文档介绍：数控技术概论及加工编程(2)
§1 概述
§2 硬件数控系统
§3 计算机数控系统
§C系统的软件插补
§C系统的刀具补偿和加减速控制
第二章数控系统工作原理
§1 概述
1. 机床数控系统的技术发展
2. 机床数控系统的分类
按所用数控装置的构成方式
硬线数控系统(NC)
C)(软线)
它的输入、插补运算和控制功能,都由专用的固定组合逻辑电路来实现,不同功能的机床,其组合逻辑电路不同。改变或增减控制、运算功能时,需改变硬件电路。通用性、灵活性差,制造周期长,成本高
它的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成,数控机床的主要功能由系统软件来实现,不同功能的机床系统软件不同。修改或增减系统功能时,不需变动硬件电路,只需改变系统软件。有较高灵活性,利于缩短制造周期,降低成本
按所用进给伺服系统
开环数控系统
半闭环数控系统
闭环数控系统
步进电机
机床工作台
控制系统
伺服马达
机床工作台
数控装置
位置检测器
伺服马达
机床工作台
数控装置
位置检测器
按数控系统加工功能
点位控制系统(Positioning Control System)
直线控制系统(Line Motion Control System)
轮廓控制系统(Contouring Control System)
特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点坐标值,,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床
特点:除了控制点与点之间的准确定位外, 还要保证刀具在被控制的两点之间的运动轨迹是一条直线,且在运动过程中,刀具按给定的进给速度进行切削。如:车床、铣床、磨床
特点:能同时对两个或两个以上坐标方向的联动进行连续控制,不仅要控制起点、终点坐标的准确性,而且对每瞬时的位移和速度进行严格的不间断的控制,:具有两坐标或两坐标以上联动的数控铣床、车床、磨床和加工中心。
按功能水平分类
高档
中档
低档
项目
低档
中档
高档
分辨率
10
1

进给速度
8-15m/min
15-24m/min
15-100m/min
联动轴数
2~3轴
2~4轴或3~5轴以上
主CPU
8位
16位、32位、64位
伺服系统
步进电机开环
直流及交流闭环伺服系统
内装PC
无
有
显示功能
数码管
有字符图形、人机对话、自诊断
通信功能
无
DNC接口
MAP接口
分类界限
§2 硬件数控系统
机床数控系统轮廓控制的主要问题,是怎样控制刀具或工件的运动轨迹。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标、曲线类型和走向,由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标,这个过程称为“插补”(Interpolation)。插补结果是输出运动轨迹的中间点坐标值,常用的插补计算方法有:逐点比较法和数字积分法。
逐点比较插补法(point-by-point relative method)
基本原理:每走一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的图形轨迹相比较判断一下偏差,然后决定下一步的走向,如果加工点走到图形外面去了,那么下一步就往图形里面走;如加工点在图形里面,则下一步就向图形外面走,以缩小差距。这样就能得到一个非常接近规定图形的轨迹。
A
B
O
Y
X
P0(x,y)
P1
P2
图中AB是需要插补的曲线,用逐点比较法插补前先要根据AB的形状构造一个函数
F=F(x,y) x,y为刀具的坐标
函数F的正负必须反映出刀具与曲线的相对位置关系,设这种关系为
F(x,y)>0 刀具在曲线上方
F(x,y)=0 刀具在曲线上
F(x,y)<0 刀具在曲线下方
由于F(x,y)反映了刀具偏离曲线的情况,称之为偏差函数
逐点比较法的程序流程如图。一个插补循环由偏差判别、进给、偏差计算和终点判别四个工作节拍组成。各节拍功能:
偏差判别
进给
偏差计算
终点判别
偏差判别
进给
偏差计算
终点判别
判别偏差函数的正负,以确定刀具相对于所加工曲线的位置
根据上一节拍的判断结果确定刀具的进给方向。若偏差函数F(x,y)小于零,说明刀具在曲线下方(P0点)。请回答,为了让刀具向曲线靠近并朝曲线的终点运动,刀具应沿X轴或Y轴走一步?若偏差函数大于零呢?等于零?
计算出刀具进给后在新位置上的偏差值,为下一插补循环做好准备
判断刀具是否到达曲线的终点。若到达终点,则插补工作结束;若未到达,则返回到