數(shù)控原理與系統(tǒng)-2課件

1、 第二章 數(shù)控系統(tǒng)程序輸入與通信第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)第三節(jié) 信息輸入第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理第六節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的通信接口與網(wǎng)絡(luò) 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識一、數(shù)控編程的概念 編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程的過程可以用流程圖2-1表示。各環(huán)節(jié)簡要說明如下：確定加工方案工藝處理數(shù)學(xué)處理編寫程序清單制備控制介質(zhì)程序檢驗 圖2-1 數(shù)控編程過程 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識 1 確定加工方案 選擇能夠?qū)崿F(xiàn)該方案的適當?shù)臋C床、刀具、夾具和裝夾方法。 2. 工藝處理 工藝處理包括選擇對刀點，確定加工路線和切削用量。 3. 數(shù)學(xué)處理 數(shù)學(xué)處理的主要任務(wù)就

2、是根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)。 4. 編寫程序清單 5. 制備介質(zhì)和程序檢驗 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識應(yīng)用描述:a. 明確加工目的,確定工藝參數(shù)b. 算基點與節(jié)點c. 按規(guī)定的程序格式,逐條寫程序d. 程序輸入: 鍵盤、接口e. 程序校驗首件試切 : 空刀運動 用筆代刀 大批量生產(chǎn)（試切一件） 三維動態(tài)顯示 好的編程人員,要熟悉 a. 機床結(jié)構(gòu)、性能 b. 數(shù)控系統(tǒng) c. 加工工藝充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機床本身的能力 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識 編程方法 1. 手工編程 2. 自動編程 二、數(shù)控編程的代碼（介紹） 為了滿足設(shè)計、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標系統(tǒng)、加工指令

3、、輔助功能及程序格式方面，國際上已形成了兩個通用的標準ISOInternational Standard Organization EIAElectronic Industries Association Y 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識XXXYYAAABBB a）方案1 b）方案2 c）方案3 圖2-2 G00指令的運動軌跡 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識 （2） 直線插補指令G01 格式： G01 X Y F； （3） 圓弧插補指令G02、G03 格式：G02（G03）X Y I J F； a）逆圓指令G03 b）順圓指令G02圖2-3 圓弧插補指令 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識四、其他代碼(S、

4、T、F)1 主軸功能2 刀具功能3 進給功能4 主軸速度和進給速度的其它 表示方法 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識 五、程序結(jié)構(gòu)與格式 例: N3 G00 X10 Z10 M03 S650 ;（1） 程序段號:查找、跳轉(zhuǎn)、注意，程序段標號與程序的執(zhí)行順序無關(guān)，不管有無括號，程序都是按排列的先后次序執(zhí)行。 (2）程序段中的主體部分：主體部分包含了各種控制信息和數(shù)據(jù) （3）結(jié)束符: ；、 LF、* 第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系統(tǒng) 一.數(shù)控機床的坐標軸與運動 直角笛卡爾坐標軸 注意右手螺旋定正負 無論那一種數(shù)控機床都規(guī)定：Z軸是 平行于主軸中心線的坐標軸。 注意：刀具相對靜止工件運動的原則。 第二節(jié) 數(shù)控機

5、床的坐標系統(tǒng) 圖2-5 圓弧插補指令 第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系統(tǒng) 二.數(shù)控機床的坐標系 機床的坐標原點在機床上某一點，是固定不變的，機床出廠已確定。機床的換刀點，托板的交換點，這些點在機床上都是固定點。（1）機床坐標系: 在數(shù)控機床中，為了實現(xiàn)零件的加工，往往需要控制幾個方向的運動，這就需要建立坐標系，以便區(qū)別不同運動方向。（2）工件坐標系：程序編制人員在編程時使用的坐標系。在這個坐標系內(nèi)編程可以簡化坐標計算，減少錯誤，縮短程序長度。 第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系統(tǒng) 2 對刀點的確定 對刀點也稱起刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點。a）對稱零件的對刀點選擇 b）鉆孔加工時的對刀點選擇圖2-6

6、對刀點的選擇 第三節(jié) 信息輸入 一.數(shù)控系統(tǒng)的信息 數(shù)字量:對各坐標軸的運動進行數(shù)字控制。如對進給各坐標軸運動的控制。 開關(guān)量:實現(xiàn)輔助功能，如主軸的啟停、換向，冷卻、潤滑 的啟停等。 二.數(shù)控系統(tǒng)的信息流程 輸入 存儲 譯碼 刀具補償 進給速度處理 插補 I/O處理 位置控制 第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入一、數(shù)控加工程序輸入方式及特點： NC 輸入方式：（早期紙帶輸入、內(nèi)存小）-輸入一條就執(zhí)行一條 CNC輸入方式：（磁盤、DNC接口、內(nèi)存大）-一次性讀入分段執(zhí)行 特點： （P22）二、數(shù)控加工程序的輸入： 1.輸入(MDI、磁盤、DNC接口) 2.零件加工程序的存放形式（P23） （兩區(qū)： 零

7、件加工程序存儲區(qū)：連續(xù)存儲，不留空隙； 目錄區(qū)：含程序名稱、程序首址、程序終址）零件程序的存儲形式系統(tǒng)內(nèi)部代碼(表2-5)例：N05 G90 G01 X106 Y-60 F46 M05 LF（與教材中 X100 Y-50 比較） 加工程序輸入時完成代碼識別,形成“數(shù)控加工程序存儲器存放程序段的情況(表2-6)”第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理一.什么是譯碼(P24) 譯碼階段根據(jù)數(shù)控加工程序存儲器內(nèi)容,形成“譯碼結(jié)果緩沖器格式(表2-7)”,即數(shù)控系統(tǒng)能夠識別執(zhí)行的代碼形式機器指令。 其中將M代碼、G代碼按表2-8、表2-9規(guī)定分組（P26） 第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處

8、理 表2-5 常用數(shù)控代碼對應(yīng)關(guān)系 字符EIA碼ISO碼內(nèi)碼字符ELA碼ISO碼內(nèi)碼020H30H00HX37HD8H12H101HB1H01HY38H59H13H202HB2H02HZ29H5AH14H313H33H03HI79HC9H15H404HB4H04HJ51HCAH16H515H35H05HK52H4BH17H616H36H06HF76HC6H18H707HB7H07HM54H4DH19H808HB8H08HLF/CR80H0AH20H919H39H09H_40H2DH21HN45H4EH10HDEL7FHFFHFFHG67H47H11HEOR0BHA5H22H第五節(jié) 數(shù)控加工程序

9、的預(yù)處理 表2-6 數(shù)控加工程序存儲器地址內(nèi)容地址內(nèi)容地址內(nèi)容2000H10H2008H01H2010H00H2001H00H2009H12H2011H18H2002H05H200AH01H2012H04H2003H11H200BH00H2013H06H2004H09H200CH06H2014H19H2005H00H200DH13H2015H00H2006H11H200EH21H2016H05H2007H00H200FH06H2017H20H 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理單元名地址內(nèi)碼單元名地址內(nèi)碼N4000H05HF400EH00HX4001H6AHS400FH00H4002H00H4010

10、H00HY4003HC4HT4011H00H4004HFFHMX4012H00HZ4005H00HMY4013H05H4006H00HMZ4014H00HI4007H00HGA4015H01H4008H00HGB4016H00HJ4009H00HGC4017H00H400AH00HGD4018H00HK400BH00HGE4019H00H400CH00HGF401AH90HF400DH2EH譯碼結(jié)果緩沖器 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理二、刀具補償 1 為什么要進行刀具補償 如圖2-7所示，在銑床上用半徑為r的刀具加工外形輪廓為A的工件時，刀具中心沿著與輪廓A距離為r的軌跡B移動。我們要根據(jù)輪廓

11、A的坐標參數(shù)和刀具半徑r值計算出刀具中心軌跡B的坐標參數(shù)，然后再編制程序進行加工，因控制系統(tǒng)控制的是刀具中心的運動。在輪廓加工中，由于刀具總有一定的半徑，如銑刀半徑或線切割機的鉬絲半徑等。刀具中心（刀位點）的運動軌跡并不等于所加工零件的實際軌跡（直接按零件廓形編程所得軌跡），數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補償就是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理 2 刀具長度補償及刀具半徑補償 具體應(yīng)用 加工中心：一個重要組成部分就是自動換刀裝置，在一次加 工中使用多把長度不同的刀具，需要有刀具長度補償功能。 輪廓銑削加工：為刀具中心沿所需軌跡運動，需要有刀具半 徑補償功能。 車削加工：可以

12、使用多種刀具，數(shù)控系統(tǒng)具備了刀具長度和刀具半徑補償功能，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關(guān)，可大大簡化編程。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理 具有刀具補償功能，在編制加工程序時，可以按零件實際輪廓編程，加工前測量實際的刀具半徑、長度等，作為刀具補償參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，可以加工出合乎尺寸要求的零件輪廓。 刀具補償功能還可以滿足加工工藝等其他一些要求，可以通過逐次改變刀具半徑補償值大小的辦法，調(diào)整每次進給量，以達到利用同一程序?qū)崿F(xiàn)粗、精加工循環(huán)。另外，因刀具磨損、重磨而使刀具尺寸變化時，若仍用原程序，勢必造成加工誤差，用刀具長度補償可以解決這個問題。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理三、進給速度處理（

13、控制）為什么要控制進給速度 對于任何一個數(shù)控機床來說，都要求能夠?qū)M給速度進行控制，它不僅直接影響到加工零件的表面粗糙度和精度，而且與刀具和機床的壽命和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。 按照加工工藝的需要，進給速度的給定一般是將所需的進給速度用F代碼編入程序。對于不同材料的零件，需根據(jù)切削速度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，選擇合適的進給速度。 在進給過程中，還可能發(fā)生各種不能確定或沒有意料到的情況，需要隨時改變進給速度，因此還應(yīng)有操作者可以手動調(diào)節(jié)進給速度的功能。數(shù)控系統(tǒng)能提供足夠的速度范圍和靈活的指定方法。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理 另外，在機床加工過程中，由于進給狀態(tài)的變化，如起動、升速、降速

14、和停止，為了防止產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩等，保證運動平穩(wěn)和準確定位，必須按一定規(guī)律完成升速和降速的過程。 進給速度控制方法和所采用的插補算法有關(guān) 1.開環(huán)控制系統(tǒng)-脈沖增量插補方式下進給速度控制 以步進電機作為執(zhí)行元件的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，各坐標的進給速度是通過控制向步進電機發(fā)出脈沖的頻率來實現(xiàn)的，所以進給速度處理是根據(jù)程編的進給速度值來確定脈沖源頻率的過程。進給速度F與脈沖源頻率f之間關(guān)系為： 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理fFd60式中 d為脈沖當量(mm/脈沖)； f脈沖源頻率(Hz)； F進給速度(mm/min)。脈沖源頻率為： 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理2、閉環(huán)半控制系統(tǒng)-數(shù)據(jù)采樣插補方式下進給速度控制 數(shù)據(jù)采樣插補