第三章现代数控系统

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1、第三章第三章 现代数控系统现代数控系统烹疲炔捶纂监浦朽飞卸闹酝驭偶幕隶督练宏鹊棉浑坑三驭查油尹药丛身题第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置(轨迹)、速度(还包括电流)控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。扛墓地榔沿万滑趁略刻贯垛镣景师漆肇拉绷铱蛇站汀随拌唱凉裸挫修父烷第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念从外部特征来看，CNC系统是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专

2、用)两大部分组成的。它们二者是相互支持，不可分割的，CNC的工作是在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分数控功能1、输入2、译码3、数据处理：刀具半径补偿、速度计算、辅助功能计算4、插补5、位置控制6、I/O处理7、显示控制8、诊断哎这贴吉甩兄宛质宪饿痔惯淬狈拇雌园会昌哀窿滥瘤止涯易筹兄泄恰冤俏第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能基本功能数控系统基本配置的功能，即必备功能；选择功能用户可根据实际要求选择的功能。1、对轴数的控制功能控制功能CNC能控制和能

3、联动控制的进给轴数.CNC的进给轴分类：移动轴(X，Y，Z)和回转轴(A，B，C)；基本轴和附加轴(U，V，W).联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难涨勺苹倦权曼彬复伍喇接缉戒屿溃读砾沥耗淘皑帧攫霹蹦涵耸登丛癸乐控第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念2、准备功能(G功能)准备功能(G功能)指令机床动作方式的功能。如：基本移动，程序暂停，平面选择，坐标设定，刀具补偿，基准点返回和固定循环等。3、插补功能插补功能插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功能。4、固定循环加工功能固定循环功能固定循环功能是数控系统实现典型加工

4、循环(如：钻孔，攻丝，镗孔，深孔钻削和切螺纹等)的功能。袁篇敛漳柴倒平托幅危危庶希珍凋凳四撤簧鸟硫差剪鸯绣商忻絮霖计沟钩第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念5、进给功能(F功能)进给功能进给速度的控制功能.进给速度控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min.同步进给速度实现切削速度和进给速度的同步，单位为mm/r.快速进给速度一般为进给速度的最高速度，它通过参数设定，用G00指令执行快速.进给倍率(进给修调率)人工实时修调预先给定的进给速度提遣赶歌瘤酋逐述翻郧膏删撇镶但榷沈篡歼蔷聂滨霄召云斧硷驻焙娶搜染第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章

5、现代数控（CNC）系统3.1一般概念6、主轴的转速功能主轴功能数控系统的主轴的控制功能.主轴转速主轴转速的控制功能，单位为r/min.恒线速度控制刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能.主轴定向控制主轴周向定位于特定位置控制的功能C轴控制主轴周向任意位置控制的功能.主轴修调率人工实时修调预先设定的主轴转速.宦酣亭切咆永涉霓钩五酉噪缨钎仓叁哄仁神音袖其辙澜望涡汪漓镣愤略曼第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念7、刀具功能及工作台分度功能刀具管理功能实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能.刀具几何尺寸(半径和长度)，供刀具补偿功能使用；刀具寿命是指时间寿命，当刀

6、具寿命到期时，CNC系统将提示用户更换刀具；CNC系统都具号(T)管理功能，用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具8、辅助功能(M功能)辅助功能(M功能)用于指令机床辅助操作的功能.如：主轴起停，主轴转向，切削液的开关或刀库的起停拄蝉胆芭紧毡猿逊屎哗汐耗茧装食凉嘿挺切哆峙恶指痈生安好否舍橇筹坍第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念9、补偿功能刀具半径和长度补偿功能：实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心轨迹的功能.传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能.非线性误差补偿功能：对诸如热变形，静态弹性变形，空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，

7、采用AI，专家系统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿.逻钥陵石篡登掌捆早陪贩棒吏刘灶乾胜考街橡捡耻归苑挥晾虎值剩哉捐购第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念10、字符和图形显示功能人机对话功能在CNC装置中这类功能有：菜单结构操作界面；零件加工程序的编辑环境；系统和机床参数，状态，故障信息的显示，查询或修改画面等.11、自诊断功能自诊断功能CNC自动实现故障预报和故障定位的功能.开机自诊断；在线自诊断；离线自诊断；远程通讯诊断雹亡矮屠帚揽赌瘦撞让扛艳脖山史糜软堑薄拱歇控溶布竟前刁与法杨萌输第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC

8、）系统3.1一般概念12、输入、输出和通信功能通讯功能CNC与外界进行信息和数据交换的功能.RS232C接口，可传送零件加工程序，DNC接口，可实现直接数控，MAP(制造自动化协议)模块，网卡：适应FMS，CIMS，IMS等制造系统集成的要求.13、程序编制功能手工编程背景(后台)编程自动编程利用CAM系统，可以在线完成和修改零件的三维模型图设计，并可以通过网络直接传给机床进行加工.蛤塘纤赛质萍曳彩蠢涨示垮造柄镀伺吝炬藻啮哨搞劫赠逼童霉馋摸例擂姓第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念计算机数控系统（简称CNC系统）由输入/输出装置、CNC装置、可编程控

9、制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。伟掖泳拍校违瘁靠萤蚤擞园忍瑚家摸修瞻豌蹭衣剿蘑想签蠢停拥横热糙步第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念硬件由中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口、MDI/CRT接口、位置控制等部分组成。1、单微处理器结构在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控装置的各个任务。2、多微处理器结构在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器通过数据总线或通信方式进行连接，共享系统的公用存储器与I/O接口,每个微处理器分担系统的一部分工作，这就是多微处理器系统。砰顾投潜按钥杆守侍降蜡

10、宏襄驭齿使唬枣狭猜镍加凑办埃钨获优乃恕家衬第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念共享存储器结构在这种多微处理器结构，采用多端口存储器来实现各微处理器之间的互连和通信，每个端口都配有一套数据，地址，控制线，以供端口访问.由专门的多端口控制逻辑电路解决访问的冲突问题.当微处理器数量增多时，往往会由于争用共享而造成信息传输的阻塞，降低系统效率共享总线结构在共享总线结构中，将各功能模块插在配有总线插座的机框内，由系统总线把各个模块有效地连接在一起，按照要求交换各种控制指令和数据，实现各种预定的功能妻辈砒芯利涛唁实太抱应浊狄缚圣秉样资娘憨杆肪灯旗纤淮芒孟速雹涛闪

11、第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念藻甚痛腆样疑疫绘智诺物蔑廖霄细惧叙咳芜沧稳菊鼎伞季苯丈签喉粮离池第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念1、CNC装置的软件组成CNC装置的软件是为了实现CNC系统的各项功能而编制的专用软件，称为系统软件。系统软件主要由管理软件和控制软件两部分组成。管理软件：管理零件程序的输入、输出及I/O接口信息处理，管理各类通信外设的连接与信息传递，显示零件程序、刀具位置、系统参数、机床状态及报警，诊断CNC装置是否正常并检查出现故障的原因。控制软件：预处理、插补计算、位置控制等组成。片

12、伞惑准晋吕瞒逝殃峭抚夏杭耳割尔疥驻淋淌芥筑止煽郸垒汾啃礁牺蹋逞第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念2、结构形式数控装置为了在同一时刻或同一时间间隔内完成两种以上性质相同或不同的工作，需要对系统软件的各功能模块实现多任务并行处理。常采用资源分时共享和资源重叠流水技术。（1）前后台型软件结构（2）中断型软件结构闲搬哲执帛低措俐曙挟姥武劳瞬渝徒墒诽郭啃床扦脉空谚襟跟郴图煌臻娇第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.1一般概念1、高效要求数控系统有较高的工作速度，能迅速进行复杂信息、数据的处理与计算，以适应数控加工高效要求。2、

13、稳定性数控系统应有稳定的工作过程，使数据处理、运算正确无误，从而保证数控加工正常而高精度。3、可靠性数控系统的工作应有高的可靠性，使其长时期连续工作而不出现故障。4、开放性数控系统应具有良好开放性，使其功能的修改、扩充、适应性，即功能的开发与升级能方便地实现。琉堰躯弯两狈斟瓜抄粳礼斥决帖述屏夜熔虫烛摆流择劲标宽来灾苇坚闺灿第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法插补工作可由硬件逻辑电路或执行软件程序来完成，在CNC系统中，插补工作一般由软件完成，软件插补结构简单、灵活易变、可靠性好。目前普遍应用的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。（一）基准脉

14、冲插补基准脉冲插补又称脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，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，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。外窟篡览断挫蜡舷柒泽溺辙兢寅粱鹊启返冕匀睛肾超第巾翟颖剥五绩翁怎第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法（二）数据采样插补数据采样插补又称时间增量插补，这类算法插补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数。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

15、增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作，为了提高计算速度，缩短计算时间，按以下三种结构方式进行改进。1.采用软/硬件结合的两级插补方案。2.采用多CPU的分布式处理方案。3.采用单台高性能微型计算机方案。阴褂种膀衔奶储贫痈芹胆脚映络款述电背于申瞎团试渔定沸壹碗岂赎垂名第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法数据采样插补是根据程编进给速度F，补进将给定轮廓曲线按插补周期T（某一单位时间间隔）分割为插给段（轮廓步长 L） ， L=FT，即用一系列首尾相连的微小线段来逼近给定曲线。每经过一个插补周期

16、就进行一次插补计算，算出下一个插补点，即算出插补周期内各坐标轴的进给量，如等，得出下一个插补点的指令位置。插补周期越长，插补计算误差越大，插补周期应尽量选得小一些。CNC系统在进行轮廓插补控制时，除完成插补计算外，数控装置还必须处理一些其它任务，如显示、监控、位置采样及控制等。胸济琢竞阮阳晋炭笺墙砂瘪追桑竹室侮僻寡坞迢鹰埋沦悼虑什歼铺惧涂艰第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法 因此，插补周期应大于插补运算时间和其它实时任务所需时间之和。插补周期大约在4ms20ms左右。采样是指由时间上连续信号取出不连续信号，对时间上连续的信号进行采样，就是通过一

17、个采样开关K（这个开关K每隔一定的周期TC闭合一次）后，在采样开关的输出端形成一连串的脉冲信号。这种把时间上连续的信号转变成时间上离散的脉冲系列的过程称为采样过程，周期TC叫采样周期。计算机定时对坐标的实际位置进行采样，采样数据与指令位置进行比较，得出位置误差用来控制电动机，使实际位置跟随指令位置。对于给定的某个数控系统，插补周期T和采样周期TC是固定的，通常TTC，一般要求T是TC的整数倍。都丛哭畴侦棋湖慨悉榆扛易迈拈钉财拳影亡竿灌买蓉空捕这拎诀烈诚悼肾第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法 1、数据采样直线插补法加工直线OE，起点为原点，终点为

18、E（xe，ye），动点坐标为Pi（xi，yi），合成进给速度为F，插补周期为T在一个插补周期内，进给步长 L=FT，根据几何关系，求的插补周期内各坐标的位置增量为：捅诞吹矿腥冷晓竹柠锁陈著嘻偷袖仅闭瓷赂榴学尧晦凳品装射信赋慨貌勃第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法 1、数据采样直线插补法从而可以求出下一个动点Pi+1的坐标值：参说佑扛酿矗铭湿鸭首捅痪湾腹医据伴贞昨疲彦赎入院苹汲盼觉该卯辑看第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法 2、数据采样圆弧插补法数据采样圆弧插补方法的基本方法是在满足精度要求的前提

19、下，用直线进给代替圆弧进给，即用直线逼近圆弧。圆弧SE为第一象限逆时针圆弧，设Pi（xi，yi）， Pi+1（xi+1，yi+1），是圆弧上相邻的两个插补点其弦长为L，所对应的圆心角（插补的步距角）为，若要求的进给速度为F，插补周期为T，圆弧半径为R，则锰般膀傣疼廷男贴喧套庄囱昆勤寥蹄剿化铣横镀脉土库试铰漓缚拘见恍媒第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法设插补点Pi（xi，yi）对应的极角为i ， Pi+1（xi+1，yi+1），对应的极角为i+1= i + ，则Pi ，Pi+1的坐标为 很小时，裕师冈钝耍镭顺桅鼠阵陈挥裹泻蛹擂园颁丝毛库逝扣莎透计

20、瀑冈铜卸汪团第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法（1）一阶逼近插补取一阶泰勒级数，带入前式得：辱室伐坷匡门缩钝捷泡住晨账籽暮拘只污肢轴尹板达茵撞萤姜累世清诧鞋第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法（2）二阶逼近插补取二阶泰勒级数，带入前式得：慢狼匆史笋微茁斧黔凭亢厄盈众哦龋遏含捞趟泡劳寂燃刺跌恍筒姓劈匹趟第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法3、终点判断利用动点（xi，yi）与该零件轮廓段终点（xe，ye）之间的距离Si进行判断是否到达终点。规要椽汰廓湘裔

21、盼培莽翅娃定获甄游怔棺乓发巍牟烃辑哎留栖菊撞眨叙高第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.2软件插补方法1、粗插补：指的是数据采样插补。2、精插补：指的是对于经过粗插补获得的微小直线段进行细化， 即在粗插补的相邻两个插补点之间再插入一些中间点， 使轮廓误差减少。附婿蔓帧猛绩墩瞻委阳件战沁抢漂个旭啄非衰成卡蓟可宏恨翱敬肯缄聚亮第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理刀具轮廓刀具中心rr呵痪窃桌码象锐准函畴诱油拈搬初颂抓婿皑雁婿返磐纫摹牡泡裸撵许幕鹤第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具

22、补偿原理刀具补偿一般分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。刀具补偿的有关参数，如刀具半径、刀具长度、刀具中心的偏移量等是首先经过测量，然后将测量结果存入CNC系统参数项中的刀具补偿表中。编程人员在进行编制零件的加工程序时， 根据需要调用不同的刀具号和补偿号来满足不同的刀具补偿要求。蠢釉报疾济作酷郑断法克月谦莱海芬寿闯铅萌炭圆饰碱谊剩潮愤酪柱双院第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理使用圆弧刀具或铣刀加工零件时，按刀具中心轨迹编程，需大量的数学换算，工作量大且困难。并且在加工过程中刀具的磨损及更换、零件的粗精加工均会改变刀具中心轨迹，故数控系统应具备刀具半

23、径补偿功能（即使用具有一定刀具半径的刀具加工零件的过程中，使刀具中心偏移零件轮廓一个刀具半径）。刀具半径补偿的补偿值，一般是由数控机床调整人员，根据加工需要，选择或刃磨好所需刀具，测量出每一把刀具的半径值，通过数控机床的操作面板，在MDI方式下，把半径值输入刀具参数中，编程人员在编制程序时，调用对应的参数即可获得刀具补偿。编制程序过程中，使用规定的指令来调用补偿值。匪缄氰联拌喀佩双献较景镣朗桅从拓垒按队供皆袄檄瘁佯丢紊印别井酌姿第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理根据ISO标准， 当刀具中心轨迹在程序加工前进方向的右侧时，称右刀具半径补偿，用G4

24、2表示；反之称为左刀具半径补偿，用G41表示。G40表示取消刀具半径补偿。刀补撤销刀补撤销刀补建立刀补进行刀补进行刀补建立半婶屯崭礁额订嘶缉负枯妖威房丢代埔肌枚置怎窝酣样订絮跺衬诌靛悔扯第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理在刀具半径补偿过程中，分三个步骤：（1）刀具半径补偿的建立（2）刀具半径补偿的进行（3）刀具半径补偿的撤销党狠梧熄答疚揖踢蹈定坏巷六鳖扯臣延咖写断兼慰举霓治扦漫征郎革甥磅第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理在刀具半径补偿过程中，分三个步骤：（1）刀具半径补偿的建立：刀具从起刀点接近

25、工件，在原来的程序轨迹基础上伸长或缩短一个刀具半径值，即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹距离一个刀具半径值。在该段中，动作指令只能用G00或G01。（2）刀具半径补偿的进行：刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径的距离。在此状态下，G00、G01、G02、G03都可使用。（3）刀具半径补偿的撤销：刀具撤离工件，返回原点。即刀具中心轨迹从与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。此时也只能用G00、G01。围士哲淫尺嫌撂嘛聊淤嗓扬撬誓翱伊腕萍詹叹奢蛛盖名置栏称哄诡臀资砧第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理刀具半径

26、补偿有B功能刀具半径补偿和C功能刀具半径补偿。1、B功能刀具半径补偿B功能刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿， 它仅根据本程序段程序的轮廓尺寸进行刀具半径补偿，计算刀具中心的运动轨迹。而程序段之间的连接处理则需要编程人员在编制程序时进行处理， 即在零件的外拐角处必须人为地编制出附加圆弧加工程序段， 才能实现尖角过渡， 这种方法会使刀具在拐角处停顿， 工艺性差。仙兄颖臃收筑偿炔肘儡在豪蕊搏练蒋坛祖洒搽冒且凉沙刚幕簿巡诽咋撮猩第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理鬼货差钎邵剁卞月否贼苔撑届拳筑蒜景悔宙蹬资墒丢端曝夜喻瘫迢品甘齿第三章现代数控系统第三章现代

27、数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理2、C功能刀具半径补偿B刀补采用了读一段，算一段，再走一段的控制方法，这样，无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本程序段加工轨迹的影响。为解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算本程序段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当修正，得到本段正确加工轨迹，这就是C功能刀具补偿。C功能刀补更为完善，这种方法能根据相邻轮廓段的信息自动处理两个程序段刀具中心轨迹的转换，并自动在转接点处插入过渡圆弧或直线从而避免刀具干涉和断点情况。仗框良捞萄愿擂垢莎悄登惺芦驭孵队傀拟碳昂菲泼疤桅式千意囊声揽

28、苛豁第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理矫仪对帕稻峰姨笼攫矿缉梳命碴俞语存拜攘袁胃赵年时娜衷制墓税圆苗滤第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理当系统启动后，第一个程序段先被读入BS，在BS中算得第一段刀具中心轨迹，被送到CS中暂存后，又将第二个程序段读入BS，算出第二个程序段的刀具中心轨迹。接着对第一、第二两段刀具中心轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对第一段刀具中心轨迹进行修正。修正结束后，顺序地将修正后的第一段刀具中心轨迹由CS送入AS中，第二段刀具中心轨迹由BS送入CS中。然后，由CPU将

29、AS中的内容送到OS中进行插补运算，运算结果送到伺服系统中予以执行。当修正了的第一段刀具中心轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS，随后，又根据BS和CS中的第三、第二段轨迹的连接情况，对CS中的第二程序段的刀具中心轨迹进行修正。依此下去，可见在刀补工作状态，CNC内部总是同时存在三个程序段的信息。谅痊岭俊展处冬枫剪惶炭渝硅丈龄散贤疮对豌丙肉凰匙状淤谩瞳麦俞寅嵌第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理在CNC装置中，处理的基本廓形是直线和圆弧，它们之间的相互连接方式有，直线与直线相接、直线与圆弧相接、圆弧与直线相接、圆弧与圆弧

30、相接。在刀具补偿执行的三个步骤中，都会有转接过渡根据两段程序编制轨迹交接处在零件侧的角度（转接角）的不同， 直线过渡的刀具半径补偿分为以下三类转接过渡方式：（1）180360，缩短型（2）90180，伸长型（3）090，插入型对于轮廓段为圆弧时，只要用其在交点处的切线作为角度定义的对应直线即可。醛衡埃喷吨犁瘫陵拭恋靴抨汀思胜药磕吵菲躯谁瘤渠考联拔拿恐葡筑椒超第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理汤玖撤呛舷陪溶锋扰艺懊牵孜舍磷壬笨犯丧烦溺獭嗅主欢钧坑陈涂矩泅汛第三章现代数控系统第三章现代数控系统（1）刀具半径补偿的建立荧驶六醋忿惫首讣佩砍篙毕革木粟荣

31、韵翠搬铝惦襄蔑税处彬妮锥脖糙岭幼第三章现代数控系统第三章现代数控系统（2）刀具半径补偿的进行菜景孪厚氦踩医芭盗粉棋澈聂署锐岳哟摔靡誊铣韧浦胯多陋呛翱鲸芍讶蛊第三章现代数控系统第三章现代数控系统（3）刀具半径补偿的撤销垫霓牲在芍衙促贴聂所宽蛙仿势迎厦执筋卞床务陇凛烽裤铲图翱棒禄夹拖第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理以数控车床为例进行说明，数控装置控制的是刀架参考点的位置，实际切削时是利用刀尖来完成，刀具长度补偿是用来实现刀尖轨迹与刀架参考点之间的转换。 P为刀尖，F为刀架参考点，假设刀尖圆弧半径为零。利用刀具长度测量装置测出刀尖点相对于刀架参考点

32、的坐标XPF，ZPF，存入刀补内存表中。贤丽后躁蜗兑姐冈遏氨拆赊福询吼雍迭胡够男霞贩滴谆索等迷柳谚潭茬镍第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.3刀具补偿原理零件轮廓轨迹是由刀尖切出的，编程时以刀尖点P来编程，设刀尖P点坐标为（XP，ZP），刀架参考点坐标F（X，Z）可由下式求出：XPF=XP-X ZPF=ZP-Z从而：X =XP- XPF Z =ZP- ZPF弱棵粮简疽筷逝配币铝趟献趴赐羌楼胃榷弛沂枪产遁禾过芬话腐稠熏叼户第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件控制软件功能主要包括译码、刀具补偿、速度计算以及坐标转换、不同

33、编程方法的处理及一些辅助功能的处理译码是把数控加工程序缓冲器中的字符逐个读入，先识别出其中的文字和数字码，然后根据文字码所代表的功能，将后续数字码送到相应译码结果缓冲器单元中。译码工作主要包括代码识别和功能码的解释两大部分。1、代码识别在CNC系统中，代码识别由软件完成。译码程序按顺序将一个个字符与内码数字相比较，若相等则说明输入了该字符，并设置相应标志或转相应处理。怖叭谓缮刷退筐栗厕关带乌碧倒襄肩铸语绅锁界押黎喂励餐氢之瞧拷赌竖第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件烃们种捍挚孤惩坊腆荫曙逗板焊缕吸歹迫涣火笋幕沦搏釜羌撵惑汛慷肌椭第三章现代数控系统第三

34、章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件2、功能码的解释经代码识别设立了各功能码的标志后，然后分别对各功能码进行处理。首先建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器，对于一个具体的CNC系统，译码结果缓冲器的格式和规模是固定不变的。采用的方法是在CNC装置的存储器中划出一块区域， 并为数控加工程序中可能出现的各个功能代码均对应设置一个存储单元， 用于存放对应的数值或特征字，后续处理软件根据需要到相应的存储单元取出数控加工程序信息，并予以执行。坪罕蚤桌恰鹅俭腥十蹦贤两肉迁枝培碟滩锦甘捶萄上汽葵瓢致惟喧拼拂垦第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系

35、统3.4控制软件2、功能码的解释（1）解决存储容量问题：1）各系统的功能要求只是需要其中的一部分，这样就可根据各个CNC系统来设置译码结果缓冲区，从而可大大减少其存储区域。2）由于工艺上的要求，某些G、M代码是不可能出现在一个数控加工程序段中的。这样对于不可能出现在同一程序段中的G、M代码没有必要设置单独的存储空间，可将它们进行合并，然后以不同的特征字加以区分。GA：进给类；GB：暂停；GC：平面选择；GD：刀补类；GE：固定循环类；GF：坐标类型；MA:程序控制；MB:主轴控制；MC：换刀；MD：工具夹紧与松开孟拭钝查召赫硒尸帝塔寐涕奋九浸翰巡杯胁详屿该炒减皇舱骨爆硝芬横龙第三章现代数控系统

36、第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件2、功能码的解释（2）数控加工程序诊断程序数控加工诊断程序主要完成对加工程序的诊断和报警任务。诊断程序一般能够对数控加工程序中的语法错误和逻辑错误进行检查。语法错误：某个功能码的错误，如系统不能识别的功能代码、坐标值代码后的数据超越机床的行程、S、F代码后的数值超出规定范围、T代码后的刀具号不合法等逻辑错误：同一数控加工程序出现功能代码之间的相互排斥、互相矛盾的错误，如一个程序段出现同组的G、M代码、尺寸互相矛盾等。僵套佑贱絮斥盗它纪歹遭丈饿进昂糯竞剥面足惮土祭浊复戈怯鞭导例纺赵第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（

37、CNC）系统3.4控制软件爵津结米侣坞仲殿增天叉深姑页肌畦凡秩碍囱梯嫉戏擞敦埠虱密合甥呀禾第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件对于任何一个数控机床来说，都要求能够对进给速度进行控制，它不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。按照加工工艺的需要，进给速度的给定一般是将所需的进给速度用F代码编入程序。对于不同材料的零件，需根据切削速度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，选择合适的进给速度。在进给过程中，还可能发生各种不能确定或没有意料到的情况，需要随时改变进给速度，因此还应有操作者可以手动调节进给速度的功能。数

38、控系统能提供足够的速度范围和灵活的指定方法。 另外，在机床加工过程中，由于进给状态的变化，如起动、升速、降速和停止，为了防止产生冲击、失步、超程或振荡等，保证运动平稳和准确定位，必须按一定规律完成升速和降速的过程。 晓乳摄央写橙燎薄示变栈触死缎漠似筐离洒蕴位率报佛论谎挥叛又臣趴晦第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件1、稳态速度和瞬时速度稳态速度fs，就是系统处于稳定进给状态时，每插补一次（一个插补周期）的进给量（mm）。K速度系数；T插补周期（ms）；F编程进给速度，即指令速度（mm/min）瞬时速度fi，即系统在每个插补周期的进给量。当系统处于稳定

39、进给状态时，瞬时速度fi=fs，当系统处于加速（或减速）状态时，fifs（或fifs）。拟必追跨乐洲羞摆悼搀野碉减豫掩允组粤辟页褂淬球檀仆兜呵下瞥花纠噪第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件2、前加减速控制在插补前进行加减速控制，其优点是只对编程进给速度F进行控制，不影响实际插补输出的位置精度，但需要预测加减速点。现以直线加减速说明其计算方法。线性加减速的加速度可按下式计算： 式中 F进给速度（mm/min）；t加速时间（ms）；加速度（um/(ms)2）每加/减速一次，瞬时速度为：尚数娃怯埋删踩菏封妹裸敦爸巷奸仰删波稿瞒于腿挝化诊愚以靳建植益糕第三章

40、现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件当上一个插补周期瞬时进给速度fi大于当前稳定速度fs时，则要减速。减速时，首先计算出减速区域长度S，当稳定速度fs和设定的加速度确定后，S可由下式求得：板随颈固拐吗昼杏很游硬博赚铜位碑喀昆险祥侨兰参重喝愿益蓄寿味莲贴第三章现代数控系统第三章现代数控系统目脉介豌熏铀舞跋诞依眷晦关境险嘉涛乡抱刮舜梨崖馋呛臣姑卿膘疏吭院第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件3、后加减速控制在插补后进行加减速控制，其优点是对各坐标轴的速度分别进行控制，不需要预测减速点，但各坐标轴实际的合成位置不准确。（

41、1）指数加减速控制算法指数加减速控制的目的是将起动或停止时的速度突变变成随时间按指数规律加速或减速加速匀速减速掀突赘漏阅石吭畜盘纫茫沽驭痰课超画帐乳跃玄框倘轿瓣锅张虚镀盔聘巳第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件（2）直线加减速控制算法挥夜嚷鸿偶掏赡晌投岗函孵奖欢傀卧键票僻虞奶哭士店熙咐报董钧匀菠吭第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件G92设定工件零点，但数控系统内部仍按照机床零点进行位置计算。G92后面的坐标值为零：表示对应坐标轴的当前位置为工件零点；G92后面的坐标值非零时：其值为坐标轴的当前位置离所设置

42、的工件零点的实际距离。G99撤销G92设置的零点。疟哆刑辙街畴我埂毙挛先亩仙凶邓莆绸聪锻谆衷资茁匡枉恐契瞳戍颐柿聂第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.4控制软件G90：绝对值编程方式G91：增量值编程方法，但CNC内部都以绝对值方式进行处理。百琐厘抑陌母力谷颤讯楚猿础训荣邵豹缕送痢察鼻肯守趟坚暮小诵衅榆主第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）”的产生是为了适应汽车制造业加工流水线，而出现的控制装置，当时只是用来取代继电接触器

43、控制，功能只限于逻辑运算、计时、计数功能。随着计算机的发展，1980年正式命名为可编程序控制器。定义为：是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。聂咐秋拓棚逗中匈焦寞畸撮凰瘫胜瞪循酉涣最体颠丛膊顺槽错芍紊碑嫡孕第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器1、可编程序控制器的组成替令染件狠林

44、刑淑姥锰中饥目婉拣童宪致炊颇缨疚喀徒渭挖程糯燎冀撬饲第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器2、可编程序控制器的特点（1）可靠性高（2）编程简单（3）灵活性好（4）直接驱动负载能力强（5）便于实现机电一体化曰尾慕杀知契殿伤迫尝传忱崇遭院鲜岿篇徽刑芍庶榆糙向贪具检飞崇岿横第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器3、可编程序控制器的工作过程PLC的工作过程一般采用循环扫描顺序执行的工作方式。其工作过程主要包括自诊断程序、编程器处理、网络处理、用户程序处理、超时检查和出错处理六个模块。辑某河盯溶驹陋了私预跑炽

45、设择楼层键疏打痉蹄佩肩僵踪波暗掂膘葡山胖第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器用户程序处理是PLC的基本功能，可分为输入采样、程序执行、输出刷新。七雇玲筋锗斤沉吏漓绎座拴瑶叹简惹饵份尿式环盗咏氢哭差零钦织墒郑抹第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器1、PLC常用的编程语言的类型PLC常见的编程语言有梯形图、指令语言、系统流程图三种。（1）梯形图语言梯形图是各种PLC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。1）梯形图中的符号触点符号输出符号数据

46、处理符号逻辑电源符号谗诗堕吭吨沛伊芬愧赞想咨口事沟胶庭稽晌袍灰蜀娥誊肢柄瘩缓沾陶矗践第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器2）逻辑运算的梯形图表示“与”运算：触点间的串联“或”运算：触点间的并联“非”运算：常闭触点即是常开触点的非运算构办捕喻眉抗传辉预楷杜厄巍鄙吸母告肾婿棋腑马盲额园搔沙勿疮饱杆笛第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（2）指令语言指令语言在形式上类似于计算机汇编语言。它是用指令的助记符来编程，通常一条指令操作码和操作数组成。操作码用来指定所完成的功能，操作数用于指定取什么地址或数据

47、进行指令操作。（3）系统流程图它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的表图，是一种通用的技术语言。三种编程语言中的部分指令可以相互转换。苇才媚汀罗婴樟夸页内教取株朽已砰柞擦珠皆凛屈煎澡卫贰沼方纽楞痞蝶第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器2、PLC的基本指令以立石公司的梯形图为例，说明PLC的基本逻辑指令功能。（1）取指令（LOAD）LD：逻辑操作开始指令。用于常开接点与母线连接，每一个以常开接点开始的逻辑行都使用这条指令。LDNOT：负逻辑操作开始指令。用于常闭接点与母线连接，每一个以常闭接点开始的逻辑行都使用这条指令。（2）输出指令（OUT）

48、用于输出逻辑运算的结果，即用逻辑运算的结果去驱动一个指定继电器的线圈，该继电器可以是输出继电器Y，也可以是辅助继电器M。淡颤护通饮多榆朔谣砸家惺午婿聚茁能冶戍骆谦谍拘刘颈已钝少稼冈革头第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器0000LD X0000001OUTY0000002LD-NOTX0010003OUTY001诅犯弦砌前沾匡彻鉴疟咸阁追姚枉喷况爸奖达腮正松竿批够辉卵萍阂恃愤第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（3）“与”指令（AND）AND用于常开接点的串联，完成逻辑“与”运算。AND NOT

49、用于常闭接点的串联，完成逻辑“与非”运算。0000LD-NOTX0000001ANDX0010002OUTX0010003LDX1020004AND-NOTY0000005OUTY001沙淹蜒窄秀骑姆钢迸年烁骂廖驻载订魏疚擎散豹伦棕拙翅没啄酌汀崩孽傅第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（4）“或”指令（OR）OR用于常开接点的并联，完成逻辑“或”运算。OR NOT用于常闭接点的并联，完成逻辑“或非”运算。0000LD-NOTX0000001ORX0010002OR-NOTX0020003OUTY000盼掣愉旨托拓萧翌棉斩臭陈稽呜叹铆痈毕沛旅檀盼

50、势瑞荡羊铸缔垮嘱帜巧第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（5）“与括号”指令（AND-LD）用于接点组（接点块）的串联，每一接点块都从LD或LD-NOT指令开始操作。AND-LD指令独立使用，后面没有任何数据。0000LDX1000001ORX1020002LDX1010003OR-NOTX1030004AND-LD0005OUTY000摆逃衣荤钢聂节梭决列萝孵茨错斡懒痊陇帅诅元誓赂奸暴匹炸峙岭劳和总第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（6）“或括号”指令（OR-LD）用于接点组（接点块）的并联

51、，每一接点块都从LD或LD-NOT指令开始操作。OR-LD指令独立使用，后面没有任何数据。0000LDX0000001ANDX0010002LDX0020003ANDX1030004OR-LD0005OUTY050栋旱哆芳赞锹朱硫怖相桌涝定弱恃潘叠附砖让怨岛泌儡驹厉私熟弯钵不善第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（7）定时器指令PLC要求实现与时间相关量的控制所设定的功能，相当于时间继电器，也有线圈、常开触点和常闭触点。0000LDX0000001ANDX0010002TIM010003#01500004LDTIM010005OUTY050喘裹

52、乾狱倘五腐灿庶奴蹿晤记乒痹架涉德渴狈噬腹霹秦室括鸵恍酒什欺瞻第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（8）计数器指令0000LDX0000001LDX0010002CNT010003#00030004LDCNT010005OUTY050喘诚扳抖战玲佬荒悬窍捣营萝坐像胜氓镀雪躯颈凳操打椿咀八膀哈泵瘫哩第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（9）移位寄存器指令在每个移位脉冲信号的控制下，指定通道内的数据由低位向高位移动一位。指令语句：SFT汕该锦佩寇贷乘瘪奴有茅挨奔恶泊钩挺羞挎糯哇放溅坞植奄圾怯堪渐袜瞬第

53、三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器（10）主控指令在控制过程中，遇到几个线圈同时受一个接点或者一组接点的控制，即受到公共逻辑条件的控制，叫着主控。IL主控开始指令。用于公共逻辑条件控制多个线圈ILC主控结束指令。用于主控结束时返回母线 0000LDX0000001IL0002LDX0010003OUTY0000004LDX0020005IL0006LDX0030007OUTY0010008LD-NOT X0040009OUTY0020010ILC0011ILC盔袱擅码青悟咱厅穆芋据皂潞憾牢搂政捌焰敦踏佰朵砷旅钠响墟扒泼捶开第三章现代数控系统第三

54、章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器M03 S1000G00 X100 Y100坐坐标轴运运动的位置控制的位置控制 由伺服由伺服驱动系系统完成。完成。加工加工过程的程的顺序控制序控制 由可由可编程控制器完成。程控制器完成。羔憎冉店方独苫社上韦枝划泛咳峨梦肾课香动规肺饰存雾腾侣蛋筷土珍惹第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器1、数控机床使用的PLC类型分内装型PLC和独立型PLC两类羞算盈柱节卸异冕遁擅丑凹味尝诸寡措数衅眼验或器钾互芳哺靳势者产中第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编

55、程序控制器1、数控机床使用的PLC类型分内装型PLC和独立型PLC两类考川敌予校慕钱婉招眺声硫洛记卤契虚霉卸岭渡盲廷窖狮驼攻沂曳惹吠慧第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器2、PLC和CNC、MT（机床）之间的信息交换PLC处于CNC和机床之间，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。PLC与CNC侧：CNC PLC：M、S、T功能PLC CNC：M、S、T功能应答及各坐标的机床基准点信息PLC与MT侧（机床侧）PLC MT：控制执行元件的信息、运动部件状态的信号、故障信号MT PLC：操作面板及床身上各开关、按钮的信息泌妙释扁缠未虑凳快湍窿疏豫雷趣柔

56、雕片难也堡慕晦兹幢澳枉肺真在餐尝第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器3、主轴定向控制梯形图举例说明（1）初始状态AUTOM19M06RSTORCMORCMORARTMR 203T1T1R14.5sORCM: 主轴定向继电器ORAR:定向到位信号R1：定向超时报警线圈姬池选泽照脚妹赂阐律胺执狮逢枪粗障椎破仟寒帘庆自亨篇斑专大砧循会第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器3、主轴定向控制梯形图举例说明（2）开始执行M19定向指令ORCM: 主轴定向继电器ORAR:定向到位信号R1：定向超时报警线圈AUT

57、OM19M06RSTORCMORCMORARTMR 203T1T1R14.5s灵窿糠兽久敷嘘沈池镊挞苹孽粹嘛含溢挽峻福磅蛙矛豢功朔嚷浊赴梦袋酚第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器3、主轴定向控制梯形图举例说明（3）定向正常完成ORCM: 主轴定向继电器ORAR:定向到位信号R1：定向超时报警线圈AUTOM19M06RSTORCMORCMORARTMR 203T1T1R14.5s处哎差末课造圾信入虑叮男渭浅匿裕坛派炊喝谱循帘逗精铱拈咖葡昏咕青第三章现代数控系统第三章现代数控系统第三章 现代数控（CNC）系统3.5可编程序控制器3、主轴定向控制梯形图举例说明（4）定向超时ORCM: 主轴定向继电器ORAR:定向到位信号R1：定向超时报警线圈AUTOM19M06RSTORCMORCMORARTMR 203T1T1R14.5s囚敞滥号牛抑访藏悼哑易涅兴亿招贩装普敞引淹舷皂硬菱甚贸玄刊胡倪粒第三章现代数控系统第三章现代数控系统