數(shù)控加工編程基礎(chǔ).ppt

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1、第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 1.1 數(shù) 控 加 工 概 述 1.2 數(shù) 控 系 統(tǒng) 控 制 原 理 1.3 數(shù) 控 機(jī) 床 及 其 坐 標(biāo) 系 統(tǒng) 1.4 數(shù) 控 編 程 基 礎(chǔ) 1.5 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 處 理 1.6 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 指 令 和 工 藝 文 件 思 考 與 練 習(xí) 題 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.1 數(shù) 控 加 工 概 述1.1.1 數(shù) 控 加 工 原 理 和 特 點(diǎn) 1 數(shù) 控 加 工 原 理 采 用

2、數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 零 件 時(shí) ， 只 需 要 將 零 件 圖 形 和工 藝 參 數(shù) 、 加 工 步 驟 等 以 數(shù) 字 信 息 的 形 式 ， 編 成 程 序代 碼 輸 入 到 機(jī) 床 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 再 由 其 進(jìn) 行 運(yùn) 算 處 理 后轉(zhuǎn) 成 驅(qū) 動(dòng) 伺 服 機(jī) 構(gòu) 的 指 令 信 號(hào) ， 從 而 控 制 機(jī) 床 各 部 件協(xié) 調(diào) 動(dòng) 作 ， 自 動(dòng) 地 加 工 出 零 件 來 。 當(dāng) 更 換 加 工 對(duì) 象 時(shí) ，只 需 要 重 新 編 寫 程 序 代 碼 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束數(shù) 控 加 工 的 原 理 如 圖

3、 1-1所 示 。數(shù)值計(jì)算 程序校核工藝分析 制備控制介質(zhì)編程序清單零件圖紙 輸入裝置 工作臺(tái)數(shù)控裝置 輸出裝置伺服機(jī)構(gòu) 毛坯工件編程部分 機(jī)床控制部分圖 1-1 數(shù) 控 加 工 原 理 框 圖 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 從 圖 1-1可 以 看 出 ， 數(shù) 控 加 工 過 程 總 體 上 可 分為 數(shù) 控 程 序 編 制 和 機(jī) 床 加 工 控 制 兩 大 部 分 。 數(shù) 控 機(jī) 床 的 控 制 系 統(tǒng) 一 般 都 能 按 照 數(shù) 字 程 序指 令 控 制 機(jī) 床 實(shí) 現(xiàn) 主 軸 自 動(dòng) 啟 停 、 換 向 和 變 速 ，能 自 動(dòng) 控

4、 制 進(jìn) 給 速 度 、 方 向 和 加 工 路 線 ， 進(jìn) 行 加工 ， 能 選 擇 刀 具 并 根 據(jù) 刀 具 尺 寸 調(diào) 整 吃 刀 量 及 行走 軌 跡 ， 能 完 成 加 工 中 所 需 要 的 各 種 輔 助 動(dòng) 作 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 2 數(shù) 控 加 工 的 特 點(diǎn) (2) 對(duì) 加 工 對(duì) 象 的 適 應(yīng) 性 強(qiáng) 。 改 變 加 工 對(duì) 象 時(shí) ， 除了 更 換 刀 具 和 解 決 毛 坯 裝 夾 方 式 外 ， 只 需 重 新 編 程 即 可 。 (1) 自 動(dòng) 化 程 度 高 ， 具 有 很 高 的 生 產(chǎn) 效

5、 率 。 除 手 工裝 夾 毛 坯 外 ， 其 余 全 部 加 工 過 程 都 可 由 數(shù) 控 機(jī) 床 自 動(dòng)完 成 。 (3) 加 工 精 度 高 ， 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 。 加 工 尺 寸 精 度 在0.005 0.01 mm之 間 ， 不 受 零 件 復(fù) 雜 程 度 的 影 響 。 (4) 易 于 建 立 與 計(jì) 算 機(jī) 間 的 通 信 聯(lián) 絡(luò) ， 容 易 實(shí) 現(xiàn) 群 控 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.1.2 數(shù) 控 加 工 常 用 術(shù) 語 1 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 加 工 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 時(shí) 的 橫 向 、 縱 向 等 進(jìn) 給 量

6、 都 是 以 坐標(biāo) 數(shù) 據(jù) 來 進(jìn) 行 控 制 的 。 像 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 線 切 割 機(jī) 床等 是 屬 于 兩 坐 標(biāo) 控 制 的 ， 數(shù) 控 銑 床 則 是 三 坐 標(biāo) 控 制 的(如 圖 1-2所 示 )， 還 有 四 坐 標(biāo) 軸 、 五 坐 標(biāo) 軸 甚 至 更 多 的坐 標(biāo) 軸 控 制 的 加 工 中 心 等 。 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 加 工 是 指 數(shù) 控 機(jī) 床 的 幾 個(gè) 坐 標(biāo) 軸 能 夠 同時(shí) 進(jìn) 行 移 動(dòng) ， 從 而 獲 得 平 面 直 線 、 平 面 圓 弧 、 空 間 直線 和 空 間 螺 旋 線 等 復(fù) 雜 加 工 軌 跡 的 能 力 (如 圖 1-3所 示

7、)。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-2 數(shù) 控 機(jī) 床 的 控 制 坐 標(biāo) 數(shù)(a) 兩 坐 標(biāo) 數(shù) 控 車 床 ； (b) 三 坐 標(biāo) 數(shù) 控 銑 床 X X Z Z Y 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-3 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 加 工 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 2 脈 沖 當(dāng) 量 、 進(jìn) 給 速 度 與 速 度 修 調(diào) 數(shù) 控 機(jī) 床 各 軸 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 、 伺 服 電 機(jī) 或 直 線 電機(jī) 驅(qū) 動(dòng) ， 是 用 數(shù)

8、字 脈 沖 信 號(hào) 進(jìn) 行 控 制 的 。 每 發(fā) 送 一 個(gè)脈 沖 ， 電 機(jī) 就 轉(zhuǎn) 過 一 個(gè) 特 定 的 角 度 ， 通 過 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 或直 接 帶 動(dòng) 絲 杠 ， 從 而 驅(qū) 動(dòng) 與 螺 母 副 連 結(jié) 的 工 作 臺(tái) 移 動(dòng)一 個(gè) 微 小 的 距 離 。 單 位 脈 沖 作 用 下 工 作 臺(tái) 移 動(dòng) 的 距 離 就 稱 之 為 脈 沖當(dāng) 量 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 手 動(dòng) 操 作 時(shí) 數(shù) 控 坐 標(biāo) 軸 的 移 動(dòng) 通 常 是 采 用 按 鍵 觸發(fā) 或 采 用 手 搖 脈 沖 發(fā) 生 器 (手 輪 方 式 )產(chǎn)

9、生 脈 沖 的 ， 采用 倍 頻 技 術(shù) 可 以 使 觸 發(fā) 一 次 的 移 動(dòng) 量 分 別 為 0.001 mm、0.01 mm、 0.1 mm、 1 mm等 多 種 控 制 方 式 ， 相 當(dāng) 于 觸發(fā) 一 次 分 別 產(chǎn) 生 1、 10、 100、 1000個(gè) 脈 沖 。 進(jìn) 給 速 度 是 指 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 坐 標(biāo) 軸 移 動(dòng) 的 距 離 ， 也 即是 切 削 加 工 時(shí) 刀 具 相 對(duì) 于 工 件 的 移 動(dòng) 速 度 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 如 某 步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 的 數(shù) 控 軸 ， 其 脈 沖 當(dāng) 量 為

10、0.002 mm， 若 數(shù) 控 裝 置 在 0.5分 鐘 內(nèi) 發(fā) 送 出 20 000個(gè) 進(jìn) 給 指 令脈 沖 ， 那 么 其 進(jìn) 給 速 度 應(yīng) 為 ： 20 000 0.002/0.5=80 mm/min。 加 工 時(shí) 的 進(jìn) 給 速 度 由 程 序 代 碼 中 的 F指 令 控 制 ， 但實(shí) 際 進(jìn) 給 速 度 還 是 可 以 根 據(jù) 需 要 作 適 當(dāng) 調(diào) 整 的 ， 這 就是 進(jìn) 給 速 度 修 調(diào) 。 修 調(diào) 是 按 倍 率 來 進(jìn) 行 計(jì) 算 的 ， 如 程序 中 指 令 為 F80， 修 調(diào) 倍 率 調(diào) 在 80%擋 上 ， 則 實(shí) 際 進(jìn) 給速 度 為 80 80%=64 m

11、m/min。 同 樣 地 ， 有 些 數(shù) 控 機(jī) 床的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 也 可 以 根 據(jù) 需 要 進(jìn) 行 調(diào) 整 ， 那 就 是 主 軸 轉(zhuǎn)速 修 調(diào) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 3 插 補(bǔ) 與 刀 補(bǔ) 如 圖 1-4(a)、 (b)所 示 ， 各 軸 就 以 趨 近 這 些 點(diǎn) 為 目 標(biāo)實(shí) 施 配 合 移 動(dòng) ， 這 就 稱 之 為 插 補(bǔ) 。 這 種 計(jì) 算 插 補(bǔ) 點(diǎn) 的運(yùn) 算 稱 為 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 。 刀心軌跡編程軌跡刀具0 Y BR XA0 1 2 3 4 51234 XAY (a) (b) (c)刀具半徑 第 1章 數(shù)

12、 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 刀 補(bǔ) 是 指 數(shù) 控 加 工 中 的 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 和 刀 具 長(zhǎng) 度補(bǔ) 償 功 能 。 刀心軌跡編程軌跡刀具0 Y BR XA0 1 2 3 4 51234 XAY (a) (b) (c)刀具半徑 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.1.3 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 的 發(fā) 展 1 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 的 發(fā) 展 歷 程 1949年 美 國(guó) 研 制 出 能 進(jìn) 行 三 軸 控 制 的 數(shù) 控 銑 床 樣機(jī) ， 取 名 “ Numerical Control”。

13、1953年 開 發(fā) 出 只 需 確 定 零 件 輪 廓 、 指 定 切 削 路 線 ，即 可 生 成 NC程 序 的 自 動(dòng) 編 程 語 言 。 1959年 美 國(guó) K&T公 司 開 發(fā) 成 功 了 帶 刀 庫(kù) ， 能 自 動(dòng)進(jìn) 行 刀 具 交 換 ， 一 次 裝 夾 中 即 能 進(jìn) 行 多 種 加 工 功 能 的數(shù) 控 機(jī) 床 ， 這 就 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 新 種 類 加 工 中 心 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 1968年 英 國(guó) 首 次 推 出 柔 性 制 造 系 統(tǒng) FMS。 1974年 微 處 理 器 開 始 用 于 機(jī)

14、床 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 ， 從此 CNC快 速 發(fā) 展 。 1976年 美 國(guó) Lockhead公 司 開 始 使 用 圖 像 編 程 。 利用 CAD(計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) )繪 出 加 工 零 件 的 模 型 ， 在 顯示 器 上 “ 指 點(diǎn) ” 被 加 工 的 部 位 ， 輸 入 所 需 的 工 藝 參 數(shù) ，即 可 由 計(jì) 算 機(jī) 自 動(dòng) 計(jì) 算 刀 具 路 徑 ， 模 擬 加 工 狀 態(tài) ， 獲得 NC程 序 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 DNC(直 接 數(shù) 控 ) 是 使 用 一 臺(tái) 通 用 計(jì) 算 機(jī) ， 直 接

15、控制 和 管 理 一 群 數(shù) 控 機(jī) 床 及 數(shù) 控 加 工 中 心 ， 進(jìn) 行 多 品 種 、多 工 序 的 自 動(dòng) 加 工 。 DNC群 控 技 術(shù) 是 FMS柔 性 制 造 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) ， 現(xiàn) 代數(shù) 控 機(jī) 床 上 的 DNC接 口 就 是 機(jī) 床 數(shù) 控 裝 置 與 通 用 計(jì) 算機(jī) 之 間 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 傳 送 及 通 訊 控 制 用 的 ， 也 是 數(shù) 控 機(jī) 床之 間 實(shí) 現(xiàn) 通 訊 用 的 接 口 。 隨 著 DNC數(shù) 控 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，數(shù) 控 機(jī) 床 已 成 為 無 人 控 制 工 廠 的 基 本 組 成 單 元 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ)

16、 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 我 國(guó) 在 20世 紀(jì) 70年 代 初 期 ， 當(dāng) 時(shí) 是 采 用 分 立 元 件 ，性 能 不 穩(wěn) 定 ， 可 靠 性 差 。 1980年 在 引 進(jìn) 、 消 化 、 吸 收 國(guó) 外 先 進(jìn) 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ)上 ， 北 京 機(jī) 床 研 究 所 又 開 發(fā) 出 BS03經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 和BS04全 功 能 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 航 天 部 706所 研 制 出 MNC864數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 20世 紀(jì) 90年 代 末 ， 華 中 數(shù) 控 自 主 開 發(fā) 出 基 于 PC-NC的 HNC數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 達(dá) 到 了 國(guó) 際 先 進(jìn) 水 平 ， 加

17、 大 了 我 國(guó) 數(shù)控 機(jī) 床 在 國(guó) 際 上 的 競(jìng) 爭(zhēng) 力 度 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 現(xiàn) 代 數(shù) 控 加 工 正 在 向 高 速 化 、 高 精 度 化 、 高 柔 性 化 、高 一 體 化 、 網(wǎng) 絡(luò) 化 和 智 能 化 等 方 向 發(fā) 展 。 1) 高 速 切 削 2 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 的 發(fā) 展 方 向 2) 高 精 度 控 制 它 包 括 機(jī) 床 制 造 的 幾 何 精 度 和 機(jī) 床 使 用 的 加 工 精度 控 制 兩 方 面 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)

18、束 3) 高 柔 性 化 柔 性 是 指 機(jī) 床 適 應(yīng) 加 工 對(duì) 象 變 化 的 能 力 。4) 高 一 體 化CNC系 統(tǒng) 與 加 工 過 程 作 為 一 個(gè) 整 體 ， 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 電 光 聲 綜 合控 制 。5) 網(wǎng) 絡(luò) 化 實(shí) 現(xiàn) 多 種 通 訊 協(xié) 議 ， 既 滿 足 單 機(jī) 需 要 ， 又 能 滿 足FMS(柔 性 制 造 系 統(tǒng) )、 CIMS(計(jì) 算 機(jī) 集 成 制 造 系 統(tǒng) )對(duì) 基層 設(shè) 備 的 要 求 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 6) 智 能 化 21世 紀(jì) 的 CNC系 統(tǒng) 將 是 一 個(gè) 高 度 智 能

19、化 的 系 統(tǒng) 。具 體 是 指 系 統(tǒng) 應(yīng) 在 局 部 或 全 部 實(shí) 現(xiàn) 加 工 過 程 的 自 適 應(yīng) 、自 診 斷 和 自 調(diào) 整 ； 多 媒 體 人 機(jī) 接 口 使 用 戶 操 作 簡(jiǎn) 單 ，智 能 編 程 使 編 程 更 加 直 觀 ， 可 使 用 自 然 語 言 編 程 ； 加工 數(shù) 據(jù) 的 自 生 成 及 智 能 數(shù) 據(jù) 庫(kù) ； 智 能 監(jiān) 控 ； 采 用 專 家系 統(tǒng) 以 降 低 對(duì) 操 作 者 的 要 求 等 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.2 數(shù) 控 系 統(tǒng) 控 制 原 理1.2.1 CNC硬 件 組 成 與 控 制

20、 原 理 CNC即 計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 控 系 統(tǒng) (Computerized Numerical Control)的 縮 寫 ， 它 是 在 硬 線 數(shù) 控 (NC)系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 發(fā)展 起 來 的 ， 由 一 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī) 完 成 早 期 NC機(jī) 床 數(shù) 控 裝 置 的所 有 功 能 ， 并 用 存 儲(chǔ) 器 實(shí) 現(xiàn) 了 零 件 加 工 程 序 的 存 儲(chǔ) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 圖 1-5是 小 型 計(jì) 算 機(jī) CNC系 統(tǒng) 構(gòu) 成 。 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 核心 是 計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 字 控 制 裝 置 ， 即 CNC裝 置

21、 。 它 由 硬 件 (數(shù)控 系 統(tǒng) 本 體 器 件 )和 軟 件 (系 統(tǒng) 控 制 程 序 如 編 譯 、 中 斷 、診 斷 、 管 理 、 刀 補(bǔ) 和 插 補(bǔ) 等 )組 成 。 系 統(tǒng) 中 的 一 種 功 能 ，可 用 硬 件 電 路 實(shí) 現(xiàn) ， 也 可 用 軟 件 實(shí) 現(xiàn) 。 新 一 代 的 CNC系 統(tǒng) ， 大 都 采 用 軟 件 來 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 絕 大 部 分 功 能 。要 增 加 或 更 新 系 統(tǒng) 功 能 時(shí) ， 則 只 需 要 更 換 控 制 軟 件 即可 ， 因 此 ， CNC系 統(tǒng) 較 之 NC系 統(tǒng) 具 有 更 好 的 通 用 性 和靈 活 性 。 第 1

22、章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-5 CNC系 統(tǒng) 構(gòu) 成程序 輸入設(shè)備輸出設(shè)備 可編程控制器(PLC) 主軸控制單元 主軸電機(jī)速度控制單元 進(jìn)給電機(jī)位置檢測(cè)器 機(jī)床CNC裝置控制軟件(軟件功能)硬件電路(硬件功能) 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 圖 1-6是 典 型 的 微 處 理 器 數(shù) 控 系 統(tǒng) 框 圖 。 其 各 組 成 部分 功 用 如 下 所 述 ： (1) 微 處 理 器 CPU及 其 總 線 。 它 是 CNC裝 置 的 核 心 ，由 運(yùn) 算 器 及 控 制 器 兩 大 部 分

23、 組 成 。 運(yùn) 算 器 負(fù) 責(zé) 數(shù) 據(jù) 運(yùn) 算 ；而 控 制 器 則 是 將 存 儲(chǔ) 器 中 的 程 序 指 令 進(jìn) 行 譯 碼 并 向 CNC裝置 的 各 部 分 發(fā) 出 執(zhí) 行 操 作 的 控 制 信 號(hào) ， 且 根 據(jù) 所 接 收 的 反饋 信 息 決 定 下 一 步 的 命 令 操 作 。 總 線 則 是 由 物 理 導(dǎo) 線 構(gòu) 成的 ， 分 成 數(shù) 據(jù) 線 、 地 址 線 和 控 制 線 等 三 組 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-6 微 處 理 器 數(shù) 控 系 統(tǒng) 框 圖EPROM存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸入輸出I/O接口

24、PLC接口 手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入/顯示單元接口紙帶輸入/穿孔輸出接口位置控制單元模擬主軸輸出 CRT穿孔機(jī)放大器 M數(shù)模轉(zhuǎn)換 速度控制單元CPU輔助控制機(jī)床強(qiáng)電柜存 儲(chǔ)零件程序存 儲(chǔ)控制軟件 總線 操作面板和顯示器讀帶機(jī) 紙帶電機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換 測(cè)速位置檢測(cè)主軸 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (2) 存 儲(chǔ) 器 。 它 用 以 存 放 CNC裝 置 的 數(shù) 據(jù) 、 參 數(shù) 和 程序 。 它 包 括 存 放 系 統(tǒng) 控 制 軟 件 的 只 讀 存 儲(chǔ) 器 EPROM和 存放 中 間 運(yùn) 算 結(jié) 果 的 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 RAM和 存 放 零 件 加

25、 工程 序 信 息 的 磁 泡 存 儲(chǔ) 器 或 帶 后 備 電 池 的 CMOS RAM。 (3) MDI/CRT接 口 。 MDI即 手 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 輸 入 單 元 ， CRT為 顯 示 器 。 由 數(shù) 控 操 作 面 板 上 的 鍵 盤 輸 入 、 修 改 數(shù) 控 程序 和 設(shè) 定 加 工 數(shù) 據(jù) ， 同 時(shí) 通 過 CRT顯 示 出 來 。 CRT常 用于 顯 示 字 符 或 圖 形 信 息 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (4) 輸 入 裝 置 (紙 帶 讀 入 和 穿 孔 輸 出 接 口 )。 光 電 閱讀 機(jī) 可 將 由 其 他

26、 紙 帶 鑿 孔 機(jī) 所 制 作 的 紙 帶 上 的 程 序 信息 讀 入 到 CNC裝 置 中 ， 可 直 接 用 于 控 制 加 工 或 將 程 序轉(zhuǎn) 存 到 存 儲(chǔ) 器 中 。 有 的 機(jī) 床 還 備 有 穿 孔 輸 出 的 紙 帶 鑿孔 機(jī) ， 可 將 本 機(jī) 上 編 好 的 程 序 制 成 紙 帶 ， 用 于 其 他 數(shù)控 系 統(tǒng) 中 。 紙 帶 輸 入 /輸 出 曾 經(jīng) 是 數(shù) 控 機(jī) 床 和 其 他 計(jì) 算機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 交 換 信 息 的 主 要 媒 介 。 也 有 的 機(jī) 床 采 用 磁帶 機(jī) 或 磁 盤 驅(qū) 動(dòng) 器 等 媒 介 ， 較 之 紙 帶 輸 入 /輸 出 更

27、方 便 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (5) 數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 (I/O)接 口 。 它 是 CNC裝 置 和 機(jī) 床 驅(qū)動(dòng) 部 件 之 間 來 往 傳 遞 信 息 的 接 口 ， 主 要 用 于 接 收 機(jī) 械 操 作面 板 上 的 各 種 開 關(guān) 、 按 鈕 以 及 機(jī) 床 上 各 行 程 限 位 開 關(guān) 等 信號(hào) ； 或 將 CNC裝 置 發(fā) 出 的 控 制 信 號(hào) 送 到 強(qiáng) 電 柜 ， 以 及 將 各工 作 狀 態(tài) 指 示 燈 信 號(hào) 送 到 操 作 面 板 等 。 (6) 位 置 控 制 及 主 軸 控 制 。 它 將

28、 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 后 的 坐 標(biāo) 位置 與 位 置 檢 測(cè) 器 測(cè) 得 的 實(shí) 際 位 置 值 進(jìn) 行 比 較 、 放 大 后 得 到速 度 控 制 指 令 ， 去 控 制 速 度 控 制 單 元 ， 驅(qū) 動(dòng) 進(jìn) 給 電 機(jī) ， 修正 進(jìn) 給 誤 差 ， 保 證 精 度 ， 主 要 在 閉 環(huán) 或 半 閉 環(huán) 數(shù) 控 機(jī) 床 上使 用 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (7) 可 編 程 控 制 器 (PLC)接 口 。 它 用 來 代 替 傳 統(tǒng) 機(jī) 床 強(qiáng) 電 部 分的 繼 電 器 控 制 ， 利 用 邏 輯 運(yùn) 算 實(shí) 現(xiàn) 各 種 開

29、關(guān) 量 的 控 制 。 當(dāng) 操 作 者 按 下 機(jī) 床 操 作 面 板 上 的 “ 循 環(huán) 啟 動(dòng) ” 按 鈕 后 ，就 向 CNC裝 置 發(fā) 出 中 斷 請(qǐng) 求 。 一 旦 CNC裝 置 所 處 狀 態(tài) 符 合啟 動(dòng) 條 件 ， 則 CNC裝 置 就 響 應(yīng) 中 斷 ， 控 制 程 序 轉(zhuǎn) 入 相 應(yīng) 的控 制 機(jī) 床 運(yùn) 動(dòng) 的 中 斷 服 務(wù) 程 序 。 進(jìn) 行 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 ， 逐 段 計(jì) 算出 各 軸 的 進(jìn) 給 速 度 、 插 補(bǔ) 軌 跡 等 ， 并 將 結(jié) 果 輸 出 到 進(jìn) 給 伺服 控 制 接 口 及 其 他 輸 出 接 口 ， 控 制 工 作 臺(tái) (或 刀 具 )的 位

30、移或 其 他 輔 助 動(dòng) 作 。 這 樣 機(jī) 床 就 自 動(dòng) 地 按 照 零 件 加 工 程 序 的要 求 進(jìn) 行 切 削 運(yùn) 動(dòng) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.2.2 CNC系 統(tǒng) 的 軟 件 結(jié) 構(gòu) CNC系 統(tǒng) 軟 件 是 為 實(shí) 現(xiàn) CNC系 統(tǒng) 各 項(xiàng) 功 能 所 編 制 的專 用 軟 件 ， 也 叫 控 制 軟 件 ， 存 放 在 計(jì) 算 機(jī) EPROM中 。各 種 CNC系 統(tǒng) 的 功 能 設(shè) 置 和 控 制 方 案 各 不 相 同 ， 它 們 的系 統(tǒng) 軟 件 在 結(jié) 構(gòu) 和 規(guī) 模 上 差 別 很 大 ， 但 是 一

31、般 都 包 括 輸入 數(shù) 據(jù) 處 理 程 序 、 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 程 序 、 速 度 控 制 程 序 、 管 理程 序 和 診 斷 程 序 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 1 輸 入 數(shù) 據(jù) 處 理 程 序 它 接 收 輸 入 的 零 件 加 工 程 序 ， 將 標(biāo) 準(zhǔn) 代 碼 表 示 的 加 工指 令 和 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 譯 碼 、 數(shù) 據(jù) 處 理 ， 并 按 規(guī) 定 的 格 式 存 放 。有 的 系 統(tǒng) 還 要 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 計(jì) 算 ， 或 為 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 和 速 度 控 制 等進(jìn) 行 預(yù) 計(jì) 算 。 (1) 輸 入 程 序 。

32、它 主 要 有 兩 個(gè) 任 務(wù) ， 一 個(gè) 任 務(wù) 是 從 光電 閱 讀 機(jī) 或 鍵 盤 輸 入 零 件 加 工 程 序 ， 并 將 其 存 放 在 零 件 程序 存 儲(chǔ) 器 中 ； 另 一 任 務(wù) 是 從 零 件 程 序 存 儲(chǔ) 器 中 把 零 件 程 序逐 段 往 外 調(diào) 出 ， 送 入 緩 沖 區(qū) ， 以 便 譯 碼 時(shí) 使 用 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (2) 譯 碼 程 序 。 在 輸 入 的 零 件 加 工 程 序 中 含 有 零 件 的輪 廓 信 息 、 加 工 速 度 和 其 他 輔 助 功 能 信 息 。 在 計(jì) 算

33、 機(jī) 作插 補(bǔ) 運(yùn) 算 與 控 制 操 作 前 ， 這 些 信 息 必 須 翻 譯 成 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi)部 能 識(shí) 別 的 語 言 ， 譯 碼 程 序 就 承 擔(dān) 著 此 項(xiàng) 任 務(wù) 。 (3) 數(shù) 據(jù) 處 理 程 序 。 它 一 般 包 括 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 計(jì) 算 、速 度 計(jì) 算 和 輔 助 功 能 的 處 理 等 。 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 計(jì) 算 是 把零 件 輪 廓 軌 跡 轉(zhuǎn) 化 為 刀 具 中 心 軌 跡 。 速 度 計(jì) 算 是 解 決 該加 工 數(shù) 據(jù) 段 以 什 么 樣 的 速 度 運(yùn) 動(dòng) 。 此 外 ， 諸 如 換 刀 、 主軸 啟 停 和 切 削 液 開 停 等 輔

34、 助 功 能 也 在 此 程 序 中 處 理 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 2 插 補(bǔ) 計(jì) 算 程 序 CNC系 統(tǒng) 根 據(jù) 零 件 加 工 程 序 中 提 供 的 數(shù) 據(jù) ， 如 線 段軌 跡 的 種 類 、 起 點(diǎn) 和 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 等 進(jìn) 行 運(yùn) 算 。 根 據(jù) 運(yùn) 算 結(jié)果 ， 分 別 向 各 坐 標(biāo) 軸 發(fā) 出 進(jìn) 給 脈 沖 。 進(jìn) 給 脈 沖 通 過 伺 服系 統(tǒng) 驅(qū) 動(dòng) 工 作 臺(tái) 或 刀 具 作 相 應(yīng) 的 運(yùn) 動(dòng) ， 完 成 程 序 規(guī) 定 的加 工 任 務(wù) 。 CNC系 統(tǒng) 的 工 作 方 式 是 一 邊 進(jìn) 行

35、插 補(bǔ) 運(yùn) 算 ， 一 邊 進(jìn)行 加 工 ， 是 一 種 典 型 的 實(shí) 時(shí) 控 制 方 式 ， 所 以 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 的快 慢 直 接 影 響 機(jī) 床 的 進(jìn) 給 速 度 ， 因 此 要 盡 可 能 地 縮 短 運(yùn)算 時(shí) 間 ， 這 是 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 程 序 的 關(guān) 鍵 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 3 速 度 控 制 程 序 速 度 控 制 程 序 根 據(jù) 給 定 的 速 度 值 控 制 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 的 頻率 ， 以 保 證 預(yù) 定 的 進(jìn) 給 速 度 。 在 速 度 變 化 較 大 時(shí) ， 需 要進(jìn) 行 自 動(dòng) 加 減 速

36、控 制 ， 以 避 免 因 速 度 突 變 而 造 成 驅(qū) 動(dòng) 系統(tǒng) 失 步 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 4 管 理 程 序 管 理 程 序 負(fù) 責(zé) 對(duì) 數(shù) 據(jù) 輸 入 、 數(shù) 據(jù) 處 理 和 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 等為 加 工 過 程 服 務(wù) 的 各 種 程 序 進(jìn) 行 調(diào) 度 管 理 。 管 理 程 序 還要 對(duì) 由 面 板 命 令 、 時(shí) 鐘 信 號(hào) 和 故 障 信 號(hào) 等 引 起 的 中 斷 進(jìn)行 處 理 。 有 的 管 理 程 序 可 以 使 多 道 程 序 并 行 工 作 ， 如 在插 補(bǔ) 運(yùn) 算 與 速 度 控 制 的 空 閑

37、時(shí) 間 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 輸 入 處 理 ， 即調(diào) 用 各 種 功 能 子 程 序 ， 完 成 下 一 數(shù) 據(jù) 段 的 讀 入 、 譯 碼 和數(shù) 據(jù) 處 理 工 作 ， 并 且 保 證 在 數(shù) 據(jù) 段 加 工 過 程 中 將 下 一 數(shù)據(jù) 段 準(zhǔn) 備 完 畢 ， 一 旦 本 數(shù) 據(jù) 段 加 工 完 畢 ， 就 立 即 開 始 下一 數(shù) 據(jù) 段 的 插 補(bǔ) 加 工 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 5 診 斷 程 序 診 斷 程 序 的 功 能 是 在 程 序 運(yùn) 行 中 及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 的 故障 ， 并 指 出 故 障 的 類 型 。

38、也 可 以 在 運(yùn) 行 前 或 故 障 發(fā) 生 后 ，檢 查 系 統(tǒng) 各 主 要 部 件 (如 CPU、 存 儲(chǔ) 器 、 接 口 、 開 關(guān) 和 伺服 系 統(tǒng) 等 )的 功 能 是 否 正 常 ， 并 指 出 發(fā) 生 故 障 的 部 位 。 在 整 體 結(jié) 構(gòu) 上 ， CNC系 統(tǒng) 軟 件 可 有 前 后 臺(tái) 型 和 中 斷型 兩 種 不 同 的 處 理 方 式 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 前 后 臺(tái) 型 結(jié) 構(gòu) 是 將 整 個(gè) CNC系 統(tǒng) 軟 件 分 為 前 臺(tái) 程 序 和后 臺(tái) 程 序 。 前 臺(tái) 程 序 為 實(shí) 時(shí) 中 斷 程

39、序 ， 承 擔(dān) 了 幾 乎 全 部 實(shí)時(shí) 任 務(wù) ， 實(shí) 現(xiàn) 插 補(bǔ) 、 位 置 控 制 ， 即 數(shù) 控 機(jī) 床 開 關(guān) 邏 輯 控 制等 實(shí) 時(shí) 功 能 。 后 臺(tái) 程 序 又 稱 背 景 程 序 ， 實(shí) 現(xiàn) 零 件 程 序 的 輸入 、 預(yù) 處 理 和 管 理 等 各 項(xiàng) 任 務(wù) 。 通 常 情 況 下 是 在 背 景 程 序控 制 中 ， 需 要 實(shí) 時(shí) 加 工 等 操 作 時(shí) 就 調(diào) 用 前 臺(tái) 程 序 ， 前 臺(tái) 程序 完 成 或 強(qiáng) 行 中 斷 后 ， 即 返 回 背 景 程 序 控 制 狀 態(tài) 。 中 斷 型 結(jié) 構(gòu) 將 CNC的 各 功 能 模 塊 分 別 安 排 在 不 同

40、級(jí) 別的 中 斷 程 序 中 ， 無 前 、 后 臺(tái) 之 分 。 但 中 斷 程 序 有 不 同 的 中斷 級(jí) 別 ， 級(jí) 別 高 的 可 以 打 斷 級(jí) 別 低 的 中 斷 程 序 ， 系 統(tǒng) 通 過各 級(jí) 中 斷 服 務(wù) 程 序 間 的 通 信 來 進(jìn) 行 處 理 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.2.3 插 補(bǔ) 原 理 插 補(bǔ) 是 在 組 成 軌 跡 的 直 線 段 或 曲 線 段 的 起 點(diǎn) 和 終 點(diǎn)之 間 ， 按 一 定 的 算 法 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 的 密 化 工 作 ， 以 確 定 一些 中 間 點(diǎn) 。 數(shù) 控 加 工 中

41、 就 是 ： CNC裝 置 根 據(jù) 程 序 中 給 定 的 線 段方 式 和 端 點(diǎn) 信 息 進(jìn) 行 相 應(yīng) 的 數(shù) 學(xué) 計(jì) 算 ， 以 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 出 的中 間 密 化 點(diǎn) 為 趨 近 目 標(biāo) ， 不 斷 地 向 各 個(gè) 坐 標(biāo) 軸 發(fā) 出 相 互協(xié) 調(diào) 的 進(jìn) 給 脈 沖 或 數(shù) 據(jù) ， 使 被 控 機(jī) 械 部 件 按 趨 近 指 定 的路 線 移 動(dòng) ， 從 而 最 大 限 度 地 保 證 加 工 軌 跡 與 理 想 軌 跡 相一 致 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 可 有 硬 件 插 補(bǔ) (插 補(bǔ) 器 )和 軟

42、件 插 補(bǔ) 兩 種 。 而 按 插 補(bǔ) 計(jì) 算 方 法 又 分 為 逐 點(diǎn) 比 較 法 、 數(shù) 字 積 分 法 、時(shí) 間 分 割 法 和 樣 條 插 補(bǔ) 法 等 多 種 。 下 面 以 逐 點(diǎn) 比 較 法 介 紹 一 下 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 的 原 理 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 逐 點(diǎn) 比 較 法 是 以 區(qū) 域 判 別 為 特 征 ， 每 走 一 步 都 要 將加 工 點(diǎn) 的 瞬 時(shí) 坐 標(biāo) 與 相 應(yīng) 給 定 的 圖 形 上 的 點(diǎn) 相 比 較 ， 判別 一 下 偏 差 ， 然 后 決 定 下 一 步 的 走 向 。 如 果 走 到

43、外 面 去了 ， 下 一 步 就 向 里 面 走 ； 反 之 亦 ， 以 縮 小 偏 差 ， 這 樣 得到 一 個(gè) 接 近 給 定 圖 形 的 軌 跡 ， 其 最 大 偏 差 不 超 過 一 個(gè) 脈沖 當(dāng) 量 。 如 圖 1-7所 示 的 直 線 OA， 取 起 點(diǎn) O為 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) ， 終 點(diǎn)為 A(Xe， Ye)。 已 知 M(Xm， Ym)點(diǎn) 為 動(dòng) 態(tài) 加 工 點(diǎn) ， 若 m點(diǎn)正 好 在 OA直 線 上 ， 則 有 ： 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-7 逐 點(diǎn) 比 較 插 補(bǔ) 法 及 其 工 作 節(jié) 拍1234 1 2 3

44、4 5 XY Fm0M(Xm, Ym) A(Xe, Ye)0 B AFm0 Fm0R0 XY 起 始初始化Xe， Ye，EFm0 Y走一步FmFmXeX走一步FmFmYe EE1E0結(jié) 束Y NNY偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給新偏差計(jì)算終點(diǎn)判別終點(diǎn)到插補(bǔ)結(jié)束未到插補(bǔ)開始Fm0 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束eemm YXYX 即 XeYm XmYe = 0 可 取 Fm = XeYm XmYe 作 為 直 線 插 補(bǔ) 的 偏 差 判 別 式 。 若 Fm = 0， 表 明 m點(diǎn) 正 好 在 直 線 上 ；若 Fm 0， 表 明 m點(diǎn) 在 直 線 的 上 方

45、 ； 若 Fm 0， 表 明 m點(diǎn) 在 直 線 下 方 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 由 于 Fm計(jì) 算 處 理 復(fù) 雜 ， 因 此 實(shí) 際 中 常 采 用 迭 代 法 或遞 推 法 進(jìn) 一 步 推 算 。 若 某 處 有 Fm 0， 應(yīng) 沿 +Y方 向 走 一 步 到 達(dá) 新 點(diǎn)m+1(Xm, Ym+1)， 則 新 偏 差 為 ： 若 某 處 有 Fm 0， 應(yīng) 沿 +X方 向 走 一 步 到 達(dá) 新 點(diǎn)m+1(Xm+1, Ym)， 則 新 偏 差 為 ：Fm+1 = XeYm Xm+1Ye=XeYm (Xm+1)Ye= Fm Ye F

46、m+1 = XeYm+1 XmYe = Xe(Ym +1) XmYe= Fm + Xe 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 這 樣 偏 差 計(jì) 算 式 中 只 要 將 前 一 點(diǎn) 的 偏 差 值 與 已 知 的終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 值 相 加 或 相 減 ， 即 可 求 得 新 的 偏 差 值 。 對(duì) 于 其 他 三 個(gè) 象 限 的 直 線 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 ， 可 用 相 同 的 原理 獲 得 。 在 如 圖 1-7中 所 示 的 圓 弧 的 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 與 直 線 插 補(bǔ) 運(yùn) 算法 類 似 ， 只 是 其 偏 差 判 別 式 有 所 不 同 。 圓

47、 弧 的 偏 差 判 別式 為 Fm = Xm2 + Ym2 R2。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 逐 點(diǎn) 比 較 法 能 實(shí) 現(xiàn) 直 線 、 圓 弧 和 非 圓 二 次 曲 線 的插 補(bǔ) ， 插 補(bǔ) 精 度 較 高 ， 在 我 國(guó) 和 日 本 數(shù) 控 機(jī) 床 中 多 用逐 點(diǎn) 比 較 法 ； 在 歐 美 則 多 用 數(shù) 字 積 分 法 ； 而 對(duì) 于 閉 環(huán)控 制 的 機(jī) 床 中 ， 則 多 采 用 時(shí) 間 分 割 法 。 現(xiàn) 代 數(shù) 控 機(jī) 床 大 都 是 在 編 程 計(jì) 算 時(shí) 先 采 用 擬 合 逼近 方 法 將 曲 線 轉(zhuǎn) 化 為

48、直 線 或 圓 弧 后 再 進(jìn) 行 加 工 的 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.2.4 典 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 1 日 本 FANUC系 列 數(shù) 控 系 統(tǒng) FANUC公 司 生 產(chǎn) 的 CNC產(chǎn) 品 主 要 有 FS3、 FS6、FS0、 FS10/11/12、 FS15、 FS16、 FS18和 FS21/210等 系列 。 目 前 ， 我 國(guó) 用 戶 主 要 使 用 的 有 FS0系 列 、 FS15、FS16、 FS18和 FS21/210等 系 列 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁

49、結(jié)束 2 德 國(guó) SIEMENS公 司 的 SINUMERIK 系 列 數(shù)控 系 統(tǒng) SINUMERIK系 列 數(shù) 控 系 統(tǒng) 主 要 有 SINUMERIK3、SINUMERIK8、 SINUMERIK810/820、SINUMERIK850/880和 SINUMERIK840等 產(chǎn) 品 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 3 華 中 數(shù) 控 系 統(tǒng) HNC HNC是 武 漢 華 中 數(shù) 控 研 制 開 發(fā) 的 國(guó) 產(chǎn) 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 (1) 華 中 1型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 該 數(shù) 控 系 統(tǒng) 有 HNC 1M銑床 、 加 工 中

50、心 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， HNC 1T車 床 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， HNC 1Y齒 輪 加 工 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， HNC 1P數(shù) 字 化 仿 形 加 工 數(shù) 控系 統(tǒng) ， HNC 1L激 光 加 工 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， HNC 1G五 軸 聯(lián)動(dòng) 工 具 磨 床 數(shù) 控 系 統(tǒng) 和 HNC 1FP鍛 壓 、 沖 壓 加 工 數(shù) 控系 統(tǒng) ， HNC 1ME多 功 能 小 型 數(shù) 控 銑 系 統(tǒng) ， HNC 1TE多 功 能 小 型 數(shù) 控 車 系 統(tǒng) 和 HNC 1S高 速 珩 縫 機(jī) 數(shù) 控 系 統(tǒng)等 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (2)

51、華 中 2000型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 HNC 2000型 是 在 HNC1型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 開 發(fā) 的 高 檔 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 采 用通 用 工 業(yè) PC， TFT真 彩 液 晶 顯 示 ， 具 有 多 軸 多 通 道 控 制功 能 和 內(nèi) 裝 式 PC， 可 與 多 種 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 單 元 配 套 使 用 ， 具有 開 放 性 好 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 集 成 度 高 ， 性 價(jià) 比 高 和 操 作 維護(hù) 方 便 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 同 樣 ， 它 也 有 系 列 派 生 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) HNC 2000M、 HNC 2000T、 HNC 2000Y

52、、 HNC 2000L、HNC 2000G等 。 此 外 ， 國(guó) 產(chǎn) 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 還 有 航 天 I型 和 藍(lán) 天 I型 ， 它們 采 用 前 后 臺(tái) 結(jié) 構(gòu) ， 為 多 機(jī) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.3 數(shù) 控 機(jī) 床 及 其 坐 標(biāo) 系 統(tǒng)1.3.1 數(shù) 控 機(jī) 床 及 其 分 類 比 較 ： 驅(qū) 動(dòng) 坐 標(biāo) 工 作 臺(tái) 的 電 機(jī) 已 經(jīng) 由 傳 統(tǒng) 的 三 相 交流 電 機(jī) 換 成 了 步 進(jìn) 電 機(jī) 或 交 、 直 流 伺 服 電 機(jī) ； 由 于 電 機(jī)的 速 度 容 易 控 制 ， 所 以 傳 統(tǒng)

53、 的 齒 輪 變 速 機(jī) 構(gòu) 已 經(jīng) 很 少 采用 了 。 還 有 很 多 機(jī) 床 取 消 了 坐 標(biāo) 工 作 臺(tái) 的 機(jī) 械 式 手 搖 調(diào)節(jié) 機(jī) 構(gòu) ， 取 而 代 之 的 是 按 鍵 式 的 脈 沖 觸 發(fā) 控 制 器 或 手 搖脈 沖 發(fā) 生 器 。 坐 標(biāo) 讀 數(shù) 也 已 經(jīng) 是 精 確 的 數(shù) 字 顯 示 方 式 ，而 且 加 工 軌 跡 及 進(jìn) 度 也 能 非 常 直 觀 地 通 過 顯 示 器 顯 示 出來 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 1 按 加 工 工 藝 方 法 分 類 按 傳 統(tǒng) 的 加 工 工 藝 方 法 來 分

54、 有 ： 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 鉆床 、 數(shù) 控 鏜 床 、 數(shù) 控 銑 床 、 數(shù) 控 磨 床 、 數(shù) 控 齒 輪 加 工 機(jī)床 、 數(shù) 控 沖 床 、 數(shù) 控 折 彎 機(jī) 、 數(shù) 控 電 加 工 機(jī) 床 、 數(shù) 控 激光 與 火 焰 切 割 機(jī) 和 加 工 中 心 等 。 其 中 ， 現(xiàn) 代 數(shù) 控 銑 床 基本 上 都 兼 有 鉆 鏜 加 工 功 能 。 當(dāng) 某 數(shù) 控 機(jī) 床 具 有 自 動(dòng) 換 刀功 能 時(shí) ， 即 可 稱 之 為 “ 加 工 中 心 ” 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 2 按 加 工 控 制 路 線 分 類

55、 有 點(diǎn) 位 控 制 機(jī) 床 、 直 線 控 制 機(jī) 床 和 輪 廓 控 制 機(jī) 床 。 (1) 點(diǎn) 位 控 制 機(jī) 床 。 它 如 圖 1-8(a)所 示 ， 只 控 制 刀具 從 一 點(diǎn) 向 另 一 點(diǎn) 移 動(dòng) ， 而 不 管 其 中 間 行 走 軌 跡 的 控制 方 式 。 屬 于 點(diǎn) 位 控 制 的 典 型 機(jī) 床 有 數(shù) 控 鉆 床 、 數(shù) 控鏜 床 和 數(shù) 控 沖 床 等 。 這 類 機(jī) 床 的 數(shù) 控 功 能 主 要 用 于 控制 加 工 部 位 的 相 對(duì) 位 置 精 度 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-8 按 加 工

56、 控 制 路 線 分 類(a) 點(diǎn) 位 控 制 ； (b) 直 線 控 制 ； (c) 輪 廓 控 制 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (2) 直 線 控 制 機(jī) 床 。 它 如 圖 1-8(b)所 示 ， 可 控 制 刀 具相 對(duì) 于 工 作 臺(tái) 以 適 當(dāng) 的 進(jìn) 給 速 度 ， 沿 著 平 行 于 某 一 坐 標(biāo)軸 方 向 或 與 坐 標(biāo) 軸 成 45 的 斜 線 方 向 作 直 線 軌 跡 的 加 工 。這 種 方 式 是 一 次 同 時(shí) 只 有 某 一 軸 在 運(yùn) 動(dòng) ， 或 讓 兩 軸 以 相同 的 速 度 同 時(shí) 運(yùn) 動(dòng) 以 形

57、成 45度 的 斜 線 ， 所 以 其 控 制 難 度不 大 ， 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡(jiǎn) 單 。 一 般 地 ， 都 是 將 點(diǎn) 位 與 直 線 控 制 方 式 結(jié) 合 起 來 ， 組成 點(diǎn) 位 直 線 控 制 系 統(tǒng) 而 用 于 機(jī) 床 上 。 這 種 形 式 的 典 型 機(jī)床 有 車 階 梯 軸 的 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 鏜 銑 床 和 簡(jiǎn) 單 加 工 中 心等 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 (3) 輪 廓 控 制 機(jī) 床 。 它 又 稱 連 續(xù) 控 制 機(jī) 床 。 如 圖 1-8(c)所 示 ， 可 控 制 刀 具 相 對(duì)

58、 于 工 件 作 連 續(xù) 軌 跡 的 運(yùn) 動(dòng) ，能 加 工 任 意 斜 率 的 直 線 ， 任 意 大 小 的 圓 弧 ， 配 以 自 動(dòng) 編程 計(jì) 算 ， 可 加 工 任 意 形 狀 的 曲 線 和 曲 面 。 典 型 的 輪 廓 控 制 型 機(jī) 床 有 數(shù) 控 銑 床 、 功 能 完 善 的 數(shù)控 車 床 、 數(shù) 控 磨 床 和 數(shù) 控 電 加 工 機(jī) 床 等 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 3 按 機(jī) 床 所 用 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 不 同 分 類 有 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 型 、 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 型 和 半 閉 環(huán) 伺

59、 服系 統(tǒng) 型 ， 見 1.3.2節(jié) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 4 按 所 用 數(shù) 控 裝 置 的 不 同 分 類 有 NC硬 線 數(shù) 控 和 CNC軟 線 數(shù) 控 機(jī) 床 。 (1) NC硬 線 數(shù) 控 機(jī) 床 。 其 計(jì) 算 控 制 多 采 用 邏 輯 電路 板 等 專 用 硬 件 的 形 式 。 要 改 變 功 能 時(shí) ， 需 要 改 變 硬件 電 路 ， 因 此 通 用 性 差 ， 制 造 維 護(hù) 難 ， 成 本 高 。 (2) CNC軟 線 數(shù) 控 機(jī) 床 。 其 計(jì) 算 控 制 的 大 部 分 功 能都 是 通 過 小 型

60、 或 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 系 統(tǒng) 控 制 軟 件 來 實(shí) 現(xiàn) 的 。不 同 功 能 的 機(jī) 床 其 系 統(tǒng) 軟 件 就 不 同 。 當(dāng) 需 要 擴(kuò) 充 功 能 時(shí) ，只 需 改 變 系 統(tǒng) 軟 件 即 可 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 5 按 控 制 坐 標(biāo) 軸 數(shù) 目 分 類 按 機(jī) 床 數(shù) 控 裝 置 能 同 時(shí) 聯(lián) 動(dòng) 控 制 的 坐 標(biāo) 軸 的 數(shù) 目來 分 ， 有 兩 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 數(shù) 控 機(jī) 床 、 三 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 數(shù) 控 機(jī) 床和 多 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 數(shù) 控 機(jī) 床 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)

61、控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束1.3.2 數(shù) 控 機(jī) 床 的 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 由 伺 服 電 路 、 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 裝置 、 機(jī) 械 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 和 執(zhí) 行 部 件 組 成 。 它 的 作 用 是 ： 接 受 數(shù) 控 系 統(tǒng) 發(fā) 出 的 進(jìn) 給 速 度 和 位 移指 令 信 號(hào) ， 由 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 電 路 作 一 定 的 轉(zhuǎn) 換 和 放 大 后 ， 經(jīng)伺 服 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 (直 流 、 交 流 伺 服 電 機(jī) ， 電 液 動(dòng) 脈 沖 馬 達(dá) 和功 率 步 進(jìn) 電 機(jī) 等 )和 機(jī) 械 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) ， 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 床 的

62、工 作 臺(tái) 等執(zhí) 行 部 件 實(shí) 現(xiàn) 工 件 進(jìn) 給 和 快 速 運(yùn) 動(dòng) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 1 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 的 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 主 要 是 步 進(jìn) 電 機(jī) 、功 率 步 進(jìn) 電 機(jī) 和 電 液 脈 沖 馬 達(dá) 等 。 如 圖 1-9所 示 。 每 給一 脈 沖 信 號(hào) ， 步 進(jìn) 電 機(jī) 就 轉(zhuǎn) 過 一 定 的 角 度 ， 工 作 臺(tái) 就走 過 一 個(gè) 脈 沖 當(dāng) 量 的 距 離 。 數(shù) 控 裝 置 按 程 序 加 工 要 求控 制 指 令 脈 沖 的 數(shù) 量 、 頻 率 和 通 電

63、 順 序 ， 達(dá) 到 控 制 執(zhí)行 部 件 運(yùn) 動(dòng) 的 位 移 量 、 速 度 和 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 目 的 。 由 于 它 沒 有 檢 測(cè) 和 反 饋 系 統(tǒng) ， 故 稱 之 為 開 環(huán) 。 其特 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 維 護(hù) 方 便 ， 成 本 較 低 。 但 加 工 精 度不 高 ， 如 果 采 取 螺 距 誤 差 補(bǔ) 償 和 傳 動(dòng) 間 隙 補(bǔ) 償 等 措 施 ，定 位 精 度 可 稍 有 提 高 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-9 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)螺 母 步 進(jìn) 電 機(jī) 功 率 放 大 環(huán) 形 分 配C N C

64、 絲 杠 滑 板 （ 工 作 臺(tái) ） 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 2 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 具 有 檢 測(cè) 和 反 饋 系 統(tǒng) ， 如 圖 1-10所示 。 測(cè) 量 元 件 (脈 沖 編 碼 器 、 旋 轉(zhuǎn) 變 壓 器 和 圓 感 應(yīng) 同 步 器等 )裝 在 絲 杠 或 伺 服 電 機(jī) 的 軸 端 部 ， 通 過 測(cè) 量 元 件 檢 測(cè) 絲杠 或 電 機(jī) 的 回 轉(zhuǎn) 角 。 間 接 測(cè) 出 機(jī) 床 運(yùn) 動(dòng) 部 件 的 位 移 ， 經(jīng)反 饋 回 路 送 回 控 制 系 統(tǒng) 和 伺 服 系 統(tǒng) ， 并 與 控

65、制 指 令 值 相比 較 。 由 于 只 對(duì) 中 間 環(huán) 節(jié) 進(jìn) 行 反 饋 控 制 ， 絲 杠 和 螺 母 副 部分 還 在 控 制 環(huán) 節(jié) 之 外 ， 故 稱 半 閉 環(huán) 。 對(duì) 絲 杠 螺 母 副 的 機(jī)械 誤 差 ， 需 要 在 數(shù) 控 裝 置 中 用 間 隙 補(bǔ) 償 和 螺 距 誤 差 補(bǔ) 償來 減 小 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-10 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)螺 母絲 杠 滑 板 （ 工 作 臺(tái) ）伺 服放 大 器C N C 比 較 器 角 位 移測(cè) 量 裝 置反 饋 信 號(hào)指 令 信 號(hào) 伺 服 電 機(jī)絲杠 螺母伺

66、服電機(jī) 滑板(工作臺(tái))角位移測(cè)量裝置伺 服放大器比較器CNC指令信號(hào)反饋信號(hào) 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束 3 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 如 圖 1-11所 示 。 它 的 工 作 原 理 和 半 閉環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 相 同 ， 但 測(cè) 量 元 件 (直 線 感 應(yīng) 同 步 器 、 長(zhǎng) 光柵 等 )裝 在 工 作 臺(tái) 上 ， 可 直 接 測(cè) 出 工 作 臺(tái) 的 實(shí) 際 位 置 。 該 系 統(tǒng) 將 所 有 部 分 都 包 含 在 控 制 環(huán) 之 內(nèi) ， 可 消 除 機(jī)械 系 統(tǒng) 引 起 的 誤 差 ， 精 度 高 于 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) ， 但 系 統(tǒng)結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 控 制 穩(wěn) 定 性 較 難 保 證 ， 成 本 高 ， 調(diào) 試 維 修困 難 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 編 程 基 礎(chǔ) 數(shù)控編程與操作胡毅光上一頁下一 頁結(jié)束圖 1-11 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)螺 母絲 杠伺 服放 大 器C N C 比 較 器反 饋 信 號(hào)指 令 信 號(hào) 直 線 位 移測(cè) 量 裝 置滑 板 （ 工 作 臺(tái) ）伺