數(shù)控技術(shù)華僑大學(xué)

數(shù)控技術(shù)謝明紅研究員第一部分緒論數(shù)控技術(shù)涉及學(xué)科機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)、電子涉及課程：數(shù)控技術(shù)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、控制工程、匯編語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言、數(shù)字電路、模擬電路、機(jī)床、工藝

數(shù)控系統(tǒng)概況1）國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)

FUNUCSIMENS三菱NUMHAASFAGOR2）國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)凱恩帝華興廣州數(shù)控華中數(shù)控藍(lán)天數(shù)控航天數(shù)控FANUC

0i

MODEL

C

系列

最大控制軸數(shù)/最大同時(shí)控制軸數(shù)：4軸

FANUCSeries160i/180i/210i/160is/180is步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器42、57、86、90、110、130相數(shù)2、3、52相，步距角1.8度，3相，1.2度5相，步距角0.72度交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器三菱J3S安川YSKAWA三洋伺服、富士伺服東源伺服、華中伺服數(shù)控機(jī)床組成輸入輸出設(shè)備數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床本體測(cè)量反饋裝置數(shù)控機(jī)床組成圖1.2數(shù)控機(jī)床分類按機(jī)械加工的運(yùn)動(dòng)軌跡分類(1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床(2)輪廓控制數(shù)控機(jī)床按伺服系統(tǒng)的控制原理分類(1)開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床(2)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床(3)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

工作臺(tái)減速器開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖步進(jìn)電機(jī)控制電路數(shù)控裝置輸入

數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)速度檢測(cè)元件轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度反饋位置反饋輸入工作臺(tái)

數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測(cè)元件位置檢測(cè)元件位置反饋速度反饋輸入按功能水平分

(1)高檔型(2)普及型(3)經(jīng)濟(jì)型按工藝用途分(1)金屬切削機(jī)床(2)金屬成型機(jī)床(3)特種加工機(jī)床(4)其它類型機(jī)床1.3數(shù)控加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用1.3.1數(shù)控加工原理加工程序譯碼刀補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算伺服控制和PLC控制1.3.2數(shù)控加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍適應(yīng)不同零件生產(chǎn)效率和加工精度高功能復(fù)合程序高，一機(jī)多用1.4.1數(shù)控的指標(biāo)與功能1.數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)1）行程范圍2）工作臺(tái)面尺寸3）承載能力4）主軸功率和進(jìn)給軸扭矩5）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2.數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)1）幾何精度2）位置精度3.數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)1）最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度2）最高快移速度和最高進(jìn)給速度3）分辨率和脈沖當(dāng)量1.4數(shù)控指標(biāo)和功能1.4.2數(shù)控系統(tǒng)的指標(biāo)與功能1.數(shù)控系統(tǒng)指標(biāo)1）插補(bǔ)精度2）位置指令范圍3）通道數(shù)（控制軸數(shù)）4）最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)5）可靠性指標(biāo)6）其它2.數(shù)控系統(tǒng)功能1）控制功能2）準(zhǔn)備功能3）插補(bǔ)功能4）進(jìn)給功能5）主軸功能6）輔助功能數(shù)控車床數(shù)控銑師床加工中似心五軸加工希中心機(jī)器人控妻制數(shù)控激光探加工機(jī)數(shù)控水偵切割機(jī)CNCCADCAMCAD懼/CA追M軟件FMSCIMSCAPPCAE第二部分牙數(shù)控絞編程1.手槐工編程和升自動(dòng)編程2.臺(tái)對(duì)刀點(diǎn)姨原則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)畝或工藝基陳準(zhǔn)，如孔直中心對(duì)刀方怕便位置眠，便于翅觀察和漆檢測(cè)便于坐標(biāo)雜計(jì)算安全換尚刀位置3.魚(yú)加工路鹽徑減少空俘行程切向切入紛和切出，違引刀線走刀路撓線（水伙平，垂墊直，環(huán)街形等）4.級(jí)編程誤窮差（徑群向允差晃）（一）工乎藝分析平面孔泥系加工旋轉(zhuǎn)體類疤零件加工平面輪廓漢零件加工立體輪蒙廓表面活加工二軸半加撒工三軸聯(lián)動(dòng)四軸聯(lián)動(dòng)五軸聯(lián)養(yǎng)動(dòng)（二）加宅工方法機(jī)床坐標(biāo)罰系機(jī)霞床原點(diǎn)工件坐標(biāo)娃系工酒件零點(diǎn)絕對(duì)編程相對(duì)編染程重復(fù)精誤度定位精則度脈沖當(dāng)量軸名的確昂定Z坐標(biāo)軸X坐標(biāo)軸Y坐標(biāo)軸（二）莊數(shù)控機(jī)疼床坐標(biāo)謠系G代碼G00鉗空行程坐G0療1直線語(yǔ)G02燈順園券G03饑逆園G90基絕對(duì)編程因G劍91相對(duì)蟻編程臂G04G41左奪刀補(bǔ)泰G42測(cè)右刀補(bǔ)拾G40并取消刀補(bǔ)G17院(XY乞)帆G18遙(XZ蘭)G賺19(題YZ)G54頑G硬55效G56護(hù)定坐敞標(biāo)系G73,做G80~逃G83,汁G88,哲G89其它指令M00晚程序停止格M錄01計(jì)廉劃停止M02漏程序結(jié)束剝M倦03主劍軸順時(shí)針M04技主軸逆時(shí)禮針薄M05廳主軸停止M07揮，M0碎82籍號(hào)，1可號(hào)冷探卻液開(kāi)M09鞠冷卻另液關(guān)T,填S,葬F,尾N,%揪(全)R,陜U仙V敬W起刀點(diǎn)刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)撤銷編程軌跡刀具中心軌跡刀具半亦徑補(bǔ)償直線與直壁線園弧與計(jì)直線直線與始園弧園弧與園早弧縮短型臉：矢量?jī)鰥A角α愛(ài)≥18籍0°刀具中心堤軌跡短于晝編程軌跡竄的過(guò)渡方泳式。伸長(zhǎng)型：臨矢量夾角補(bǔ)90°≤唐α＜18紡0°刀具中辨心軌跡即長(zhǎng)于編網(wǎng)程軌跡允的過(guò)渡聞方式。插入型：辟矢量夾角簽α＜90礙°在兩段矩刀具中止心軌跡漠之間插過(guò)入一段還直線的錫過(guò)渡方果式。絕對(duì)編兇程G00X兆0Y0G42針G01溫X10射Y10G01X冤30G03X變40Y2莖0J10G02飛X30出Y30蓄J10G01屯X10球Y20G01醫(yī)Y10G40磨G00幅X0Y兇0相對(duì)編程G00哨X0Y渠0G42G藏91G0曲1X10辯Y10G01遲X20G03類X10室Y10茅J10G02X例-10Y近10J1戲0G01X穴-20Y汽-10G01倦Y-1烘0G40吧G90暖G00鐮X0Y同0N01G幕00X-槐20Y-藝20N02G駕00X0壞Y0N03G加01X0絹Y39.銀57N04謎G02搖X10稈Y49版.57性I10徑J0N05載G01聾X31諸.09N06裂G03憐X64嘉.92山Y(jié)46贊.95禍I-1哄8.8漁3J-帳23.凍36N07G畢02X即89.0謀6Y4球3.77踐I10J屑-17.婆32N08烈G01熊X10諷3.2擦Y29裝.63N09G毯01Y1棵0N10G壇02X9陷3.2Y溜0I-1槽0J0N11G瓜01X7襪4.92N12G批03X2顫4.92茂I-25絨J-54跑.54N13康G01樣X(jué)10N14G培02X0漢Y0I0子J10N15G名00G4廟0X0Y擦0%O00蒜00(PR金OGR崇AM端NAM猜E-獅3什軸連動(dòng)匆環(huán)掃訂)(DAT爸E=DD高-MM-洗YY-摩22胞-09-傭08盯TIME劫=HH:校MM-李15分:26峰)N10斤0G饒21N102剃G0否G17梨G40該G49吸G80難G90(TO癥OL-畜0柿DIA.談OFF容.-開(kāi)0L懼EN.果-0譽(yù)DIA鑄.-售3.)N104友T0憑M6N106伴G0洽G90愉G54也X36.業(yè)019握Y-36職.79口A0.炕S0M琴5N108丑G43屢H0寄Z63.筍531N11間0Z徐4.5線31N11箭2G俊1Z敲3.5諸31墳F0.N11傻4X習(xí)36.林102男Y-舒36.粗707擠Z4死.03哥2F托.3N11室6X俘36.所366夜Y-示36.醉443氧Z4辟.56嗽6N11蛙8X扯36.堪477流Y-精36.亦332曠Z4座.7……N967賄6G0患Z4.左531N967藝8Z6兩3.53邀1N968乎0M5N968蛇2G9旦1G2爐8Z0犯.N968梯4G2滋8X0濾.Y0氣.A0廉.N968考6M3給0%%,M菠X--攝,G00呀G53雞Z-3S疊1500趣0M03銹M09G17G殖90G7遍1;Thi吸spo以sti丸sfo朱rci暑matr戴on;(D震=售0.6郵,R唉=0.很3)G54G43D畜1G04唱K50灘0G51E房誠(chéng)0.01G00所X0.敲Y0.G01Z蒙0.1F桌300X51岸.85穗7Y1豆7.5急7Z0邀.09菠8X51.榴9Y17指.499壤Z0.0與91X51.態(tài)97Y1憶7.45蝕3Z0.累083X52語(yǔ).05蠅4Y1欣7.4貫42Z雙0.0謝76X52職.13余3Y1丸7.4排69Z軟0.0掘69……..G03X獵42.3責(zé)34Y1討9.44毅6I0.俯154J茫1.27樓9G02X合42.6風(fēng)16Y1仰9.43晌I0.1陶33J-美0.15G53尖Z-5M05形M09G53嫁X-5決Y-5M30%,M理X--腹,CAM第四部鏟分炸插補(bǔ)原鏈理逐點(diǎn)比較令法數(shù)字積親分法時(shí)間分龜割法目標(biāo)跟蹤牙法逐點(diǎn)比較越法直線ⅠⅡ偏差判圈別進(jìn)給新偏差綱計(jì)算終點(diǎn)判資別XYOout濾por迷tb(功sIn敘put遼Dat惹a.w哀Out爸Por營(yíng)t,b范Out巡壽put衣Val騎ue)走;for蝕(i=跑0;i軟<iM槐oto蓄rTi棍me;享i++崗);outp么ortb出(sIn并putD舞ata.顫wOut宅Port省,0);圓弧若若時(shí)間分割師法(數(shù)據(jù)銹采樣法)XA(Xe,Ye)△Y△XβαYO

l

l

l粗插補(bǔ)會(huì)：采用申時(shí)間分勢(shì)割思想忙，根據(jù)撕進(jìn)給速露度F和插補(bǔ)周使期T，將廓裝型曲線萬(wàn)分割成范一段段篩的輪廓夾步長(zhǎng)L,L=FT(一個(gè)懷插補(bǔ)采謊樣周期斤的輪廓盈步長(zhǎng))，然后計(jì)痰算出每個(gè)歉插補(bǔ)周期卡的坐標(biāo)增陡量。精插補(bǔ)患：根據(jù)嚼位置反房誠(chéng)饋采樣督周期的鐘大小，爐由伺服筋系統(tǒng)完未成。PA(Xi,Yi)B(Xi+1,Yi+1)EXYFHMαδΦiΦi+1CDO目標(biāo)跟蹤援法初始化真B_AX拴IE，A絞_AXI云E;R_OU甜T+=A波_AXI掃E;長(zhǎng)軸輸綠出if(絡(luò)(B_跑AXI篩E-2艱*R_凍OUT索)<0成){R_OU麻T(mén)-=B夏_AXI蝕E;短軸輸撐出}用于多伙軸插補(bǔ)附，螺紋輔插補(bǔ)各種插貧補(bǔ)速度練問(wèn)題逐點(diǎn)比較欄法Fx+F鋪y=F1.斷直線Fx=x鏡/(x+呆y)*F2.葬圓弧F1*并sin濃(al盛fa)迷+F1鼓*co潤(rùn)s(a釀lfa拒)=F尺ata用n(a徒lfa究)=J柱/I目標(biāo)跟蹤患法1.睛直線F2=F就1*長(zhǎng)軸呆/len做gth;您F=sq芳rt(F總1*F1輔+F2*徐F2)2.圓杠弧I>J抗F起x=F蘋(píng)y*J便/R;I<J鴉Fy=F叢x*I/狹R;第二部吧分電挽氣接線步進(jìn)電削機(jī)接線輸入信號(hào)攜接口交流伺服結(jié)驅(qū)動(dòng)器固接線圖編碼器晶體管切，繼電器工業(yè)控宋制卡PCL7您30(I患/O卡)強(qiáng)電接線弱電接線PCL罷726逐卡（D損/A）711罵B卡（策A/D）_71憶1b_羞ini青t://_7逝11b_掌AD_S蜓et_M四ode(急7,0)臂;Outp崇ortb汽(0x2爐20,0親x70)鏈;//_7出11b_返A(chǔ)D_S涼et_G眉ain(膀0);Outp帽ortb門(mén)(0x2傭20+0朵x09,椅0);//7彈11b輩_AD以_Aq治uir仇e:食//_耐711著b_A痛D_S晃et_晌Cha鄉(xiāng)豐nne繩l(潮0)歇;Outp導(dǎo)ortb咽(0x2駝20+0米x0a,速0)for卸(i=落0;i妻<50皇0;i橋++){Valu姐e=In巡壽port禁b(0x怒220+素0x05繪);if((逃valu海e&0x棋0010啦)==0聾)bre生ak;}port搬_dat股a=I撕npor唉tb(0班x220日+0x0字4);第三部分青軟件結(jié)蓬構(gòu)1.軟攤件總體結(jié)投構(gòu)和功能str掃uct臣NC右_Co必de_屬Tab循le慣/*結(jié)構(gòu)類型析名*/{unsi隔gned敵cha它rCo貫de_T齊ype;虎/*加工代碼帶類型，分革別代表N辰、G、M伍、S等功能*/uns慎ign喬ed綁int飼va吵lue款;糟/*加工代碼藏值，如G寨01，則val在ue=1*/uni且on敵Cod棉e_P鋸tr下/捏*各種加工艷方法指針挑聯(lián)合類型陸名*/{stru箭ctG銀01Ty起pe*倒G01_盼Ptr;/*直線插補(bǔ)采數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)愛(ài)指針*/str乓uct坊G0社2Ty際pe岸*G0端2_G奔03_伸Ptr;依/*園弧插旁補(bǔ)數(shù)據(jù)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)指驚針*/……敘/描*其它插補(bǔ)霞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)粘指針*/}ta喉ble增;uns漠ign構(gòu)ed壓lon罵gL茶ine薄_Nu鑒mbe禿r;政/*加工代摟碼行號(hào)*/stru勵(lì)ctN沈C_Co癥de_T劇able點(diǎn)*pr勞evio啦us，*next袍;/提*分別為腥結(jié)構(gòu)前商后指針*/}*N看C_C理ode寺_Pt輛r;修/*加工代碼棋結(jié)構(gòu)指針斗變量名*/str對(duì)uct回G0胃1Ty楚pe下/*G00，器G01直盛線類指針*/{floa然tx，涌y，z;unsi貞gned革int膨spe理ed;娛/*雕刻速由度*/}*G0播0_G0譜1_Pt起r;stru竊ctG寒02Ty折pe物/*G02，芽G03圓遠(yuǎn)弧類指針*/{uns沫ign閃ed果int挽pl公ane輪;買(mǎi)/*園弧插補(bǔ)環(huán)平面標(biāo)志*/floa歪t(yī)x，把y，z，王I，j，增k;扶/*i摩、j、k為園弧園遠(yuǎn)心相對(duì)起頓點(diǎn)坐標(biāo)*/unsi水gned賺int舌spe滅ed;必/*雕刻速度*/}*G0絕2_G0棗3_Pt稱r;2.軟各件數(shù)據(jù)結(jié)飲構(gòu)gco噴dexyz….1gco嗽dexyz….3gco害dexyz….4gco經(jīng)dexyz….n3.壩NC代述碼編譯詞法分析隸、語(yǔ)法分慈析、譯碼㈠詞法戲分析1.讀酒取一個(gè)非過(guò)數(shù)字(數(shù)澡字包括小創(chuàng)數(shù)點(diǎn)，正專負(fù)號(hào))，馳忽略空格嗎符、分號(hào)神、回車，縱得到其中終一個(gè)單詞類；2.靜判斷該足單詞字露符是否冷在數(shù)控池系統(tǒng)語(yǔ)企法集中巴，如不穩(wěn)在，將段該錯(cuò)誤煙原因儲(chǔ)余到錯(cuò)誤繳鏈表中蛇；3.叔讀取該音單詞后國(guó)數(shù)字一徑直到非柔數(shù)字，藏同時(shí)將洗指針向近前返回捐一個(gè)字蘭節(jié)，如費(fèi)果其中宇包括兩變個(gè)以上蒜的正負(fù)盞號(hào)或小續(xù)數(shù)點(diǎn)，撿則出錯(cuò)果，并將絲式該錯(cuò)誤偏原因存刺儲(chǔ)到錯(cuò)字誤鏈表弓中；4.析將讀取桃的數(shù)字劫字符串繡轉(zhuǎn)化為哥整數(shù)或撕浮點(diǎn)數(shù)虧，存儲(chǔ)低到內(nèi)存灣變量中閱。㈡語(yǔ)法大分析機(jī)能指令奔檢查軟限位檢施查圓弧檢侍查㈢譯碼4.皇圖形仿肯真dis粗abl湯e()衰;old舞8_h鐘and鵲ler姨=ge蜓tve汗ct(妥0x0脹8);set臺(tái)vec們t(0聯(lián)x08柱,G01群_In英ter事pol利ati很on);old昏_in隨t21早_va查lue陡=in細(xì)por送tb(網(wǎng)0x2訴1);out溫por角tb(脖0x2均1,0度x0f蒼c);enab棗le()笛;whi沸l(wèi)e(宜1){姐i召f(b顏All收_Ma的chi研ne_拍End認(rèn)_St針atu取s==絡(luò)1)b陷rea弓k;if(d網(wǎng)etec快t_es厭c_pr巧ess(憑)==0狀x1b)宵{esc何_pre述ss=-抵1;}坐標(biāo)顯殲示圖形顯懼示}disa覺(jué)ble(資);outp稿ortb封(0x2書(shū)1,ol膜d_in王t21_捧valu魚(yú)e);setv鳴ect(風(fēng)0x08源,old磨8_ha溫ndle辯r);enab貌le()撫;void嗚int豈erru趨ptG象01_I個(gè)nter繪pola漫tion視(voi驢d){dis渠abl肆e()委;劈燕if(提bGC燒ode倉(cāng)_En顆d_S夏tat塌us=紅=TR繳UE)好ret搖urn翻;if(x停i==X撤e&&y復(fù)i==Y脫e){bGC竿ode裹_En煉d_S味tat別us=糖TRU邀E;r斯etu環(huán)rn;噸}if(I獵nter游pola喝tion拒_dec詠ide(塵)==-惜1)re戶turn既;//速度處騰理…If(層F>=等0){F=F訪-Ye鳳;if(濕dir隨x==腎1)x喚i++哨;else四xi-富-;}els墊e{F=F猶+Xe渾;if(倚dir深y==模1)y今i++纏;els體ey景i--刷;}位置控沃制outp舊ortb懲(0x2覺(jué)0,0x辮20);enab呼le()撤;}void校G01貴_Ini拖t(vo利id){bGC著ode續(xù)_En尚d_S扣tat峰us=這FAL辯SE;xi=0童;yi=慎0;f=鹽0;d棉irx=殲0;di記ry=0泥;Xe=栽lab極s(x折);Y宴e=l鋼abs消(y)沾;if(x礦>0)d遙irx=構(gòu)1;els哨ed提irx縫=-1包;if(y以>0)d嬸iry=濕1;else憂dir妨y=-1痰;}voi寬di捕nte腿rru農(nóng)ptG02狀_In秀ter越pol伙ati拳on(席voi撕d){掩di星sab晝le(糠);if(夠bGC趁ode菌_En鳳d_S邀tat究us=膀=TR突UE)功ret劫u(mài)rn腿;temp僻=lab華s(co廟unt[勢(shì)0])+刪labs谷(cou予nt[1濫]);if(t凝emp=框=0)慣//終點(diǎn)遭判斷{查bGC黑ode_罵End_桃Stat收us=T落RUE;閑retu京rn;}if(嘴Int旋erp番ola艙tio將n_d解eci電de(押)==膝-1)竟ret繳urn愈;if(詠tem祝p<5故){for(襖m=0;控m<2;醫(yī)m++){if(框cou頂nt[泥m]>黨0){bDir抄ecti掉on=1捉;Inte曾rpol塊atio此n_se魯nd_p瀉ulse畫(huà)(m);if(m短==0)層i++;else牲j++趙;}els注e{if(c篩ount論[m]<歸0){bDir它ecti冊(cè)on=-設(shè)1;Int榮erp陪ola射tio虛n_s策end蓮_pu膛lse戀(m)乖;if(m竭==0)血i--;else龜j--塞;}}retu欣rn;}四個(gè)象終限判斷拉，調(diào)整義i,j位置控制out載por晴tb(砍0x2璃0,0顯x20疏);ena碎ble斯();}PLC控制橋式組云合切石恥機(jī)下一頁(yè)60個(gè)點(diǎn)妄，36個(gè)志輸入，2珠4個(gè)輸出技出返回第五章糟機(jī)床貸運(yùn)動(dòng)系才統(tǒng)與典僻型部件帶有簡(jiǎn)子單變速允機(jī)構(gòu)通過(guò)皮帶旱傳動(dòng)電機(jī)直接夠驅(qū)動(dòng)5.2丙.2主運(yùn)動(dòng)的鬧傳動(dòng)形式5.2.踢3主軸部件1.主軸漠部件主要爽性能要求旋轉(zhuǎn)精姓度剛度要求溫升要求可靠性要嫂求精度保姑持性要夏求2主軸譽(yù)部件的組胳成和軸承敵選型前端定鋒位后端定統(tǒng)位兩端定裳位5.2當(dāng).4主軸典型攀控制功能1.罩主軸準(zhǔn)憶停裝置機(jī)械式電氣式（猶接近開(kāi)關(guān)扁）編碼器2.孫自動(dòng)換智刀夾緊胸裝置3.C怪軸控制與傍同步速度丘控制裝置5.2撕.5皇電主吸軸概述特點(diǎn)：內(nèi)裝式腫電機(jī)直召接驅(qū)動(dòng)您，振動(dòng)粉小，精華度高可在額送定轉(zhuǎn)速板內(nèi)無(wú)級(jí)化變速可實(shí)現(xiàn)捐精確的吐主軸定仰位及C毛軸傳動(dòng)高速化肅，動(dòng)態(tài)什精度和耐