數(shù)控技術第4章

1、2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 計算機數(shù)字控制裝置計算機數(shù)字控制裝置(CNC) (CNC) 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 EIA(EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會美國電子工業(yè)協(xié)會) )所屬的數(shù)控標準化委員會的定義所屬的數(shù)控標準化委員會的定義: :“CNC“CNC是是用一個存儲程序的計算機，按照存儲在計算機內(nèi)的讀寫存儲器中的控用一個存儲程序的計算機，按照存儲在計算機內(nèi)的讀寫存儲器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計算機之外的唯一裝置制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部

2、分或全部功能，在計算機之外的唯一裝置是接口是接口”。 ISO(ISO(國際標準化組織國際標準化組織) )的定義的定義: :“數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動閱數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床移動和加工讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床移動和加工零件零件”。 4.1.1 CNC系統(tǒng)的定義與結構系統(tǒng)的定義與結構2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 從自動控制的角度來看從自動控制的角度來看，CNCCNC系統(tǒng)是一種位置系統(tǒng)是一種位置（軌跡）控制系統(tǒng)，其本質上是以多執(zhí)行部件（軌跡

3、）控制系統(tǒng)，其本質上是以多執(zhí)行部件( (各運各運動軸動軸) )的的位移量位移量、速度速度為控制對象并使其協(xié)調運動的為控制對象并使其協(xié)調運動的自動控制系統(tǒng)，是一種自動控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計算機配有專用操作系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)。 從外部特征來看從外部特征來看，CNCCNC系統(tǒng)是由系統(tǒng)是由硬件硬件（通用（通用硬件和專用硬件）和硬件和專用硬件）和軟件軟件（專用）兩大部分組成（專用）兩大部分組成的。的。2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕控制單元控制單元主軸電機主軸電機進給進給伺服電機伺服電機電子手輪電子手輪I/OI/O

4、模塊模塊機床控制面板機床控制面板CNCCNC鍵盤鍵盤驅動系統(tǒng)驅動系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕程序輸入設備輸出設備CNC裝置PLC 位置檢測器進給電機機床主軸電機主軸控制單元速度控制單元2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 CNCCNC系統(tǒng)平臺系統(tǒng)平臺硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件應用軟件應用軟件控制軟件控制軟件數(shù)控加工程序數(shù)控加工程序 接接口口被控設備被控設備 機機 床床 機器人機器人 測量機測量機 .2022-4-272022-4-27南京理工大學

5、機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 CNCCNC系統(tǒng)的硬件和軟件構成了系統(tǒng)的硬件和軟件構成了CNCCNC系統(tǒng)的系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺；系統(tǒng)平臺； 硬件和軟件的構筑方式稱為硬件和軟件的構筑方式稱為CNCCNC系統(tǒng)的系統(tǒng)的體系結構。體系結構。 體系結構的重要性：體系結構的重要性：直接關系到系統(tǒng)的設計、開直接關系到系統(tǒng)的設計、開發(fā)、更新、擴展以及使用、維護的效率、成本。發(fā)、更新、擴展以及使用、維護的效率、成本。 學習了解學習了解CNCCNC體系結構的目的：體系結構的目的：指導設計開發(fā)；指導設計開發(fā)；有助于對現(xiàn)有系統(tǒng)的了解、分析、評估、選用、維有助于對現(xiàn)有系統(tǒng)的了解、分析、評估、選用、維護、診

6、斷。護、診斷。硬件是基礎，軟件是靈魂硬件是基礎，軟件是靈魂2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 美國艾倫美國艾倫勃蘭特雷公司二十世紀勃蘭特雷公司二十世紀7070年代中期生年代中期生產(chǎn)的產(chǎn)的73607360系統(tǒng)，是世界上第一個系統(tǒng)，是世界上第一個CNCCNC系統(tǒng)，是系統(tǒng)，是該公司于該公司于19711971年公布的。年公布的。2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕73607360系統(tǒng)的硬件結構系統(tǒng)的硬件結構鍵盤鍵盤CRTCRT閱讀機閱讀機穿孔機穿孔機DNCDNC主控主控計算機計

7、算機主控制主控制面板面板輔助控輔助控制面板制面板工業(yè)工業(yè)處理機處理機I/OI/O多多路接口路接口位位 置置反反 饋饋直流開關直流開關輸入接口輸入接口直流電磁直流電磁驅動接口驅動接口主軸伺服主軸伺服入出接口入出接口機機 床床伺服伺服輸出輸出調速調速環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)MMR RI IRAMRAM處理處理機前機前面板面板2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕操作面板操作面板B A C KSPA C EC TRLIN SC RTA BA LT0SH IFT ZEN D WH OM E TPgDn OPgUp JR ST E65“432？198:7 YX

8、VU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色顯 示 器空運行Z 軸鎖定MST 鎖定任選程序段機床鎖定快進+JOG-JOG主軸正轉 主軸停 主軸反轉急停超程解除循環(huán)驅動進給保持冷卻液開關 刀松/刀緊主軸修調16010進給修調16050403020100電 源關開1自動方式選擇回零手搖點動步進單段驅 動 器NC機床電源XYZA主軸超程報警手搖脈沖發(fā)生器2010 090增量倍率1000101001坐標軸選擇Z YXw它是操作人員與數(shù)控裝置進行它是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具。信息交流的工具。w組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）陣列

9、（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器；和顯示器；w它是數(shù)控機床特有部件。它是數(shù)控機床特有部件。安裝形式：吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺式安裝形式：吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺式2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.1.2 CNC系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件輸入數(shù)據(jù)處理程序輸入數(shù)據(jù)處理程序插補運算及位置控制程序插補運算及位置控制程序速度控制程序速

10、度控制程序系統(tǒng)管理程序系統(tǒng)管理程序診斷程序診斷程序 方法方法 1 1 運行中診斷運行中診斷: : 1 1）代碼和檢查內(nèi)存）代碼和檢查內(nèi)存 2 2）格式檢查（奇、偶、補償指令、數(shù)）格式檢查（奇、偶、補償指令、數(shù)據(jù)超限）據(jù)超限） 3 3）雙向傳遞檢查）雙向傳遞檢查 4 4）清單檢驗，用打印機、）清單檢驗，用打印機、CRTCRT 5 5）電壓溫度、速度檢測監(jiān)控）電壓溫度、速度檢測監(jiān)控2 2 停機診斷停機診斷 有自診斷程序有自診斷程序 3 3 通訊診斷通訊診斷 由診斷中心進行，發(fā)出診斷程序。由診斷中心進行，發(fā)出診斷程序。 接收輸入的零件加工程序，對用標接收輸入的零件加工程序，對用標準代碼表示的加工指令

11、和數(shù)據(jù)進行準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行翻譯翻譯/整理，按所規(guī)定的格式存放。整理，按所規(guī)定的格式存放。w輸入輸入w譯碼譯碼w數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理根據(jù)合成速度計算各運動坐根據(jù)合成速度計算各運動坐標方向的分速度。控制脈沖標方向的分速度?？刂泼}沖分配的速度，即控制插補運分配的速度，即控制插補運算的頻率。算的頻率。對數(shù)據(jù)輸入、處理對數(shù)據(jù)輸入、處理及加工過程服務等及加工過程服務等各個子程序進行調各個子程序進行調度度商業(yè)化的商業(yè)化的CNCCNC裝置多數(shù)配有裝置多數(shù)配有自診斷自診斷程序。程序。2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.1.3 計算機數(shù)控

12、系統(tǒng)的特點計算機數(shù)控系統(tǒng)的特點w靈活性靈活性w通用性通用性w可靠性可靠性w易于實現(xiàn)許多復雜的功能易于實現(xiàn)許多復雜的功能w使用維修方便使用維修方便只要改變系統(tǒng)軟件，就可改變和只要改變系統(tǒng)軟件，就可改變和擴展其功能，補充新技術，延長擴展其功能，補充新技術，延長硬件結構的使用期硬件結構的使用期硬件有多種通用的模塊化結硬件有多種通用的模塊化結構，易于擴展構，易于擴展許多功能由軟件實現(xiàn)，硬件結構許多功能由軟件實現(xiàn)，硬件結構大大簡化大大簡化,用大規(guī)模和特大規(guī)模通用和專用用大規(guī)模和特大規(guī)模通用和專用集成電路集成電路如高次曲線插補、動靜態(tài)圖形顯示如高次曲線插補、動靜態(tài)圖形顯示等功能等功能CNC的診斷程序使維修

13、非常方便的診斷程序使維修非常方便2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 CNC CNC裝置的體系結構分為：裝置的體系結構分為： 單微處理機結構單微處理機結構 PC PC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 多微處理機結構多微處理機結構 w主從結構主從結構w多主結構多主結構w分布式結構分布式結構系統(tǒng)中只有一個系統(tǒng)中只有一個CPU(CPU(主主CPU)CPU)處于主處于主導地位，對系統(tǒng)資源有控制和使用權，導地位，對系統(tǒng)資源有控制和使用權，其他其他CPUCPU處于從屬地位，只能接受主處于從屬地位，只能接受主CPUCPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主的控制命令或數(shù)據(jù)，

14、或向主CPUCPU發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)有兩個或兩個以上的帶整個系統(tǒng)有兩個或兩個以上的帶CPU的功能部件對系統(tǒng)資源有控制和使用的功能部件對系統(tǒng)資源有控制和使用權。模塊間采用緊耦合。權。模塊間采用緊耦合。整個系統(tǒng)有兩個或兩個以上的帶整個系統(tǒng)有兩個或兩個以上的帶CPU的功的功能模塊，每個模塊有獨立的運行環(huán)境，模能模塊，每個模塊有獨立的運行環(huán)境，模塊間采用松耦合。塊間采用松耦合。2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕CPUROMRAMIN接口接口OUT接口接口閱讀機閱讀機接口接口MDI/CRT接

15、口接口位置位置控制控制其它其它接口接口總線總線單微處理器硬件結構圖單微處理器硬件結構圖以一個以一個CPUCPU（中央處理器）為核心，（中央處理器）為核心，CPUCPU通過通過總線與存儲器和各種接口相連接，采取集中控總線與存儲器和各種接口相連接，采取集中控制、分時處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個制、分時處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個任務任務微處理器、存儲器、總微處理器、存儲器、總線、接口等。線、接口等。 接口包括接口包括I/O接口、串接口、串行接口、行接口、CRT/MDI接接口、數(shù)控技術中的控制口、數(shù)控技術中的控制單元部件和接口電路，單元部件和接口電路，如位置控制單元、可編如位置控制單元、可編

16、程控制器（程控制器（PLC）、主）、主軸控制單元、穿孔機和軸控制單元、穿孔機和紙帶閱讀機接口，以及紙帶閱讀機接口，以及其它選件接口等其它選件接口等2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕微微處處理理器器CPU總總線線EPROMRAM程序輸入程序輸入/輸出輸出I/O接口接口位置控制器位置控制器MDI/CRT可編程控制器可編程控制器通信接口通信接口經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)常用結構經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)常用結構2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕多微處理機多微處理機CNC裝置結構的特點裝置結構的特點

17、 （1）性能價格比高）性能價格比高 （2）可靠性高）可靠性高 （3）有良好的適應性和擴展性）有良好的適應性和擴展性 （4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)在多微處理機組成的在多微處理機組成的CNC裝置中可以根據(jù)裝置中可以根據(jù)具體情況合理劃分功能模塊：具體情況合理劃分功能模塊：1）CNC管理模塊管理模塊2）存儲器模塊）存儲器模塊 3）CNC插補模塊插補模塊4）位置控制模塊）位置控制模塊5）操作控制數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊）操作控制數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊6）PLC模塊模塊 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕其其 他他 外外

18、 圍圍 設設 備備I/OI/O接口接口輔助功能輔助功能CPUCPU| |輸入端輸入端| |輸出端輸出端可編程控制器可編程控制器 CNC CNC插補模塊插補模塊| |位置控制位置控制模塊模塊|幾何處理幾何處理其其 他他功功 能能管理模塊管理模塊存儲器存儲器多多微處理機微處理機CNCCNC系統(tǒng)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕典型的結構典型的結構:共享總線型、共享存儲器型及混合型結共享總線型、共享存儲器型及混合型結構構多微處理機共享總線結構框圖多微處理機共享總線結構框圖 所有主、從模塊都插在所有主、從模塊都

19、插在配有總線插座的機柜內(nèi)，配有總線插座的機柜內(nèi)，共享嚴格設計定義的標共享嚴格設計定義的標準系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線準系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線的作用是把各個模塊有的作用是把各個模塊有效地連接在一起，按照效地連接在一起，按照要求交換各種數(shù)據(jù)和控要求交換各種數(shù)據(jù)和控制信息，構成一個完整制信息，構成一個完整的系統(tǒng)，實現(xiàn)各種預定的系統(tǒng)，實現(xiàn)各種預定的功能。的功能。總線：總線： STD bus （支持（支持8位和位和16位字長）位字長） Multi bus （型支持型支持16位字長，位字長，型支持型支持32位字長）位字長） S-100 bus （可支持（可支持16位字長）位字長） VERSA bus （可支持（可支持

20、32位字長）位字長） VME bus （可支持（可支持32位字長）位字長）只有主模塊有權控制使用系統(tǒng)總線。只有主模塊有權控制使用系統(tǒng)總線。由于某一時刻只能由一個主模塊占有總線，必須要有仲裁電路來裁決。由于某一時刻只能由一個主模塊占有總線，必須要有仲裁電路來裁決。結構與仲裁結構與仲裁總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式 串行總線仲裁方式：優(yōu)先權的排列是按連接位置確定。串行總線仲裁方式：優(yōu)先權的排列是按連接位置確定。 并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權編碼方案并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權編碼方案模塊之間的通訊模塊之間的通訊：公共存儲器：公共存儲器2

21、022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕串行總線仲裁連接方式串行總線仲裁連接方式主模塊主模塊1主模塊主模塊2主模塊主模塊3入入忙忙出出入入忙忙出出優(yōu)先權的排列是按連接位置決定的。優(yōu)先權的排列是按連接位置決定的。某個主模塊只有在前面優(yōu)先權更高的某個主模塊只有在前面優(yōu)先權更高的主模塊不占用總線時，才可使用總線，主模塊不占用總線時，才可使用總線，同時通知它后面優(yōu)先權較低的主模塊同時通知它后面優(yōu)先權較低的主模塊不得使用總線。不得使用總線。FANUC系統(tǒng)系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕

22、黃新燕并行總線仲裁連接方式并行總線仲裁連接方式總線優(yōu)總線優(yōu) 總線總線 總線優(yōu)總線優(yōu)先權入先權入 忙忙 先權出先權出入入 忙忙 出出譯譯 器器 碼碼入入 忙忙 出出優(yōu)先權編器碼優(yōu)先權編器碼要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權編碼方案優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權編碼方案2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕雙端口存儲器結構框圖雙端口存儲器結構框圖 多多CPUCPU共享存儲器框圖共享存儲器框圖端口端口1 1存儲存儲控制邏輯控制邏輯地址和數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)多路轉換器多路轉換器RAMRAM共享存共享存

23、儲器儲器I/OI/O(CPU)(CPU)CRTCRT(CPU2)(CPU2)軸控制軸控制（COU4COU4）插補插補(CPU3)(CPU3)端口端口2 2中斷中斷控制控制從機床來的從機床來的 控制信號控制信號至機床的至機床的控制信號控制信號共享存儲器結構共享存儲器結構解決訪問沖突解決訪問沖突美國美國GE公司的公司的MTC1-CNC系統(tǒng)系統(tǒng)采用多端口存儲器來實現(xiàn)采用多端口存儲器來實現(xiàn)各微處理機之間的互各微處理機之間的互聯(lián)和通信聯(lián)和通信2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕7 7MM系統(tǒng)的硬件結構系統(tǒng)的硬件結構CRT/MDICRT/MDI

24、操作面板操作面板模塊模塊(CPU)(CPU)通信模塊通信模塊(CPU)(CPU)自動編程自動編程模塊模塊(CPU)(CPU)主存儲主存儲器模塊器模塊通信模塊通信模塊(CPU)(CPU)I/OI/O單元單元驅動伺服單元驅動伺服單元主軸單元主軸單元PLCPLC模塊模塊(CPU)(CPU)位置控制位置控制模塊模塊(CPU)(CPU)主軸控主軸控制模塊制模塊FANUC BUSFANUC BUS2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活（功能可組、可擴展、可添加）（功能

25、可組、可擴展、可添加）的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當前的的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當前的“封閉式的封閉式的”數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)。硬件硬件配置配置單元單元軟件軟件配置配置單元單元標準計算機硬件標準計算機硬件數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)基本硬件基本硬件數(shù)控功能數(shù)控功能應用程序應用程序DOS(WINDOWS)實時多任務操作系統(tǒng)實時多任務操作系統(tǒng)RTM應用程序接口應用程序接口NCNC構件庫構件庫開放式數(shù)控開放式數(shù)控裝置的概念裝置的概念結構結構2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進展國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進展 幾大研究計劃幾大研究計劃

26、n美國：美國：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和和OMAC(Open Modular Architecture Controller) )計計劃劃n歐共體：歐共體：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)計劃計劃n日本：日本：OSEC(Open System Environment for Controller)計劃計劃n華中華中I I型型基于基于IPCIPC的的CNCCNC開放體系結構開放體系結構n航天航天I I型型

27、CNCCNC系統(tǒng)系統(tǒng)基于基于PCPC的多機的多機CNCCNC開放體系結構開放體系結構開放程度：開放程度：1 1）CNCCNC可以直接地或通過網(wǎng)絡運行各種應用軟件可以直接地或通過網(wǎng)絡運行各種應用軟件2 2）用戶操作界面的開放。）用戶操作界面的開放。3 3）NCNC內(nèi)核的深層次開放內(nèi)核的深層次開放( ( PC+ PC+實時硬插件；實時硬插件； PC+ PC+實時軟中斷實時軟中斷) )。開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：1 1）在控制系統(tǒng)技術，接口技術、檢測傳感技術、執(zhí)行器技術、軟件）在控制系統(tǒng)技術，接口技術、檢測傳感技術、執(zhí)行器技術、軟件 技術五大方面開發(fā)出優(yōu)質、先進、適銷的經(jīng)濟

28、、合理的開放式數(shù)技術五大方面開發(fā)出優(yōu)質、先進、適銷的經(jīng)濟、合理的開放式數(shù) 控系統(tǒng)。控系統(tǒng)。2 2）主攻方向是進一步適應高精度、高效率（高速）高自動化加工的）主攻方向是進一步適應高精度、高效率（高速）高自動化加工的 需求。需求。3 3）網(wǎng)絡化）網(wǎng)絡化2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕電源濾波器計算機輸入輸出控制顯示器鍵 盤鼠 標操作面板繼電器控制限位開關X軸驅動器Y軸驅動器Z軸驅動器PLC變頻器主軸ENCSMENCSMENCSMSKY數(shù)控銑床系統(tǒng)框圖數(shù)控銑床系統(tǒng)框圖2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工

29、大學機械工程學院 黃新燕黃新燕I/O設備設備計算機主板計算機主板顯顯 示示 卡卡功能模板功能模板m功能模板功能模板1存儲器存儲器多功能卡多功能卡位置控制板位置控制板n位置控制板位置控制板1PLC模塊模塊主軸控制模板主軸控制模板機床機床I/O控制面板控制面板速度控制單元速度控制單元1速度控制單元速度控制單元n功能驅動功能驅動1功能驅動功能驅動m系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線（BUS）標準標準PC計算機計算機華中數(shù)控華中數(shù)控I型型CNC系統(tǒng)系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕運動控制運動控制 是控制技術與運動系統(tǒng)相結合的產(chǎn)物，是控制技術與運

30、動系統(tǒng)相結合的產(chǎn)物，它以微處理器、它以微處理器、DSPDSP為核心，綜合硬件設計、軟為核心，綜合硬件設計、軟件編程、運動軌跡設計、控制算法分析、實時伺件編程、運動軌跡設計、控制算法分析、實時伺服驅動等功能，以實現(xiàn)對運動軌跡、位移、速度、服驅動等功能，以實現(xiàn)對運動軌跡、位移、速度、加速度、力和力矩的自動控制，廣泛應用于機械加速度、力和力矩的自動控制，廣泛應用于機械制造、航空航天、食品、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生以及家制造、航空航天、食品、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生以及家用電氣等眾多領域。用電氣等眾多領域。高性能運動控制卡高性能運動控制卡 是各類專用數(shù)控系統(tǒng)快速開發(fā)是各類專用數(shù)控系統(tǒng)快速開發(fā)的支撐技術。的支撐技術。 20

31、22-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕DeltaTauDeltaTau PMAC I PMAC I型多軸運動控制卡型多軸運動控制卡 (PCI)(PCI)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)DeltaTauDeltaTau PMAC I PMAC I型多軸運動控制卡型多軸運動控制卡 (PC104)(PC104)2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕紙紙 帶帶輸輸 入入插補插補準備準備插插 補補位位 控控軟軟 件件硬硬 件件硬硬 件件第一種第一種介介 質質輸輸 入入插補插補準備準備插插 補補位位 控控硬

32、件硬件硬件硬件介介 質質輸輸 入入插補插補準備準備插插 補補位位 控控速速 控控電電 機機測測 量量軟軟 件件硬硬 件件軟軟 件件硬硬 件件第二種第二種第三種第三種2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 1. 1. 零件程序的輸入零件程序的輸入 零件程序的輸入包括兩方面的內(nèi)容零件程序的輸入包括兩方面的內(nèi)容: : 1 1）從）從U U盤、鍵盤輸入到零件程序存儲器。盤、鍵盤輸入到零件程序存儲器。 2 2）從零件程序存儲器將零件程序的程序段送入緩沖器（緩沖存儲）從零件程序存儲器將零件程序的程序段送入緩沖器（緩沖存儲區(qū)）。區(qū)）。4.5.1 C

33、NC系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕存數(shù)過程存數(shù)過程取數(shù)過程取數(shù)過程磁盤（磁盤（U U盤盤）零件程序零件程序零件程序零件程序緩沖器緩沖器零件程序零件程序存儲器存儲器零件程序零件程序存儲器存儲器零件程序零件程序緩沖器緩沖器譯譯 碼碼2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕閱讀機閱讀機零件程序存儲器零件程序存儲器MDI鍵盤鍵盤零件程序緩沖區(qū)零件程序緩沖區(qū)MDI緩沖區(qū)緩沖區(qū)譯碼譯碼磁盤磁盤2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大

34、學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.5.2 輸入數(shù)據(jù)處理輸入數(shù)據(jù)處理輸入數(shù)據(jù)處理程序又叫插補準備程序，主要任務有輸入數(shù)據(jù)處理程序又叫插補準備程序，主要任務有3項：譯碼、項：譯碼、刀具補刀具補償償 （運動軌跡計算）和進給速度計算。另外，還包括（運動軌跡計算）和進給速度計算。另外，還包括諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開、閉等輔助功能。諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開、閉等輔助功能。譯碼程序是一個翻譯，即把零件程序段的信息按一譯碼程序是一個翻譯，即把零件程序段的信息按一定規(guī)則翻譯成計算機系統(tǒng)能識別的數(shù)據(jù)形式，并按定規(guī)則翻譯成計算機系統(tǒng)能識別的數(shù)據(jù)形式，并按系統(tǒng)規(guī)定的格式存放在譯碼結果緩沖器（系統(tǒng)規(guī)定的格式存放在

35、譯碼結果緩沖器（DS）中）中 刀具補償包括刀具半徑補償和刀具長度補償，目的是刀具補償包括刀具半徑補償和刀具長度補償，目的是將零件輪廓軌跡轉化成刀具中心軌跡，減輕程編工作將零件輪廓軌跡轉化成刀具中心軌跡，減輕程編工作量。刀具補償后刀具中心軌跡的數(shù)據(jù)存放在刀補緩沖量。刀具補償后刀具中心軌跡的數(shù)據(jù)存放在刀補緩沖器（器（CS）中）中 速度計算主要解決加工運動中的速度問題。速度速度計算主要解決加工運動中的速度問題。速度處理因插補方式而異，對于脈沖增量插補方式主處理因插補方式而異，對于脈沖增量插補方式主要是計算輸出脈沖的頻率；對于數(shù)字采樣插補方要是計算輸出脈沖的頻率；對于數(shù)字采樣插補方式則需根據(jù)程編速度計

36、算出采樣周期內(nèi)的位移量式則需根據(jù)程編速度計算出采樣周期內(nèi)的位移量( L)。這部分數(shù)據(jù)處理的結果存放在系統(tǒng)工作緩。這部分數(shù)據(jù)處理的結果存放在系統(tǒng)工作緩沖器（沖器（AS）中）中 數(shù)據(jù)流動過程數(shù)據(jù)流動過程 零件程序零件程序 緩沖器緩沖器 BS 零件結果零件結果 緩沖器緩沖器 DS 刀補處理刀補處理 緩沖器緩沖器 CS 系統(tǒng)工作系統(tǒng)工作 緩沖器緩沖器 AS 插補工作插補工作 寄存器寄存器 OS 譯碼譯碼 刀具刀具補補 償償 速度速度計算計算 傳送傳送 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕加工程序加工程序譯譯 碼碼刀刀 補補 處處 理理速度預

37、處理速度預處理插插 補補 處處 理理位位 置置 處處 理理伺伺 服服 驅驅 動動刀補刀補緩沖區(qū)緩沖區(qū)CSCS運行運行緩沖區(qū)緩沖區(qū)OSOSPLCPLC控制控制譯碼譯碼緩沖區(qū)緩沖區(qū)DSDS位置位置反饋反饋插補插補緩沖區(qū)緩沖區(qū)ASAS2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕（1）譯碼）譯碼 定義：譯碼程序是以程序段為單位對信息進行處理，把定義：譯碼程序是以程序段為單位對信息進行處理，把其中的各種工件輪廓信息（如起點、終點，直線和圓其中的各種工件輪廓信息（如起點、終點，直線和圓?。?、加工速度弧）、加工速度F和其它輔助信息（和其它輔助信息（M.S

38、.T）依照計算機）依照計算機能識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存能識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警。查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警。 方法：解釋和編譯。方法：解釋和編譯。 內(nèi)容：代碼識別、各功能代碼的譯碼內(nèi)容：代碼識別、各功能代碼的譯碼字符字符EIA碼碼ISO碼碼內(nèi)部代碼內(nèi)部代碼字符字符EIA碼碼ISO碼碼內(nèi)部代碼內(nèi)部代碼020H30H00HX37HB9H12H101HB1H01HY38H59H13H202HB2H02HZ29H5AH14H313H33

39、H03HI79HC9H15H404HB4H04HJ51HCAH16H515H35H05HK52H4BH17H616H36H06HF76HC6H18H707HB7H07HM54H4DH19H808HB8H08HLF/CR80H0AH20H919H39H09H40H2DH21HN45H4EH10HDEL7FHFFHFFHG67H47H11H0BHA5H22H2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕經(jīng)代碼識別設立了各功能代碼的標志后，就可以分別對各功能碼進經(jīng)代碼識別設立了各功能代碼的標志后，就可以分別對各功能碼進行處理了。行處理了。對于不同的

40、對于不同的CNC系統(tǒng)來說，編程格式是有各自的規(guī)定的?？蓪⒆g碼系統(tǒng)來說，編程格式是有各自的規(guī)定的?？蓪⒆g碼結果緩沖器設計與零件程序段格式相對應。結果緩沖器設計與零件程序段格式相對應。對于對于16位字長的計算機來說：功能地址碼只要一個單元就夠了。坐位字長的計算機來說：功能地址碼只要一個單元就夠了。坐標值等以二進制數(shù)存放數(shù)據(jù)的功能字，需準備二個單元。標值等以二進制數(shù)存放數(shù)據(jù)的功能字，需準備二個單元。MAMC，GAGG是考慮到了是考慮到了CNC系統(tǒng)允許一個程序段中同時出系統(tǒng)允許一個程序段中同時出現(xiàn)不止一個準備功能（現(xiàn)不止一個準備功能（G代碼）和輔助功能（代碼）和輔助功能（M代碼）而設置的。在代碼）而設

41、置的。在此沒有必要為每一種此沒有必要為每一種G代碼或代碼或M代碼準備一個單元，因為某些代碼準備一個單元，因為某些G代碼代碼或或M代碼是不允許同時出現(xiàn)在一個程序段中的，即是互相排斥的。代碼是不允許同時出現(xiàn)在一個程序段中的，即是互相排斥的。例如，例如，G00，G01，G02，G03和和G33是不可能在同一程序段中出現(xiàn)是不可能在同一程序段中出現(xiàn)的，否則將是編程出錯。如果將的，否則將是編程出錯。如果將G代碼（代碼（M代碼）整理分組，把不能代碼）整理分組，把不能同時出現(xiàn)在同一程序段的同時出現(xiàn)在同一程序段的G代碼（代碼（M代碼）歸為一組，就可以縮小緩代碼）歸為一組，就可以縮小緩沖器容量，還能查出編程錯誤。

42、沖器容量，還能查出編程錯誤。地址碼地址碼字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)存放形式數(shù)據(jù)存放形式N1二二十進制十進制X2二進制二進制Y2二進制二進制Z2二進制二進制I2二進制二進制J2二進制二進制K2二進制二進制F2二進制二進制S2二進制二進制T1二二二進制二進制MA1特征字特征字MB1特征字特征字GA1特征字特征字GB1特征字特征字GC1特征字特征字GD1特征字特征字GE1特征字特征字GF1特征字特征字GG1特征字特征字組組 號號G 代代 碼碼功功 能能GAG00定位（快速進給）定位（快速進給）G01直線插補（切削進給）直線插補（切削進給）G02順時針圓弧插補順時針圓弧插補G03逆時針圓弧插補逆時針圓弧插補G3

43、3(G32)螺紋切削螺紋切削GBG04暫停暫停GDG40取削刀具補償取削刀具補償G41刀具半徑補償（刀具在工刀具半徑補償（刀具在工件左側）件左側）G42刀具半徑補償（刀具在工刀具半徑補償（刀具在工作右側）作右側）GCG28自動返回參考點自動返回參考點G29自動離開參考點自動離開參考點GEG80取消固定循環(huán)取消固定循環(huán)G8189固定循環(huán)固定循環(huán)GFG90絕對值輸入方式絕對值輸入方式G91增量值輸入方式增量值輸入方式GGG92工作坐標系設立工作坐標系設立2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕N005G90G01Y60X436F46M05L

44、FNXYZIJKFSTMAMBMCGAGBGCGDGEGFGG2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕入 口清譯碼工作區(qū)讀取一字符是數(shù)字或負號？存入數(shù)字碼暫存區(qū)為第一個地址嗎？數(shù)字數(shù)=0？零件程序存儲器地址加 1是否有語法錯誤把數(shù)字送入功能碼的地址單元中剛讀入的字符為結束符嗎？輸入不使用的字符報 警返 回YNYYY第一個地址碼為 N？報 警出錯指示NNN譯碼程序譯碼程序2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.5 4.5 刀具補償原理刀具補償原理編制零件加工程序時，零件的尺寸信

45、息取自零件輪廓線，但是實際切削編制零件加工程序時，零件的尺寸信息取自零件輪廓線，但是實際切削時，時，CNC系統(tǒng)通過控制刀具中心實現(xiàn)加工軌跡，切削時是使用刀尖或刀系統(tǒng)通過控制刀具中心實現(xiàn)加工軌跡，切削時是使用刀尖或刀刃邊緣完成，這樣就需要在刀具中心與刀具切削點之間進行位置偏置，刃邊緣完成，這樣就需要在刀具中心與刀具切削點之間進行位置偏置，從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對象由刀具中心變換到刀尖或刀刃邊緣。這種變從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對象由刀具中心變換到刀尖或刀刃邊緣。這種變換的過程就稱之為刀具補償。換的過程就稱之為刀具補償。 刀具長度補償?shù)毒唛L度補償 刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償 2022-4-272022-4-

46、27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.5.1 4.5.1 刀具長度補償?shù)毒唛L度補償 假設刀頭半徑假設刀頭半徑RS=0，這時可采用刀，這時可采用刀具長度測量裝置測出理論刀尖點具長度測量裝置測出理論刀尖點P相相對于刀架參考點的坐標對于刀架參考點的坐標XPF和和ZPF，并存入刀具參數(shù)表中并存入刀具參數(shù)表中 XPF=XP X ZPF=ZP Z 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.5.2 4.5.2 刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償 將編程時工件輪廓數(shù)據(jù)轉換成刀將編程時工件輪廓數(shù)據(jù)轉換成刀具中心軌跡數(shù)據(jù)具中心軌跡數(shù)

47、據(jù),刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償方法主要分：方法主要分：B刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償C刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償 B功能刀具半徑補償不能處理尖角過渡問題功能刀具半徑補償不能處理尖角過渡問題ABC外輪廓加工內(nèi)輪廓加工轉接輪廓加工ABC”C刀具2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕B功能刀具半徑補償計算功能刀具半徑補償計算 直線加工時刀具半徑補償直線加工時刀具半徑補償VSVSYXA(x,y)A(x,y)yxOO ryyyxxxAKAXOA2222cossinyxxrryyxyrrx2222yxrxyyyxryxx2022-4-272022-4-2

48、7南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕圓弧加工時刀具半徑補償圓弧加工時刀具半徑補償圓弧刀具半徑補償圓弧刀具半徑補償r(x0,Y 0)(xe,Y e)(Xe,ye,yyyxxxeeeeBKBBOXRyrryRxrrxeesincosRryyyRrxxxeeeeee2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕C功能刀具半徑補償功能刀具半徑補償處理兩個程序段間轉接（即尖角過渡）的各種情況處理兩個程序段間轉接（即尖角過渡）的各種情況 CSASOSDSCNCASOSNCASOSDS改進NCC C刀具補償?shù)脑O計思想刀具補償?shù)脑O

49、計思想緩沖寄存器：緩沖寄存器：DSDS存放再下一個程序段存放再下一個程序段刀補緩沖區(qū)：刀補緩沖區(qū)：CSCS存放下一個的程序段存放下一個的程序段工作寄存器：工作寄存器：ASAS存放正在加工的程序段存放正在加工的程序段輸出寄存器：輸出寄存器：OSOS存放運算結果為伺服系統(tǒng)的控制信存放運算結果為伺服系統(tǒng)的控制信息息2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 刀具半徑補償是在譯碼之后進行，譯碼譯出一刀具半徑補償是在譯碼之后進行，譯碼譯出一 段并不立即進行刀補，譯出的若是下一段，則段并不立即進行刀補，譯出的若是下一段，則 對本段進行刀補，而正在插補

50、加工的是上一段。對本段進行刀補，而正在插補加工的是上一段。 r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rr rP Pi+1i+1CNCCNC系統(tǒng)專門設立了刀補緩沖區(qū)系統(tǒng)專門設立了刀補緩沖區(qū)CS. CS. 刀補過程刀補過程: :2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補緩沖區(qū)刀補緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-11 1P Pi-1i-1 r rP Pi ir rr rP Pi i2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工

51、程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rDSDS緩沖寄存器緩沖寄存器P Pi iCSCS刀補緩沖區(qū)刀補緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-1P Pi-1i-1DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補緩沖區(qū)刀補緩沖區(qū)P Pi iASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-12022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補緩沖區(qū)刀補緩沖區(qū)ASAS工作寄

52、存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi iDSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補緩沖區(qū)刀補緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器6 6P Pi iP Pi+1i+1P Pi+2i+2P Pi-1i-1P Pi+1i+1P Pi iP Pi-1i-1P Pi+1i+1r rP Pi+1i+1r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rP Pi+2i+22022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕刀具半徑補償?shù)膱?zhí)行過程分為三個步驟：刀具半徑補償?shù)膱?zhí)行過程分為三個步驟：1）刀補建立）刀補建立刀具從起刀點

53、接近工件過程中，根據(jù)刀具從起刀點接近工件過程中，根據(jù)G41或或G42所指所指定的刀補方向，控制刀具中心軌跡相對原來的編程軌跡的法線方定的刀補方向，控制刀具中心軌跡相對原來的編程軌跡的法線方向伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。向伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。2）刀補進行）刀補進行控制刀具中心軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個刀具控制刀具中心軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個刀具半徑值的距離。半徑值的距離。3）刀補撤消）刀補撤消在刀具撤離工作表面返回到起刀點的過程中，根據(jù)在刀具撤離工作表面返回到起刀點的過程中，根據(jù)刀補撤消前刀補撤消前G41或或G42的情況，控制刀具中心軌跡相對原來的編程的情況，控制刀具中心軌

54、跡相對原來的編程軌跡法線方向伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。軌跡法線方向伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕180 36090 180 0 90 直線與直線直線與直線直線與圓弧直線與圓弧圓弧與圓弧圓弧與圓弧轉接方式：轉接方式：依據(jù)前后兩段軌跡的連接方式分為依據(jù)前后兩段軌跡的連接方式分為縮短型縮短型伸長型伸長型插入型插入型據(jù)前后兩段軌跡的矢量據(jù)前后兩段軌跡的矢量 夾角夾角 和刀補方向分為和刀補方向分為轉接類型轉接類型：轉接角轉接角 為兩個相鄰零件輪廓段交點為兩個相鄰零件輪廓段交點處在工件側的夾角處在工

55、件側的夾角 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕刀補建立示意圖刀補建立示意圖a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型 刀補進行示意圖刀補進行示意圖 a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型 刀補撤消示意圖刀補撤消示意圖a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕方向矢量和刀具半徑矢量方向矢量和刀具半徑矢量 為了便于對各種編程情況進行綜合分析，為了便于對各種編程情況進行綜合分析，從中找出內(nèi)

56、在規(guī)律來，從中找出內(nèi)在規(guī)律來，C刀補計算過程中均刀補計算過程中均采用矢量方法進行采用矢量方法進行 （1）方向矢量）方向矢量 與運動方向一致的與運動方向一致的單位矢量單位矢量，用用ld表示表示 dllXiYjl21221212)()(YYXXXXXl21221212)()(YYXXYYYl)02/()(00GRXXYRYYXll順圓)03/()(00GRXXYRYYXll逆圓)()(逆圓順圓RRRdllXi Y jlRYYXl0RXXYl)(02022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕 刀具半徑矢量與方向矢量刀具半徑矢量與方向矢量a a）左

57、刀補）左刀補 b b）右刀補）右刀補（2 2）刀具半徑矢量）刀具半徑矢量指加工過程中始終垂直于編程軌跡，指加工過程中始終垂直于編程軌跡，且大小等于刀具半徑值，且大小等于刀具半徑值，方向指向刀具中心的矢量。用方向指向刀具中心的矢量。用dr設運動軌跡相對于設運動軌跡相對于X X軸的傾軸的傾角為角為 ，直線的方向矢量為，直線的方向矢量為l ld d，刀具半徑為刀具半徑為r r，刀具半徑矢，刀具半徑矢量為量為 rd = Xd i + Yd j， sin =Yl cos =Xl 規(guī)定左刀補（規(guī)定左刀補（G41）時）時r0，右刀補（，右刀補（G42）時）時r0：)()(右刀補左刀補rrrldldrXYrY

58、X2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕C伸長伸長型轉接：型轉接：OKJBDAFYGXC插入型轉接：插入型轉接：JBCDOFKXYAG縮短縮短型轉接：型轉接：OBADCFJKGYX2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕轉接類型的判別轉接類型的判別XYA(X0,Y0)B(X1,Y1)C(X2,Y2)sin = sgn (r) (Y2X1X2Y1)/(d1d2) cos = (Y2Y1+X2X1)/(d1d2) )(sgnsin2112llllXYXYr)(cos2121llll

59、XXYY)42,0(1)41,0(1)sgn(GrGrr0sin縮短型條件：縮短型條件：0cos0sin伸長型條件：伸長型條件：0cos0sin插入型條件：插入型條件：2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕4.5.3 刀具半徑補償計算刀具半徑補償計算 運用矢量方法求出刀補軌跡上的運用矢量方法求出刀補軌跡上的各個轉接點坐標值。分：各個轉接點坐標值。分：w直線接直線直線接直線w直線接圓弧直線接圓弧w圓弧接直線圓弧接直線w圓弧接圓弧圓弧接圓弧 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕

60、（1）直線接直線）直線接直線 Xsl=X1 rYl2 Ysl=Y1+rX l2刀補建立刀補建立Xsl=X1 rYl1 Ysl=Y1+rX l1刀補撤銷刀補撤銷jYiXllld111jYiXllld222刀補進行刀補進行rYXXYll11rYXXYll22122112)(llllllYXYXrXXX122122)(llllllYXYXrYYY12211211llllllsYXYXrXXXX)(12211211llllllsYXYXrXXYY)(（）縮短型縮短型 2022-4-272022-4-27南京理工大學機械工程學院南京理工大學機械工程學院 黃新燕黃新燕（ ）伸長）伸長型型 Xsl=X1 r