數(shù)控編程第二十八講課件

第二節(jié)CNC的軌跡控制原理第三節(jié)刀具位置補償和半徑補償?shù)谒墓?jié)進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數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述1第二節(jié)CNC的軌跡控制原理第三節(jié)刀具位置補償和半徑補刀具補償是數(shù)控中的重要組成部分，當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償機能。第四章第三節(jié)刀具位置補償和半徑補償一、刀具的位置補償二、刀具的半徑補償三、刀具的長度補償2刀具補償是數(shù)控中的重要組成部分，當采用不同尺寸的刀具加工同一一、刀具的位置補償當采用不同尺寸的刀具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償機能，將變化的尺寸通過撥碼開關(guān)或鍵盤進行手動輸入，便能自動進行補償。3一、刀具的位置補償為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶，數(shù)控1、刀具的位置補償計算（圖為不同尺寸刀具的四方刀架）KI41、刀具的位置補償計算KI4刀架中心位置為各刀具的換刀點，并以1號刀尖B點為所有刀具編程起點。當1號刀從B到A其增量值為：UBA=XA-X1WBA=ZA-Z1當換2號時，到尖處在C點，C點的坐標原點為I、K。當Ｃ→Ａ時：ＵＣＡ＝(ＸＡ－Ｘ１)＋Ｉ補ＷＣＡ＝(ＺＡ－Ｚ１)＋Ｋ補ＵＡＣ＝-[(ＸＡ－Ｘ１)+Ｉ補]ＷＡＣ＝-[(ＺＡ－Ｚ１)＋Ｋ補]＝5刀架中心位置為各刀具的換刀點，并以1號刀尖B點為所有刀具編程2、刀具位置補償?shù)奶幚矸椒C器在補償前必須處理前后兩把刀具位置補償?shù)牟顒e。

例如,T1刀具補償量為+0.5mm,T2刀具補償量為+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’，稱進刀，遠離為正，稱退刀),也就是說,在T1更換為T2時,要求刀架前進0.15mm。62、刀具位置補償?shù)奶幚矸椒ɡ?T1刀具補償量為+0.5m對此，可作如下處理：(1)在更換刀具時，先把原來刀具(T1）補償量撤消（根據(jù)上例，刀架前進0.5mm），然后根據(jù)新刀具（T2)補償量要求退回03.5mm，這樣，實際上刀架前進了差值為0.15mm。(2)在更換刀具時，立即進行新?lián)Q刀具的補償量和原來刀具補償量（老刀具補償量）的差值運算，并根據(jù)這個差值進行刀具補償。這種方法稱差值補償法。實際上是把原刀具補償量的撤消和新刀具補償量的讀入進行復(fù)合。7對此，可作如下處理：然后根據(jù)新刀具（T2)補償量要求退回03二、刀具的半徑補償:1、刀具半徑補償?shù)淖饔迷跀?shù)控機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)可以自動進行補償，正確加工零件。數(shù)控系統(tǒng)的這種功能稱為“刀具半徑補償”。8二、刀具的半徑補償:1、刀具半徑補償?shù)淖饔迷跀?shù)控機床上用圓頭2、刀具半徑的補償方法如圖待加工零件，加工路線為：O→A→B→C→D→E→F→O92、刀具半徑的補償方法9O為起刀點，如圖示。從O點開始刀具半徑矢量r要作長度分別為OO1和O1a的直線插補，得到A點的補償矢量r。AB段直線插補，得到B點補償矢量r。10O為起刀點，如圖示。10BD段作半徑為R+r的圓弧插補，直到半徑矢量r與終點矢量O2D重合。DE作直線插補，E點轉(zhuǎn)角處，補償矢量r應(yīng)作半徑為r的圓弧插補，使e→e1完成補償矢量r與直線EF的法向重合。EF段作直線插補...11BD段作半徑為R+r的圓弧插補，直到半徑矢量r與終點矢量O2由前所述，可見要實現(xiàn)刀具半徑補償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插補功能外，還須具有處理刀具半徑矢量的能力，這種處理能力表現(xiàn)在補償矢量偏移的計算和補償矢量的旋轉(zhuǎn)兩個方面。刀具半徑補償實現(xiàn)的方法有多種:DDA法逐點比較法矢量判別法其中，矢量判別法可適用于各種插補方法12由前所述，可見要實現(xiàn)刀具半徑補償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插上述對刀具補償矢量的處理，通稱為“刀具偏移計算”。這些方法的刀具半徑補償只能計算出直線或圓弧終點的刀具中心坐標值，而對于兩個程序段之間輪廓的轉(zhuǎn)接（又稱拐角或過渡）是以圓弧方式進行的，故稱其為一般刀具半徑補償，或稱B機能刀具補償（簡稱B刀補）。13上述對刀具補償矢量的處理，通稱為“刀具偏移計算”。這些方法的如圖示，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，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B’。14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，刀分析：為實現(xiàn)上述要求，可把刀具中心的運動分解成兩種運動:A’→A”和A”→B’A’→A”:該運動實際上以O(shè)’點為中心作半徑為R的圓弧插補，結(jié)果使刀具中心由A’運動到A”，即此運動使刀具半徑矢量平移到BA”。對于A’’到B’的運動，則是把刀具半徑矢量由r旋轉(zhuǎn)到r1，與圓弧終點半徑矢量重合。15分析：A’→A”:該運動實際上以O(shè)’點為中心作半徑為R的圓弧因此，若把這兩種運動結(jié)合起來，也就是在作輪廓線圓弧插補的同時，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，就能實現(xiàn)刀具半徑的補償。16因此，若把這兩種運動結(jié)合起來，也就是在作輪廓線圓弧插補的同時為了比較r與R的重合性，引入了r和R的矢量積作為判別函數(shù)：17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)：1當H=0，表示R和r重合；當H>0，表示r超前R；當H<0，表示r滯后R。規(guī)定：H>=0時,停止刀具偏移計算,進行輪廓的圓弧插補。H<0時,作刀具偏移計算,作矢量旋轉(zhuǎn)。18當H=0，表示R和r重合；規(guī)定：18r的旋轉(zhuǎn)，可按輪廓圓弧插補相同的方式進行。由此可見，刀具半徑的矢量判別法是通過判別函數(shù)H把兩圓弧插補結(jié)合起來，而與圓弧插補本身的方法無關(guān)。19r的旋轉(zhuǎn)，可按輪廓圓弧插補相同的方式進行。19判別法的優(yōu)點：不管數(shù)控系統(tǒng)使用何種插補方法都可用矢量判別法進行刀具補償計算。這種方法能在輪廓插補的同時進行刀具半徑矢量的旋轉(zhuǎn)。判別法的缺點：由于在偏差補償?shù)幕A(chǔ)上進行刀具偏移計算，引入一個新的偏移量H，使插補誤差增加一倍，達到兩個脈沖當量。20判別法的優(yōu)點：判別法的缺點：203、C型機能刀具半徑補償方法實現(xiàn)B刀補的常用方法有一個共同特點，就是對加工輪廓的轉(zhuǎn)接是以圓弧方式進行的，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。213、C型機能刀具半徑補償方法1）在外輪廓尖加工時，由于輪廓尖（1）C機能刀補的設(shè)計思想常用的刀具半徑補償方法產(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)刀具補償緩沖器。22（1）C機能刀補的設(shè)計思想它們都不能預(yù)計到下一段加工軌跡對本如圖，工作寄存器AS存放正在加工的程序段信息。刀補緩沖器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機能刀具半徑補償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)工作時，總是同時存有三段程序信息。23如圖，工作寄存器AS存放正在加工的程序段信息。而緩沖寄存器B（2）自動過渡的轉(zhuǎn)接方式C機能刀具半徑補償方法的主要特點是采用直線過渡。由于采用直線過渡，因此在實際加工過程中，隨著前后兩段程編軌跡的連接方式不同，相應(yīng)的刀具中心的加工軌跡也會產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)接方式。從編程軌跡交點指向刀具中心軌跡交點的矢量稱為轉(zhuǎn)接矢量。24（2）自動過渡的轉(zhuǎn)接方式由于采用直線過渡，因此在實際加工過程第二節(jié)CNC的軌跡控制原理第三節(jié)刀具位置補償和半徑補償?shù)谒墓?jié)進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數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述25第二節(jié)CNC的軌跡控制原理第三節(jié)刀具位置補償和半徑補刀具補償是數(shù)控中的重要組成部分，當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償機能。第四章第三節(jié)刀具位置補償和半徑補償一、刀具的位置補償二、刀具的半徑補償三、刀具的長度補償26刀具補償是數(shù)控中的重要組成部分，當采用不同尺寸的刀具加工同一一、刀具的位置補償當采用不同尺寸的刀具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償機能，將變化的尺寸通過撥碼開關(guān)或鍵盤進行手動輸入，便能自動進行補償。27一、刀具的位置補償為了編程方便和不改變已制備好的穿孔帶，數(shù)控1、刀具的位置補償計算（圖為不同尺寸刀具的四方刀架）KI281、刀具的位置補償計算KI4刀架中心位置為各刀具的換刀點，并以1號刀尖B點為所有刀具編程起點。當1號刀從B到A其增量值為：UBA=XA-X1WBA=ZA-Z1當換2號時，到尖處在C點，C點的坐標原點為I、K。當Ｃ→Ａ時：ＵＣＡ＝(ＸＡ－Ｘ１)＋Ｉ補ＷＣＡ＝(ＺＡ－Ｚ１)＋Ｋ補ＵＡＣ＝-[(ＸＡ－Ｘ１)+Ｉ補]ＷＡＣ＝-[(ＺＡ－Ｚ１)＋Ｋ補]＝29刀架中心位置為各刀具的換刀點，并以1號刀尖B點為所有刀具編程2、刀具位置補償?shù)奶幚矸椒C器在補償前必須處理前后兩把刀具位置補償?shù)牟顒e。

例如,T1刀具補償量為+0.5mm,T2刀具補償量為+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’，稱進刀，遠離為正，稱退刀),也就是說,在T1更換為T2時,要求刀架前進0.15mm。302、刀具位置補償?shù)奶幚矸椒ɡ?T1刀具補償量為+0.5m對此，可作如下處理：(1)在更換刀具時，先把原來刀具(T1）補償量撤消（根據(jù)上例，刀架前進0.5mm），然后根據(jù)新刀具（T2)補償量要求退回03.5mm，這樣，實際上刀架前進了差值為0.15mm。(2)在更換刀具時，立即進行新?lián)Q刀具的補償量和原來刀具補償量（老刀具補償量）的差值運算，并根據(jù)這個差值進行刀具補償。這種方法稱差值補償法。實際上是把原刀具補償量的撤消和新刀具補償量的讀入進行復(fù)合。31對此，可作如下處理：然后根據(jù)新刀具（T2)補償量要求退回03二、刀具的半徑補償:1、刀具半徑補償?shù)淖饔迷跀?shù)控機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)可以自動進行補償，正確加工零件。數(shù)控系統(tǒng)的這種功能稱為“刀具半徑補償”。32二、刀具的半徑補償:1、刀具半徑補償?shù)淖饔迷跀?shù)控機床上用圓頭2、刀具半徑的補償方法如圖待加工零件，加工路線為：O→A→B→C→D→E→F→O332、刀具半徑的補償方法9O為起刀點，如圖示。從O點開始刀具半徑矢量r要作長度分別為OO1和O1a的直線插補，得到A點的補償矢量r。AB段直線插補，得到B點補償矢量r。34O為起刀點，如圖示。10BD段作半徑為R+r的圓弧插補，直到半徑矢量r與終點矢量O2D重合。DE作直線插補，E點轉(zhuǎn)角處，補償矢量r應(yīng)作半徑為r的圓弧插補，使e→e1完成補償矢量r與直線EF的法向重合。EF段作直線插補...35BD段作半徑為R+r的圓弧插補，直到半徑矢量r與終點矢量O2由前所述，可見要實現(xiàn)刀具半徑補償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插補功能外，還須具有處理刀具半徑矢量的能力，這種處理能力表現(xiàn)在補償矢量偏移的計算和補償矢量的旋轉(zhuǎn)兩個方面。刀具半徑補償實現(xiàn)的方法有多種:DDA法逐點比較法矢量判別法其中，矢量判別法可適用于各種插補方法36由前所述，可見要實現(xiàn)刀具半徑補償，數(shù)控系統(tǒng)除了有直線、圓弧插上述對刀具補償矢量的處理，通稱為“刀具偏移計算”。這些方法的刀具半徑補償只能計算出直線或圓弧終點的刀具中心坐標值，而對于兩個程序段之間輪廓的轉(zhuǎn)接（又稱拐角或過渡）是以圓弧方式進行的，故稱其為一般刀具半徑補償，或稱B機能刀具補償（簡稱B刀補）。37上述對刀具補償矢量的處理，通稱為“刀具偏移計算”。這些方法的如圖示，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，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B’。38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，刀分析：為實現(xiàn)上述要求，可把刀具中心的運動分解成兩種運動:A’→A”和A”→B’A’→A”:該運動實際上以O(shè)’點為中心作半徑為R的圓弧插補，結(jié)果使刀具中心由A’運動到A”，即此運動使刀具半徑矢量平移到BA”。對于A’’到B’的運動，則是把刀具半徑矢量由r旋轉(zhuǎn)到r1，與圓弧終點半徑矢量重合。39分析：A’→A”:該運動實際上以O(shè)’點為中心作半徑為R的圓弧因此，若把這兩種運動結(jié)合起來，也就是在作輪廓線圓弧插補的同時，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，就能實現(xiàn)刀具半徑的補償。40因此，若把這兩種運動結(jié)合起來，也就是在作輪廓線圓弧插補的同時為了比較r與R的重合性，引入了r和R的矢量積作為判別函數(shù)：41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)：1當H=0，表示R和r重合；當H>0，表示r超前R；當H<0，表示r滯后R。規(guī)定：H>=0時,停止刀具偏移計算,進行輪廓的圓弧插補。H<0時,作刀具偏移計算,作矢量旋轉(zhuǎn)。42當H=0，表示R和r重合；規(guī)定：18r的旋轉(zhuǎn)，可按輪廓圓弧插補相同的方式進行。由此可見，刀具半徑的矢量判別法是通過判別函數(shù)H把兩圓弧插補結(jié)合起來，而與圓弧插補本身的方法無關(guān)。43r的旋轉(zhuǎn)，可按輪廓圓弧插補相同的方式進行。19判別法的優(yōu)點：不管數(shù)控系統(tǒng)使用何種插補方法都可用矢量判別法進行刀具補償計算。這種方法能在輪廓插補的同時進行刀具半徑矢量的旋轉(zhuǎn)。判別法的缺點：由于在偏差補償?shù)幕A(chǔ)上進行刀具偏移計算，引入一個新的偏移量H，使插補誤差增加一倍，達到兩個脈沖當量。44判別法的優(yōu)點：判別法的缺點：203、C型機能刀具半徑補償方法實現(xiàn)B刀補的