數(shù)控編程第二十八講.ppt

1、1,數(shù) 控 技 術(shù),主講教師：仇曉黎,東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育,第 二十八 講,2,第二節(jié) CNC的軌跡控制原理,第三節(jié) 刀具位置補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償,第四節(jié) 進(jìn)給速度和加減速控制,第五節(jié) CNC的輸入輸出與通信功能,第四章 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng),第一節(jié) 概述,3,刀具補(bǔ)償是數(shù)控中的重要組成部分，當(dāng)采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺度的零件，或同一名義尺寸的刀具因換刀重調(diào)或磨損而引起尺寸變化時，為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶（或程序），數(shù)控裝置常備有刀具補(bǔ)償機(jī)能。,第四章第三節(jié)刀具位置補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償,一、 刀具的位置補(bǔ)償 二、 刀具的半徑補(bǔ)償 三、 刀具的長度補(bǔ)償,4,一、刀具的位置補(bǔ)償 當(dāng)采用不同尺寸的刀具

2、加工同一輪廓尺寸的零件，或同一名義尺寸的刀具應(yīng)換刀重調(diào)或磨損而引起尺寸變化時，,為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶，數(shù)控裝置常備有刀具位置補(bǔ)償機(jī)能， 將變化的尺寸通過撥碼開關(guān)或鍵盤進(jìn)行手動輸入，便能自動進(jìn)行補(bǔ)償。,5,1、刀具的位置補(bǔ)償計算 （圖為不同尺寸刀具的四方刀架）,6,刀架中心位置為各刀具的換刀點(diǎn)，并以1號刀尖B點(diǎn)為所有刀具編程起點(diǎn)。 當(dāng)1號刀從B到A其增量值為： UBA=XA-X1 WBA=ZA-Z1,當(dāng)換2號時，到尖處在C點(diǎn)，C點(diǎn)的坐標(biāo)原點(diǎn)為I、K。 當(dāng)時： ()補(bǔ) ()補(bǔ),-()+補(bǔ) -()補(bǔ),7,2、刀具位置補(bǔ)償?shù)奶幚矸椒?機(jī)器在補(bǔ)償前必須處理前后兩把刀具位置補(bǔ)償?shù)牟顒e。,例

3、如,T1刀具補(bǔ)償量為+0.5mm,T2刀具補(bǔ)償量為+0.35mm,兩者差0.15mm。由于T2-T1=+0.35-(+0.5）=-0.15mm（向床頭箱移動為負(fù)，稱進(jìn)刀，遠(yuǎn)離為正，稱退刀),也就是說,在T1更換為T2時,要求刀架前進(jìn)0.15mm。,8,對此，可作如下處理： (1)在更換刀具時，先把原來刀具(T1）補(bǔ)償量撤消（根據(jù)上例，刀架前進(jìn)0.5mm），,然后根據(jù)新刀具（T2)補(bǔ)償量要求退回03.5mm， 這樣，實(shí)際上刀架 前進(jìn)了差值為0.15mm。,(2)在更換刀具時，立即進(jìn)行新?lián)Q刀具的補(bǔ)償量和原來刀具補(bǔ)償量（老刀具補(bǔ)償量）的差值運(yùn)算，并根據(jù)這個差值進(jìn)行刀具補(bǔ)償。 這種方法稱差值補(bǔ)償法。

4、實(shí)際上是把原刀具補(bǔ)償量的撤消和新刀具補(bǔ)償量的讀入進(jìn)行復(fù)合。,9,二、刀具的半徑補(bǔ)償:,1、刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖饔?在數(shù)控機(jī)床上用圓頭刀和銑刀加工零件時， 其加工程序的編制有兩種方法: 1）按零件輪廓編程 2）按刀具圓心（中心）的運(yùn)動軌跡編程 換刀和刀具磨損時不需要重新制作程序紙 帶，數(shù)控系統(tǒng)可以自動進(jìn)行補(bǔ)償，正確加工 零件。數(shù)控系統(tǒng)的這種功能稱為“刀具半徑補(bǔ)償”。,10,2、刀具半徑的補(bǔ)償方法 如圖待加工零件，加工路線為： OABCDEFO,11,O為起刀點(diǎn)，如圖示。 從O點(diǎn)開始刀具半徑矢量r要作長度分別為OO1和O1a的直線插補(bǔ)，得到A點(diǎn)的補(bǔ)償矢量r。 AB段直線插補(bǔ)，得到B點(diǎn)補(bǔ)償矢量r。,12

5、,BD段作半徑為R+r的圓弧插補(bǔ)，直到半徑矢量r與終點(diǎn)矢量O2D重合。,DE作直線插補(bǔ)，E點(diǎn)轉(zhuǎn)角處，補(bǔ)償矢量r應(yīng)作半徑為r的圓弧插補(bǔ)，使ee1完成補(bǔ)償矢量r與直線EF的法向重合。 EF段作直線插補(bǔ).,13,由前所述，可見要實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插補(bǔ)功能外， 還須具有處理刀具半徑矢量的能力，,這種處理能力表現(xiàn)在補(bǔ)償矢量偏移的計算和補(bǔ)償矢量的旋轉(zhuǎn)兩個方面。 刀具半徑補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的方法有多種: DDA法 逐點(diǎn)比較法 矢量判別法 其中，矢量判別法可適用于各種插補(bǔ)方法,14,上述對刀具補(bǔ)償矢量的處理，通稱為“刀具偏移計算”。,這些方法的刀具半徑補(bǔ)償只能計算出直線或圓弧終點(diǎn)的刀具中心坐標(biāo)值

6、， 而對于兩個程序段之間輪廓的轉(zhuǎn)接（又稱拐角或過渡）是以圓弧方式進(jìn)行的，故稱其為一般刀具半徑補(bǔ)償，或稱B機(jī)能刀具補(bǔ)償（簡稱B刀補(bǔ)）。,15,如圖示，設(shè)要加工的程序段為圓弧AB、半徑為R，加工開始時，刀具中心處在A點(diǎn)，它的刀具半徑矢量為r。要求加工結(jié)束時，刀具中心處于圓弧終點(diǎn)B。,16,分析： 為實(shí)現(xiàn)上述要求，可把刀具中心的運(yùn)動分解成兩種運(yùn)動: AA” 和A”B,AA”:該運(yùn)動實(shí)際上以O(shè)點(diǎn)為中心作半徑為R的圓弧插補(bǔ)，結(jié)果使刀具中心由A運(yùn)動到A”，即此運(yùn)動使刀具半徑矢量平移到BA”。,對于A到B的運(yùn)動，則是把刀具半徑矢量由r旋轉(zhuǎn)到r1，與圓弧終點(diǎn)半徑矢量重合。,17,因此，若把這兩種運(yùn)動結(jié)合起來，

7、也就是在作輪廓線圓弧插補(bǔ)的同時，不斷地修改刀具半徑矢量r，使它保持與圓弧半徑矢量R一致，就能實(shí)現(xiàn)刀具半徑的補(bǔ)償。,18,為了比較r與R的重合性，引入了r和R的矢量積作為判別函數(shù)：,19,當(dāng)H=0，表示R和r重合； 當(dāng)H0，表示r超前R； 當(dāng)H0，表示r滯后R。,規(guī)定： H=0時,停止刀具偏移計算 ,進(jìn)行輪廓的圓弧插補(bǔ)。 H0 時,作刀具偏移計算,作矢量旋轉(zhuǎn)。,20,r的旋轉(zhuǎn)，可按輪廓圓弧插補(bǔ)相同的方式進(jìn)行。 由此可見，刀具半徑的矢量判別法是通過判別函數(shù)H把兩圓弧插補(bǔ)結(jié)合起來， 而與圓弧插補(bǔ)本身的方法無關(guān)。,21,判別法的優(yōu)點(diǎn)： 不管數(shù)控系統(tǒng)使用何種插補(bǔ)方法都可用矢量判別法進(jìn)行刀具補(bǔ)償計算。 這

8、種方法能在輪廓插補(bǔ)的同時進(jìn)行刀具半徑矢量的旋轉(zhuǎn)。,判別法的缺點(diǎn)： 由于在偏差補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上進(jìn)行刀具偏移計算，引入一個新的偏移量H，使插補(bǔ)誤差增加一倍，達(dá)到兩個脈沖當(dāng)量。,22,3、C型機(jī)能刀具半徑補(bǔ)償方法 實(shí)現(xiàn)B刀補(bǔ)的常用方法有一個共同特點(diǎn)，就是對加工輪廓的轉(zhuǎn)接是以圓弧方式進(jìn)行的，存在問題：,1）在外輪廓尖加工時，由于輪廓尖角處始終處于切削狀態(tài)，尖角加工的工藝性就比較差，這在磨削加工中尤其突出，所加工的尖角往往會變成小圓角。 2）在內(nèi)輪廓尖加工時，由于刀具中心軌跡交點(diǎn)不易求得，因此不得不由程編員人為地插入一個輔助加工的圓弧軌跡，并且這個輔助圓弧的半徑必須大于刀具半徑值。,23,（1）C機(jī)能刀補(bǔ)的設(shè)計思想 常用的刀具半徑補(bǔ)償方法產(chǎn)生編程限制的主要原因在于，這些方法在確定刀具中心軌跡時，都采用了讀一段、算一段、再走一段的方法。,它們都不能預(yù)計到下一段加工軌跡對本段加工軌跡的影響，從而需要由程編員幫助判別。 一旦遇到這種情況，就必須人為地插入一個過渡圓弧，否則會產(chǎn)生過切削的現(xiàn)象。 為了解決下段加工軌跡對本段加工軌跡的影響問題，系統(tǒng)的輸入裝置線路中可增設(shè)刀具補(bǔ)償緩沖器。,24,如圖，工作寄存器AS存放正在加工的程序段信息。 刀補(bǔ)緩沖器CS存放的是下一段要加工程序段信息。,而緩沖寄存器BS存放的是再下一段所要加工的程序段信息。 因此，在有C機(jī)能刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)工作時，總是同時存