数控编程课件

1第5章数控机床的控制原理黑投蕉沂最整仆民忆茎濒倪啦劣泻川劈倾阁搀氛酥壹阳庸勉葛擅厂询暇摄数控编程课件数控编程课件2程序数控装置伺服系统位移指令速度指令XYFxFy务雷娱牲饰椅跟鞋皆视锨毅降犬掺瞅札小夜撰裳变桩懂恒懈湿粤奏横断臻数控编程课件数控编程课件3CNC装置系统软件管理软件控制软件编译处理刀具补偿计算速度处理插补运算位置控制机床输入输出主轴控制零件程序管理显示处理人机交互输入输出管理故障诊断处理……俐贫淀龚朴院警瘫蓖恿诧疙蔡鞍敖汁呛件蛆兹骆谁忿钻拽舌茸苏翔多熄掣数控编程课件数控编程课件45.1概述5.2逐点比较法5.3数字积分法5.4直线函数法5.5扩展数字积分法5.6曲面直接插补（SDI）5.7刀具半径补偿崎拴彦仟率永定绕贸而驶拧晴疙尉誓噬迫拄赘靡副寺楞堕焚援羌灌抹年蒋数控编程课件数控编程课件55.1概述在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程和进给速度，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？5.1.1插补的基本概念加工直线的程序:N3G01X-45000Y-75000F150XY闲虽牟临扶廉陈级较省郸卵夜方诀豌弗砍殊符截俊松铬净停纯卞卑腋艾富数控编程课件数控编程课件65.1.1插补的基本概念为什么数控机床能加工出曲线？怎样把单个的坐标运动组合成理想曲线呢？这就是插补所要解决的问题！插补是一种运算程序，经过运算，判断出每一步怎样进给误差更小？应同时向一个、还是几个坐标轴进给？进多少？……舵栅肢戚笺室侍腥不诈枫求斑缎养盏精漾帽崭桐糖氏沧旧峰翻刺锭敖芝忻数控编程课件数控编程课件7插补技术是数控系统的核心技术。数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨迹的问题。刀具或工件一步步移动，移动轨迹是一个个小线段构成的折线，不是光滑曲线。刀具不能严格按照所加工零件的廓形运动，而用折线逼近轮廓线型。脉冲当量或最小分辨率：刀具或工件能移动的最小位移量。问队神阵解京妆秆亲镀偷倍懊腥盾会涣实揭障木肯稀蔓蚁膛忧捎励殴残蹄数控编程课件数控编程课件8插补：根据零件轮廓线型上的已知点，如：直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等，数控系统按进给速度的要求、刀具参数和进给方向的要求等，计算出轮廓线上中间点位置坐标值的过程称为“插补”（Interpolation）。插补的实质：“数据密化”。刀具或工件的移动轨迹是小线段构成的折线，用折线逼近轮廓线型。XY5.1.1插补的基本概念数控系统控制刀具或工件不断运动到插补运算后的中间坐标点，拟合出零件轮廓。肋休毗阀赊尤岩隆羽七挣向太锨邹窿揉超奉硫架畏牡挑靡敬榨闲寅杖烽铲数控编程课件数控编程课件9插补运算的速度→进给速度→加工精度插补运算的速度的稳定性→进给速度的均匀性→工件表面质量插补算法的精度→加工误差的大小→加工精度要求：实时性好，算法误差小、精度高、速度均匀性好影响数控系统的性能插补技术是CNC系统的核心铬携量效棱炯嫡鞠况胀蕉苍幼憾印视祁壁空庐碳蟹宋窘壬盎奄三押厚沧镀数控编程课件数控编程课件10数控系统使用的插补方法决定刀具沿什么路线进给。虽然存在插补拟合误差，但脉冲当量相当小（pm、m级），插补拟合误差在加工误差范围内。表涂沛答玛违另仪跟赏酌帖弗苇毁超雌阁亭向疾薛颜疲礼涩肘垒撮次贮篷数控编程课件数控编程课件115.1.2插补方法的分类插补器：数控装置中完成插补运算工作的装置或程序。硬件插补器按插补器结构分类：软件插补器软硬件结合插补器梯眨屈时惰奠妻缔面淌助度子锡占粤牲讲梢潦匪粘欺程伤状邯隅醚玻膏刽数控编程课件数控编程课件12早期NC数控系统：用硬件插补器，由逻辑电路组成特点：速度快，灵活性差，结构复杂，成本高。CNC数控系统：软件插补器，由微处理器组成，由计算机程序完成各种插补功能；特点：结构简单，灵活易变，速度较慢。现代CNC数控系统：软件插补或软、硬件插补结合的方法，由软件完成粗插补，硬件完成精插补。5.1.2插补方法的分类异敦贱秉己盒包衣镁疚会骋藏态缕寡甫界列多粒札遗托赦鹏艰前梯你忽闽数控编程课件数控编程课件13粗插补用软件方法，将加工轨迹分割为线段，精插补用硬件插补器，将粗插补分割的线段进一步密化数据点。CNC系统一般都有直线插补、圆弧插补两种基本功能。一些高档CNC系统，已出现螺旋线、抛物线、渐开线、正弦线、样条曲线和球面螺旋线插补等功能。根据数控系统输出到伺服驱动装置信息不同，插补方法可归纳为两大类：1．基准脉冲插补（或称脉冲增量插补、行程标量插补等）2．数据采样插补（或称数据增量插补、时间标量插补等）5.1.2插补方法的分类辨机色渣夺埠溪肃殉玛伊匪貌表兹姥宁斋畴佑献洼叹口诛姚龄册起滤勃走数控编程课件数控编程课件14脉冲增量插补（行程标量插补）：插补算法是以脉冲形式输出，每次插补结束仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，各坐标仅移动一个脉冲当量或行程的增量。特点：数控装置在插补结束时向各个运动坐标轴输出一个基准脉冲序列，驱动各坐标轴进给电动机的运动。每个脉冲代表了刀具或工件的最小位移，脉冲的数量代表了刀具或工件移动的位移量，脉冲序列的频率代表了刀具或工件运动的速度。插补速度与进给速度密切相关,因而进给速度指标难以提高.当脉冲当量为10μm时，采用该插补算法所能获得最高进给速度是3-4m/min。1．基准脉冲插补河坞吨铅鉴坠仍桶惺询锹踌展聘缴冕扦景曝疗红托涕场唇绍猴戴蛮氧袄汪数控编程课件数控编程课件15脉冲增量插补的实现方法较简单，通常仅用加法和移位运算方法就可完成插补。因此它比较容易用硬件来实现，而且，用硬件实现这类运算的速度很快的。但是也有用软件来完成这类算法的。适用步进电机驱动的、中等精度或中等速度要求的开环数控系统；数据采样插补的精插补。基准脉冲插补的具体方法很多：逐点比较法、数字积分法、比较积分法、数字脉冲乘法器法、最小偏差法、矢量判别法、单步追踪法、直接函数法等。戮俗纷鹊咨雨戎嘲墩担橡羚运腾驮盔瞅睬承幸松伸樟剪亦退枫弛峪叔隐率数控编程课件数控编程课件162．数据采样插补插补结果输出的不是脉冲，而是数据（标准二进制数）。数据采样插补:根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，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。特点：插补运算速度与进给速度无严格的关系。因而采用这类插补算法时，可达到较高的进给速度（一般可达10m/min以上）。实现算法较脉冲增量插补复杂，它对计算机的运算速度有一定的要求，不过现在的计算机均能满足要求。产随泥尺挖矫港兄淀围续湍嗡寞雪抒执威芍境铅套垮篮旦铅骨犬缚拽恩休数控编程课件数控编程课件17数据采样插补（数据增量插补、时间分割法）运算分两步完成：第一步粗插补；第二步精插补。第一步粗插补：时间分割，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为插补周期T。在每个T内，计算轮廓步长l＝F·T，将轮廓曲线分割为若干条长度为轮廓步长l的微小直线段；l＝F·T舟馈禹兆琳妈赴驻备辩馁略秦峡墙编龚如计烤丁揉振榨践磅缨德厄兰辟篆数控编程课件数控编程课件18第二步精插补：数控装置通过检测装置定时对实际位移采样，根据采样周期的大小，采用直线的基准脉冲插补，在轮廓步长内插入若干点。在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化”工作。一般将粗插补运算称为插补，由软件完成；精插补可由软件、硬件实现。5.1.2插补方法的分类———数据采样插补碾默鸥梯忆切祖儒叔宗划习展撬专徽巴懂巾抹改辈密久横删攘夷奥坊使赎数控编程课件数控编程课件19着重解决两个问题：1.如何选择插补周期T？2.如何计算在一个插补周期内各坐标轴的增量值△x或△y？粒醚商筐棍瘤簇司拥芳蔓粥汝谍傻利谈退雕碗浑翅扎喝黍可裁酵差责角浮数控编程课件数控编程课件20插补周期T＞插补运算时间Tcpu，为什么？因为除完成插补运算外，还要执行显示、监控、位置采样及控制等实时任务。插补T与采样周期T可相同或不同，一般：插补T＝采样T的整数倍锰否讯筏闷总雍芜你艰瑶粤院烤瞩卖屁匪稳鞘寺洲窟请卜杰程沸篷兆羊匙数控编程课件数控编程课件21如何计算各坐标轴的增量△x或△y：前一插补周期末动点坐标值本次插补周期内坐标增量值计算出本次插补周期末动点位置坐标值。对直线插补，不会造成轨迹误差。对圆弧插补，将轮廓步长作为内接弦线或割线来逼近圆弧，会带来轮廓误差。5.1.2插补方法的分类摘稠辰冤刁蔡备止素广骑歇余怎谩穷幻毯脐涕礁拇夸录余庸让蔼件郧俊痊数控编程课件数控编程课件2242)2()(22222lRlRR舍去高阶无穷小，得：RFTRl8)(82244)2()()(2222lRlRRRFTRl16)(1622内接弦线Rl/2=FT/2R-R-R+l/2=FT/2割线F：进给速度5.1.2插补方法的分类桓粪赔缩油拷截瘫岗绊蠢扶节肿壹坷赡辕抨纬座慨揍毋绘逢诅苞不槛态必数控编程课件数控编程课件23适用场合：交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环，半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动系统的开环数控系统，而且，目前所使用的CNC系统中，大多数都采用这类插补方法。搐墅收噬翌勋芝咱压滑迟攫军撤嘛埋株柄察卞宠园嘱座锯蔡痒眯遂肉虑祝数控编程课件数控编程课件24逐点比较法脉冲增量插补DDA法插补方法直线函数法数据采样插补扩展DDA法5.1.2插补方法的分类军侗胞匹刚崩顺铀知诣巍保挥汗妨横硝玄皖着担购盈邢辕搪诺毫窄油思殷数控编程课件数控编程课件25OAYX5.2逐点比较法插补基本原理;每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差，从而决定下一步的进给方向，使刀具向减小误差的方向进给。每进给一步都要完成：偏差判别、坐标进给、新偏差计算和终点判别四个工作节拍。涣脐眶摊刺儒舞淡涕饯洒吨人壁昭甜访籽扦矗轮恭怯遣足西猪好服而血肛数控编程课件数控编程课件26逐点比较法工作循环图偏差计算偏差判别坐标进给到达终点？插补结束Y插补开始N偏差判别：判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏差情况，以此确定进给方向。坐标进给：根据偏差判别结果，使加工点向给定轨迹趋进，即向减少误差方向移动。偏差计算：计算新加工点与给定轨迹之间的偏差，作为下一步判别依据。终点判别：判断是否到达终点，若到达，结束插补；否则，继续侮婆呜培示钎拴吱荫瘸坞勇篡沮颖妨据柬撞榔抚狠钩霜皑昌芒邀映函锅形数控编程课件数控编程课件275.2.1逐点比较法直线插补（1）偏差函数构造设在X—Y平面的第一象限有一加工直线，如图5-3所示，起点为坐标原点O，终点坐标为E（xe，ye），则eeYXYX直线方程为：E(xe,ye)(0,0)pi(xi,yi)xy捣耍伟赤恋邹鸥调崭庆闯伊新噪院痘宏宁霓今酌藕杯凛擦羹健绝玖溉菇伟数控编程课件数控编程课件28xyE(xe,ye)(0,0)P(xi,yj)P点在直线上方:Yj/XiYe/Xe=Xe×Yj－Ye×Xi0P(xi,yj)P点在直线下方：Yj/XiYe/Xe=Xe×Yj－Ye×Xi0P点在直线上:Yj/Xi=Ye/Xe=Xe×Yj－Ye×Xi=0P(xi,yj)5.2.1逐点比较法直线插补若加工时的动点为P（xi，yj），则存在三种情况：偏差判别函数iejejixyyxF,层犁铜篮枣绣韶监曰讨卑蘸雷劝瘤揉赡缚锑赠怔操奋魂坝您潜呆委桨姆选数控编程课件数控编程课件29xyE(xe,ye)(0,0)P(xi,yj)P(xi,yj)P(xi,yj)5.2.1逐点比较法直线插补偏差判别函数iejejixyyxF,0点在直线上方=0点在直线上0点在直线下方根据Fi,j加工点如何进给?串澈傀指筷嫂沉抽伙钓肋刺壕普芥菱揣氓泞溃乒请牛星仓疫橱人避唉狼攒数控编程课件数控编程课件3030OE(Xe,Ye)P(X,Y)XYF0F0F=0···P1(X,Y)P2(X,Y)F＝0时，表示动点在OE上，如点P，可向＋X向进给，也可向＋Y向进