三根轴同时进行加工 三轴数控机床轨迹控制原理 轮廓：指边缘;物体的外周或图形的外框。 按机床运动的控制轨迹分类： 点位控制的数控机床。 直线控制数控机床。 轮廓控制数控机床。 三轴数控机床轨迹控制原理 点位控制：刀具从一点移动到另一点的准确定位。 特点： 点与点之间之间的运动轨迹要求不严格。 移动过程中不加工 各坐标轴之间的运动是不相关的。 3. 具有点位控制功能的机床：数控钻床，数控冲床，数控镗床等。 三轴数控机床轨迹控制原理 二、直线控制数控机床 直线控制：运动路线只能沿机床坐标轴平行移动。 特点： 除了能控制点与点之间的准确定位，还要控制两相关点之间的移动速度和路线。 同时控制的坐标轴只有一个 刀具能以指定的进给速度进行切削 一般只能加工矩形、台阶形零件。 3. 具有直线控制功能的机床：数控车床、铣床、磨床等。 三轴数控机床轨迹控制原理 三、轮廓控制数控机床 轮廓控制：它能够将各坐标运动的位移控制和速度控制按规定的比例关系精确地协调起来，使刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求。 特点: 能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行控制 这种机床要求数控装置具有插补运算功能 /v_show/id_XMTc1NzA4NzM2.html 读取G代码程序流程图 三轴数控机床轨迹控制原理 插补：在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数（直线、圆弧、或高阶函数），确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。 插补有二层意思： 一是用小线段逼近产生基本线型（如直线、圆弧等）； 二是用基本线型拟和其它轮廓曲线 直线轨迹控制原理 直线轨迹控制原理也叫直线插补原理 直线插补：一种插补方式，在此次方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。 逐点比较插法直线插补 逐点比较法直线插补 曲线轨迹控制原理 采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形的加工，这时，数控铣床用X，Y，Z三坐标联动的空间直线插补，实现球面加工 数控机床最突出的优点是：可以根据编程，加工出较为复杂的曲线，比如圆、抛物线等，为什么数控机床能加工出这些曲线？怎样把单个的坐标运动组合成理想曲线呢？这就是插补所解决的问题 让单独的坐标分别运动合成理想的轨迹；几个坐标同时进，还是每次进一个；判断进给那一个坐标使下一步误差更小；进多少；如果同时进给，各个坐标进给的比例是多少；选用什么样的实际轨迹合成后与理想轨迹误差最小。 * ▲ ∣ 一、数控机床坐标系确定方法 Y Z X Z Y X +Z +X +Y +Z +X +Y 二. 三轴数控加工的分类及举例 一、点位控制数控机床 逐点比较法插补概念： 每走一步都将加工点与给定轨迹进行比较，以确定下一步进给方向。 插补结束 插补开始 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别 Y N X Y O 插补步骤 插补规则 当F?0，则沿+X方向进给一步 当F0，则沿+Y方向进给一步。 O A(Xe,Ye) M(Xi,Yi) X Y F0 F0 F=0 · · · 当M在OA上，即F=0时； 当M在OA上方，即F0时； 当M在OA下方，即F0时； 逐点比较法直线插补示例 * * *