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1、大大 连连 民民 族族 学学 院院 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 逐点比较法插补程序程序设计与运行模拟逐点比较法插补程序程序设计与运行模拟 学 院（系）： 机电信息工程学院_ 专 业： 机械设计制造及其自动化_ 学 生 姓 名： _ 学 号： 200902220 _ 指 导 教 师： _ 评 阅 教 师：_ 完 成 日 期：_ 大连民族学院 I 摘 要 在数控编程时，一般仅提供描述该线形所必须的相关参数，但为了满足几何零件 尺寸精度要求，必须在刀具（或工件）运动过程中实时计算出满足线形和进给速度要 求的在起点和终点之间的若干中间点，所以就有了插补。 本设计主要阐述了逐点
2、比较法的基本原理，在四个象限直线、圆弧插补的插补原 理以及如何实现。重点研究了逐点比较法的基本算法，控制程序的原理框图，对逐点 比较法做了详细的研究，掌握基本的 G 代码的内容与运用，编写插补程序，并且基于 vb 平台演示插补过程。 从调试结果来看，本文所提供的运算与编程能够通过简洁的“输入/输出”界面， 较好的实现了计算机屏幕模拟。 关键词：简易数控；逐点比较法插补；关键词：简易数控；逐点比较法插补；G G 代码；代码；VBVB；计算机屏幕模拟；计算机屏幕模拟 II Abstract By-point comparison interpolation program design and r
3、un the simulation program In NC programming, generally only provide a description of the relevant parameters necessary for linear, but in order to meet the accuracy requirements of the geometric part size must be in the tool (or workpiece) during exercise to meet the real-time calculation and linear
4、 feed rate required at the start and some intermediate point between the endpoints, so there will be interpolated. The design is mainly explained by-point comparison of the basic principles in the four quadrants linear and circular interpolation interpolation theory and how to implement. Focus on a
5、point by point comparison of the basic algorithm, a block diagram of the control program, right by-point comparison method to do a detailed study and master the basic content and the use of G-code, write interpolation procedures, and is based on interpolation vb platform demo process. From the debug
6、ging results, provided herein computing and programming through simple “input / output“ interface, to achieve a better simulation of the computer screen Keywords: Simple numerical control; interpolation point by point comparison；G code；VB；Computer simulation on the screen III 目 录 摘 要I ABSTRACTII 目 录
7、III 1 绪 论.- 1 - 1.1 课题的背景.- 1 - 1.2 课题的主要研究内容.- 3 - 1.3 课题的研究方案.- 3 - 2 数控加工基本原理.- 4 - 2.1 概述 - 4 - 2.2 数控编程内容.- 4 - 2.3 逐点比较法直线插补原理.- 5 - 2.3.1 偏差计算公式 - 6 - 2.3.2 插补计算过程 - 6 - 2.3.3 终点判别- 6 - 2.3.4 不同象限的直线插补计算 - 7 - 2.4 逐点比较法圆弧插补原理.- 7 - 2.4.1 偏差计算公式 - 7 - 2.4.2 终点判别法- 8 - 2.5 VB 基本原理.- 8 - 3 逐点比较法
8、总体方案设计.- 10 - 3.1 程序设计简介.- 10 - 3.2 逐点比较法直线插补框图.- 11 - 3.3 逐点比较法圆弧插补框图.- 12 - 4 逐点比较法方案的程序设计 .- 14 - 4.1 逐点比较法直线插补运算.- 14 - 4.2 逐点比较法圆弧插补运算.- 14 - 4.3 准备功能 G 代码.- 16 - 4.4 插补界面设计.- 16 - 5 VB 调试- 17 - 5.1 直线插补VB调试- 17 - 5.2 圆弧插补 VB 调试.- 17 - 参考文献.- 20 - IV 附录 A 直线和圆弧插补象限区分程序 - 21 - 致 谢.- 28 - - 1 - 1
9、 绪 论 1.1 课题的背景 数字控制简称数控，是由数字指令控制对象的一种自动控制技术。有早期使用的 普遍数控系统和目前广泛使用的计算机数控系统，采用数控技术的自动控制系统称为 数控系统。装备了数控系统能实现运动和加工过程自动控制的机床称为数控机床。随 着生产的发展，数控技术已经广泛应用于金属切削机床、三坐标测量机、数控雕刻机 等机械设备上。 数控机床起源于美国，先后经历了两个阶段六个时代的发展：电子管、晶体管、 集成电路、小型计算机、微处理器以及基于 pc 机的通用 CNC 系统。前三代称为一个阶 段称为普通数控系统（NC 系统） ，主要由电路的硬件和连线组成，其特点是具有很多硬 件和连接特
10、点，电路复杂，可靠性不好。后三代称为第二个阶段，称为计算机数控系 统（CNC 系统）主要由计算机硬件和软件组成，其突出特点是利用存储器里的软件控制 系统工作，这种系统容易扩展功能，柔性好，可靠性高。现在，开放式数控系统正在 快速发展。 近几年的国际、国内机床展都表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的 方向发展。在第八届中国国际机床展览会，国内外厂商都推出了以先进的直线电机驱 动机床、五轴联动加工机床和复合加工机床作为主打参展产品。展品的另一个惊喜是 加工中心的主轴转速和精度都有了显著提高。高速度和高精度是现代数控伺服驱动的 要求及发展趋势，当前世界先进的交直流伺服系统性能己经大大改进，但
11、由于受传统 机械结构(即旋转电动机十滚珠丝杠)进给传动模式的限制，伺服性能指标很难有突破 性的提高。但由于受传统机械结构(即旋转电动机十滚珠丝杠)进给传动模式的限制， 伺服性能指标很难有突破性的提高。直线电机高速进给单元的应用使得进给传动链及 其传动结构发生了深刻的变化，当代机床的高速进给系统形成了以直线电动机直接驱 动工作台为主的发展方向。提高生产率是用户永无止境的追求目标，加工中心不仅加 工时间短、精度高，而且可以大大缩短生产周期，实现精益生产，满足了用户需要。 高速加工中心的主轴最高转速可达到 40000:/min，快速移动速度可达到 60m/min。复 合加工，即工序复合和工种复合，在
12、一次安装情况下完成零件的全部加工，将会是今 后制造技术发展的又一个趋势。 “五轴联动加工机床是加工复杂曲面的先进手段，是航 空、航天、船舶等工业的重要加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为衡量一个国 家生产设备自动化水平新的标志”3。智能化、开放性、柔性化和集成化智能化人工 智能技术的发展与计算机技术相结合后，极大地推进了数控系统的智能化程度，进一 步改善了系统的性能、功效和可操作性。智能化运用体现在数控系统以下几个方面:追 求加工效率和加工质量方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识 - 2 - 别负载、自动选定模型、自整定等;操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化 的人
13、机界面等;智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维护等。开放性， 按照 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers 美国电气及电子工 程师学会)的定义：“开放性控制系统应能提供这样的能力：来自不同厂商的各种平系 统上实现，并能和其他系统应用相互操作，且具有一致性的用户界面。 ”由此定义可知， 开放性 CNC 系统是一个模块化的体系结构，由系统平台和面向应用的功能模块所构成， 其特点是:互操作性；可移植性；可扩展性；互换性。对于开放性控制系统，由于标准 的系统平台提供了统一的接口规范，因而不同的数控系统提供商开发的功能模块
14、只要 遵守这一规范，就能在不同的控制平台上运行，而各个功能单元在整个系统中是相对 独立的。这种结构特点使得数控系统开发商在各自功能单元的开发过程中，只要考虑 本身的性能，发挥各自优势并能进行广泛的合作即可;机床制造厂可以不依赖某个数控 系统开发商，而是根据需要自由的配置各种功能模块，组成最适合的控制系统;而最终 用户也可以任意选择不同的供应商提供的不同的功能模块单元来构筑自己所需要的控 制系统，达到最优化、最合理的系统配置。数控系统体系结构的开放性主要是为了满 足数控联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控技术迅速发展的要求。 比如美国的 NGC 和 OMAC 计划，欧共体的 OSA
15、以计划以及日本的 OSEC 计划等。柔性化 和集成化数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是:一方面从点(数控单机、加工中心 和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车 l 司独立制造、FA)、体 (CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展；另一方面注重向应用性和经济性方向 发展。柔性化技术是制造业适应市场动态需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制 造业发展的主流趋势是先进制造领域的基础技术，其重点是以提高系统的可靠性、实 用性为前提，以易于实现联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓、完善，使 CNC 单机易于向高精度、高速度和高柔性方向发展;使数控机床及其构成的
16、柔性制造系统能 方便地与 CAD、CAM、CAPP、MTS 联结，向信息集成方向发展。 数控机床有很多优点，例如具有高度柔韧性，在数控机床上加工零件，主要取决 于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调 整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产 及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。加工质量可 靠，加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序， 刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。加工精度高，数控机床的 加工精度，一般可达到 0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装 置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为 0.001mm）， 而且机床进
