CNC裝置的數(shù)據(jù)預(yù)處理

CNC裝置的數(shù)據(jù)預(yù)處理CNC裝置控制刀具相對(duì)于工件作出符合零件輪廓軌跡的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過插補(bǔ)實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)的，而插補(bǔ)所需信息伽曲線的種類、起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)、進(jìn)給速度等），則是通過預(yù)處理得到。預(yù)處理包括零件程序的輸入、譯碼、刀具（半徑、長(zhǎng)度）補(bǔ)償計(jì)算和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等。一、零件程序的輸入1.概述零件程序的輸入，對(duì)于早期的數(shù)控裝置是使用紙帶閱讀機(jī)和鍵盤開展的?，F(xiàn)代數(shù)控裝置則可通過通信方式或其它輸入裝置實(shí)現(xiàn)。紙帶閱讀機(jī)和鍵盤輸入大都采用中斷方式，由相應(yīng)的中斷服務(wù)程序完成輸入。輸入過程信息流如圖4-30所示。2.數(shù)據(jù)存放形式在零件程序存儲(chǔ)器中可以儲(chǔ)存多個(gè)零件程序，零件程序一般是按順序存放的。為了方便零件程序的調(diào)用，在零件程序存儲(chǔ)器中還開辟了目錄0區(qū)，在目錄中按固定格式存放著相應(yīng)零件程序的有關(guān)信息，形成目錄表。目錄表的每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)零件程序，記錄了該零件程序的程序名稱，它在零件程序存儲(chǔ)器中的首地址和末地址等信息。3.零件加工程序的編輯將零件加工程序輸入后，常常需對(duì)該程序編輯。編輯工作主要有：插入(Insert)、刪除(Delete)、修改(Edit、替換(Replace)等。二、譯碼譯碼程序又稱翻譯程序，它把零件程序段的各種工件輪廓信息如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等)、加工速度F和其它輔助信息(M、S、T)按一定規(guī)律翻譯成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按系統(tǒng)規(guī)定的格式放在譯碼結(jié)果緩沖器中。譯碼有解釋和編譯兩種方法。解釋方法是將輸入程序整改成某種形式，在執(zhí)行時(shí)，由計(jì)算機(jī)順序取出開展分析、判斷和處理，即一邊解釋，一邊執(zhí)行。編輯方法是將輸入程序作為源程序，對(duì)它開展編譯，形成由機(jī)器指令組成的目的程序，然后計(jì)算機(jī)執(zhí)行這個(gè)目的程序。三、刀具補(bǔ)償原理1.刀具補(bǔ)償?shù)幕驹砭幹屏慵庸こ绦驎r(shí)，一般只考慮零件的輪廓外形，即零件程序段中的尺寸信息取自零件輪廓線。但是實(shí)際切削控制時(shí)，是以刀具中心為控制中心的，這樣刀具和工件之間相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)實(shí)際形成的軌跡就不是零件輪廓線了，而是偏離了一個(gè)刀具半徑值。因此，CNC裝置必須能夠根據(jù)零件輪廓信息和刀具半徑自動(dòng)計(jì)算中心軌跡，使其自動(dòng)偏移零件輪廓一個(gè)刀具半徑值。這種偏移計(jì)算稱為刀具半徑補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償有刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償兩部分。2.B功能刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算B刀具半徑補(bǔ)償為基本的刀具半徑補(bǔ)償，它根據(jù)程序段中零件輪廓尺寸和刀具半徑計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于一般的CNC裝置，所能實(shí)現(xiàn)的輪廓控制僅限于直線和圓弧。對(duì)直線而言刀具補(bǔ)償后的刀具中心規(guī)跡是與原直線相平行的直線，因此刀具補(bǔ)償計(jì)算只要計(jì)算出刀具中心軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值。對(duì)于圓弧而言，刀具補(bǔ)償后的刀具中心軌跡是一個(gè)與原圓弧同心的一段圓弧，因此對(duì)圓弧的刀具補(bǔ)償計(jì)算只需要計(jì)算出刀具補(bǔ)償后圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值以及刀具補(bǔ)償后的圓弧半徑值。直線的B刀具半徑補(bǔ)償如圖4-12所示。被加工直線段的起點(diǎn)為原點(diǎn)O（0，0），終點(diǎn)A的坐標(biāo)為（x，y），假定上一程序段加工完后，刀具中心在點(diǎn)O1且坐標(biāo)值已知。刀具半徑為r，現(xiàn)計(jì)算刀具補(bǔ)償后直線O1A1的終點(diǎn)坐標(biāo)（x1,y1）。設(shè)刀具補(bǔ)償矢量AA1的投影坐標(biāo)為Dx和Dy，則由于則有圓弧的B刀具半徑補(bǔ)償如圖4-13所示。設(shè)被加工圓弧的圓心坐標(biāo)為（0，0），圓弧半徑為R，圓弧起點(diǎn)為A（x0，y0），終點(diǎn)為B（xe，ye），刀具半徑為r。設(shè)A1（xo1,yo1）為前一段程序刀具中心軌跡的終點(diǎn)，且坐標(biāo)為已知。因?yàn)槭菆A角過渡，A1點(diǎn)一定在半徑OA或其延長(zhǎng)線上，與A點(diǎn)的距離為r。A1點(diǎn)即為本段程序刀具中心軌跡的起點(diǎn)?，F(xiàn)在計(jì)算刀具中心軌跡的終點(diǎn)B1（xe1，ye1）和半徑R1。因?yàn)锽1在半徑OB或其延長(zhǎng)線上，三角形闖BP與2OB1P1相似。根據(jù)相似三角形定理，有則有以上為刀具偏向圓外側(cè)的情況，刀具偏向圓內(nèi)側(cè)時(shí)與此類似。3.C功能刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算C刀具半徑補(bǔ)償則能自動(dòng)處理兩個(gè)相鄰程序段之間連接（即尖角過渡）的各種情況，并直接求出刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接交點(diǎn)，然后再對(duì)原來的刀具中心軌跡作伸長(zhǎng)或縮短修正。數(shù)控系統(tǒng)中C刀具半徑補(bǔ)償方式如圖4-14所示，在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)，設(shè)置有工作存放器AS，存放正在加工的程序段信息；刀補(bǔ)存放器CS存放下一個(gè)加工程序段信息；緩沖存放器BS存放著再下一個(gè)加工程序段的信息；輸出存放器OS存放運(yùn)算結(jié)果，作為伺服系統(tǒng)的控制信號(hào)。因此，數(shù)控系統(tǒng)在工作時(shí)，總是同時(shí)存儲(chǔ)有連續(xù)三個(gè)程序段的信息。當(dāng)CNC系統(tǒng)啟動(dòng)后，第一段程序首先被讀入BS，在BS中算得的第一段編程軌跡被送到CS暫存，又將第二段程序讀入BS,算出第二段的編程軌跡。接著，對(duì)第一、二段編程軌跡的連接方式開展判別，根據(jù)判別結(jié)果再對(duì)CS中的第一段編程軌跡作相應(yīng)的修正，修正結(jié)束后，順序地將修正后的第一段編程軌跡由CS送到AS，第二段編程軌跡由BS送入CS。隨后，由CPU將AS中的內(nèi)容送到OS開展插補(bǔ)運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送往伺服機(jī)構(gòu)以完成驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。當(dāng)修正了的第一段編程軌跡開始被執(zhí)行后，利用插補(bǔ)間隙，CPU又命令第三段程序讀入BS，隨后又將BS、CS中的第三、第二段編程軌跡的連接方式，對(duì)CS中的第二段編程軌跡開展修正。如此往復(fù)，可見C刀補(bǔ)工作狀態(tài)CNC裝置內(nèi)總是同時(shí)存有三個(gè)程序段的信息，以保證刀補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，為了便于交點(diǎn)的計(jì)算以及各種編程情況開展綜合分析，從中找出規(guī)律。必須將C刀具半徑補(bǔ)償方法中所有的輸入軌跡當(dāng)作矢量開展分析。顯然，直線段本身就是一個(gè)矢量，而圓弧則將圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)、半徑及起點(diǎn)到終點(diǎn)的弦長(zhǎng)都作為矢量。刀具半徑也作為矢量，在加工過程中，它始終垂直于編程軌跡，大小等于刀具半徑，方向指向刀具圓心。在直線加工時(shí)，刀具半徑矢量始終垂直于刀具的移動(dòng)方向；圓弧加工時(shí)，刀具半徑矢量始終垂直于編程圓弧的瞬時(shí)切點(diǎn)的切線，方向始終在改變。4.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)挠?jì)算所謂刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，就是把工件輪廓按刀具長(zhǎng)度在坐標(biāo)軸（車床為X、Z軸）上的補(bǔ)償分量平移。對(duì)于每一把刀具來說，其長(zhǎng)度是一定的，它們?cè)谀撤N刀具夾座（刀柄）上的安裝位置也是一定的。因此在加工前可預(yù)先分別測(cè)得裝在刀架上的刀具長(zhǎng)度在X和Z方向的分量，即?X刀偏和?Z刀偏。通過MDI將?X和?2輸入到CNC裝置，從CNC裝置的刀具補(bǔ)償表中調(diào)