數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理

1、刀補(bǔ)建立LTL縮短型LTL伸長(zhǎng)型LTL插入型LTC縮短型LTC伸長(zhǎng)型LTC插入型刀補(bǔ)進(jìn)行LTL縮短型LTL伸長(zhǎng)型LTL插入型LTC縮短型LTC伸長(zhǎng)型LTC插入型刀補(bǔ)進(jìn)行CTL縮短型CTL伸長(zhǎng)型CTL插入型CTC縮短型CTC伸長(zhǎng)型CTC插入型刀補(bǔ)撤銷LTL縮短型LTL伸長(zhǎng)型LTL插入型CTL縮短型CTL伸長(zhǎng)型CTL插入型第7次授課：第三節(jié) 刀具補(bǔ)償原理第7次授課：講授內(nèi)容 第二章 數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理 第四節(jié) 其他預(yù)處理第三章 輪廓插補(bǔ)原理 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法 (第一象限直線插補(bǔ)) 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)預(yù)處理是指從數(shù)控加工程序輸入到插補(bǔ)前的整個(gè)過程，它不僅包括譯碼、診斷、刀具補(bǔ)償

2、計(jì)算，而且還涉及到速度處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及某些輔助功能的實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)。 第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理一、進(jìn)給速度處理 進(jìn)給速度直接影響到加工零件的表面粗糙度和精度，而且與刀具和機(jī)床的壽命和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。 數(shù)控加工程序中，常用代碼F來指定輪廓加工的進(jìn)給速度。F需經(jīng)譯碼后存入指定的單元供后續(xù)的速度處理程序調(diào)用。 進(jìn)給速度控制方法和所采用的插補(bǔ)方法有關(guān)。第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理一、進(jìn)給速度處理1. 脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理 脈沖增量插補(bǔ)法一般用在以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度是通過向該軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)送進(jìn)給脈沖來實(shí)現(xiàn)的，而進(jìn)給脈沖又是通過程編進(jìn)給速度 F 確定的。第

3、7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理一、進(jìn)給速度處理2.數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的速度處理 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法一般用在以直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件的閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度是通過控制其伺服系統(tǒng)的位移量來實(shí)現(xiàn)的，即由一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)坐標(biāo)軸的進(jìn)給量大小來確定。 第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理二、工件零點(diǎn)設(shè)置與撤消的處理 數(shù)控系統(tǒng)允許編程人員在機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意設(shè)置工件坐標(biāo)系，而不必考慮工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間關(guān)系。 數(shù)控系統(tǒng)專門設(shè)置了兩條指令來完成上述功能，即用準(zhǔn)備功能G92設(shè)置工件零點(diǎn)，用準(zhǔn)備功能G99撤消G92所設(shè)置的零點(diǎn)。 第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理二、工件零點(diǎn)設(shè)置與撤消的處理

4、 在加工過程中，CRT顯示的坐標(biāo)位置均是相對(duì)工件坐標(biāo)系的，但在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部仍以機(jī)床坐標(biāo)系的絕對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)位置的計(jì)算。這需要一個(gè)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換計(jì)算程序來實(shí)現(xiàn)。 除了G99可以撤銷所設(shè)置的工件零點(diǎn)外，回參考點(diǎn)的操作也能撤銷由G92所設(shè)置的零點(diǎn)。 第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理三、絕對(duì)編程與增量編程的處理 絕對(duì)編程方式(G90)指描述零件輪廓段的坐標(biāo)值均采用絕對(duì)坐標(biāo)值，即各輪廓段的終點(diǎn)坐標(biāo)均為相對(duì)工件坐標(biāo)系零點(diǎn)的絕對(duì)值。 增量編程方式(G91)指描述零件輪廓段的坐標(biāo)值采用增量坐標(biāo)值，即各輪廓段的終點(diǎn)坐標(biāo)為相對(duì)該輪廓段起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)(增量坐標(biāo))。第7次授課：第四節(jié) 其他預(yù)處理第7次授課：第三章內(nèi)容提要

5、主要介紹了數(shù)控系統(tǒng)中各種輪廓插補(bǔ)原理及特點(diǎn)。 對(duì)脈沖增量插補(bǔ)法和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比和概括。 重點(diǎn)介紹了逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法插補(bǔ)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法。 簡(jiǎn)要介紹數(shù)據(jù)采樣法、比較積分法、樣條插補(bǔ)法和螺紋加工插補(bǔ)算法等。 第7次授課：第一節(jié) 概述 根椐零件圖編寫出數(shù)控加工程序后，通過輸入設(shè)備將其傳送到數(shù)控裝置內(nèi)部，然后經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的譯碼和預(yù)處理，就開始針對(duì)刀具補(bǔ)償計(jì)算后的刀具中心軌跡進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算處理。 第7次授課：第一節(jié) 概述 所謂插補(bǔ)就是根據(jù)零件輪廓尺寸，結(jié)合精度和工藝等方面的要求，在已知刀具中心軌線轉(zhuǎn)接點(diǎn)之間插入若干個(gè)中間點(diǎn)的過程，即 “數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化過程”，其對(duì)應(yīng)的算法稱為

6、插補(bǔ)算法。 具體來講，插補(bǔ)的任務(wù)是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，計(jì)算出每段零件輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間所插入中間點(diǎn)的坐標(biāo)。第7次授課：第一節(jié) 概述一、脈沖增量插補(bǔ)算法 脈沖增量插補(bǔ)算法是通過向各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸分配脈沖，控制機(jī)床坐標(biāo)軸相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，從而加工出一定輪廓形狀的算法。其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)的結(jié)果僅產(chǎn)生一個(gè)單位的行程增量，以單位脈沖的形式輸出給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。第7次授課：第一節(jié) 概述一、脈沖增量插補(bǔ)算法 每個(gè)單位脈沖對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸位移量，稱之為脈沖當(dāng)量，一般用 或BLU表示。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位，它決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。 對(duì)于普通數(shù)控機(jī)床一般取 =0.01mm，比較精密的數(shù)控機(jī)床可取 = 0.005mm、0.

7、0025mm或0.001mm等。第7次授課：第一節(jié) 概述一、脈沖增量插補(bǔ)算法 脈沖增量插補(bǔ)算法簡(jiǎn)單，僅需幾次加法和移位操作就可完成插補(bǔ)運(yùn)算。屬于這類插補(bǔ)的具體算法有： 逐點(diǎn)比較法 數(shù)字積分法 數(shù)字脈沖乘法器法 最小偏差法 第7次授課：第一節(jié) 概述二、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法根據(jù)數(shù)控加工程序編寫的進(jìn)給速度，先將零件輪廓曲線按插補(bǔ)周期分割為一系列首尾相連的微小直線段，然后將這些微小直線段對(duì)應(yīng)的位置增量數(shù)據(jù)輸出，用以控制伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸進(jìn)給。 與脈沖增量插補(bǔ)算法相比，數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法的結(jié)果不再是單個(gè)脈沖，而是位置增量的數(shù)字量。 第7次授課：第一節(jié) 概述二、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算

8、法適用于以直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 在數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的數(shù)控系統(tǒng)中，每調(diào)用一次插補(bǔ)程序，就計(jì)算出本次插補(bǔ)周期內(nèi)各坐標(biāo)軸的位置增量，據(jù)此求得各坐標(biāo)軸相應(yīng)的位置，并與采樣所獲得的實(shí)際位置（反饋值）進(jìn)行比較，從而獲得位置跟蹤誤差。 第7次授課：第一節(jié) 概述二、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法 伺服位置控制軟件則根據(jù)當(dāng)前的位置誤差計(jì)算出進(jìn)給坐標(biāo)軸的速度，隨后輸出至驅(qū)動(dòng)裝置，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件朝著減小誤差的方向運(yùn)動(dòng)，以保證整個(gè)系統(tǒng)的加工精度。 第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法 逐點(diǎn)比較法基本思想：在刀具按要求軌跡運(yùn)動(dòng)加工零件輪廓的過程中，不斷比較刀具與被加工零件輪廓之間的相對(duì)位置，并

9、根據(jù)比較結(jié)果決定下一步的進(jìn)給方向，使刀具沿著坐標(biāo)軸向減小偏差的方向進(jìn)給，且只有一個(gè)方向的進(jìn)給。 第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法 逐點(diǎn)比較法每一步均要比較加工點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)與規(guī)定零件輪廓之間的距離，依此決定下一步的走向，如果加工點(diǎn)走到輪廓外面去了，則下一步要朝著輪廓內(nèi)部走；如果加工點(diǎn)處在輪廓的內(nèi)部, 則下一步要向輪廓外面走，以縮小偏差，周而復(fù)始，直至全部結(jié)束，從而獲得一個(gè)非常接近于數(shù)控加工程序規(guī)定輪廓的刀具中心軌跡。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的主要特點(diǎn)： 既可實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)，也可實(shí)現(xiàn)圓弧插補(bǔ) 插補(bǔ)運(yùn)算簡(jiǎn)單直觀 插補(bǔ)過程的最大誤差不超過一個(gè)脈沖當(dāng)量 輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖速度變化小

10、，調(diào)節(jié)方便 不易實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)插補(bǔ) 在兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為普遍第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)四個(gè)節(jié)拍 偏差判別 坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計(jì)算 終點(diǎn)判別線型約定：直線：L1、L2、L3、L4順圓：SR1、SR2、SR3、SR4逆圓：NR1、NR2、NR3、NR4第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理) 動(dòng)點(diǎn)正好在直線上時(shí) 動(dòng)點(diǎn)處于直線下方時(shí) 動(dòng)點(diǎn)處于直線上方時(shí)第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理) 取偏差函數(shù)：第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理)1)當(dāng)?shù)毒咛幵谥本€下方時(shí)(F0)，刀具向Y方向進(jìn)給。2)當(dāng)?shù)毒咛幵谥本€上方時(shí)(F0)，刀具

11、向X方向進(jìn)給。3)當(dāng)?shù)毒哒锰幵谥本€上(F =0)，約定向X方向進(jìn)給一步，從而使F0和F =0兩種情況統(tǒng)一起來，即F0。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理) 采用遞推算式求取偏差函數(shù)值設(shè)第i次插補(bǔ)后，偏差函數(shù)為1)若Fi0，刀具應(yīng)向(X)方向進(jìn)給一步，新動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值為 ,則新偏差函數(shù)為2)若Fi0，刀具應(yīng)向(Y)方向進(jìn)給一步，新動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值為 ,則新偏差函數(shù)為第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理) 綜上所述，第象限直線插補(bǔ)的偏差函數(shù)與進(jìn)給方向有以下關(guān)系： 1)當(dāng)Fi0時(shí)，刀具向X方向進(jìn)給，新的偏差函數(shù)值為 2)當(dāng)Fi 0時(shí)，刀具向Y方向進(jìn)給，新的偏差函數(shù)值為 第7

12、次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(基本原理)終點(diǎn)判別方法有以下三種 ：(1) 總步長(zhǎng)法 (2) 投影法 (3) 終點(diǎn)坐標(biāo)法 第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(硬件實(shí)現(xiàn)) 早期硬件數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)運(yùn)算，但在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中，可以采用軟件模擬硬件的控制邏輯實(shí)現(xiàn)這種插補(bǔ)運(yùn)算。 近年來，可使用超大規(guī)模數(shù)字電路現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列（FPGA）或復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)。FPGA和CPLD最大好處在于保留了硬件電路運(yùn)算速度快、插補(bǔ)思路清晰的優(yōu)點(diǎn)，克服了數(shù)字電路插補(bǔ)線路靈活性差的缺點(diǎn)。 第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(軟件實(shí)現(xiàn)) 插 補(bǔ)

13、 軟 件 流 程第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(軟件實(shí)現(xiàn))例3-1 設(shè)某數(shù)控系統(tǒng)使用MCS-51系列單片機(jī)作為CPU，請(qǐng)用匯編語(yǔ)言編寫第象限直線插補(bǔ)運(yùn)算程序。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(軟件實(shí)現(xiàn)) AGAIN：MOV A， 12HJB ACC.7，LOOPACALL FEED_PXACALL SUBFYESJMP DONELOOP： ACALL FEED_PYACALL ADDFXEDONE：ACALL DELAY ACALL STEP_1MOV A， 19HCJNE A， #00H， AGAIN MOV A， 1AHCJNE A， #00H， AGAIN MOV

14、A， 1BHCJNE A， #00H， AGAIN 第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(軟件實(shí)現(xiàn))(1) FEED_PX向X軸方向進(jìn)給一步子程序；(2) FEED_PY向Y軸方向進(jìn)給一步子程序；(3) SUBFYE修正F（FYeF）子程序；(4) ADDFXE修正F（FXeF）子程序；(5) STEP_1修正（1）子程序；(6) DELAY延時(shí)子程序，以保證給定的進(jìn)給速度。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法例3-2 設(shè)欲加工第象限的直線，起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)為E（3，5）。試用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)比較法一、L1插補(bǔ)(插補(bǔ)實(shí)例)幾點(diǎn)注記： F00(刀具在起點(diǎn)) F0(刀具在終點(diǎn)) 刀具落在刀具中心軌跡上時(shí),偏差函數(shù)值為零 如終點(diǎn)處F0，則表明插補(bǔ)過程不正確。第7次授課：第二節(jié) 逐點(diǎn)