數(shù)控加工程序輸入與預(yù)處理

第二章數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理2024/1/41數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入

第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷

第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理

第四節(jié)其他預(yù)處理2024/1/42數(shù)控技術(shù)1、紙帶閱讀機(jī)輸入自學(xué)2、鍵盤方式輸入3、存儲器方式輸入4、通信方式輸入5、數(shù)控加工程序的存儲第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入紙帶閱讀機(jī)其它輸入方式零件程序存儲器MDI鍵盤零件程序緩沖器MDI緩沖器譯碼2024/1/43數(shù)控技術(shù)2、鍵盤方式輸入鍵盤是一種常用的輸入方式。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，一般都配有鍵盤，供數(shù)控機(jī)床操作者輸入數(shù)控加工程序(一般為部分或簡單的數(shù)控加工程序)和控制信息，例如控制參數(shù)、補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。這種輸入方式稱為手動數(shù)據(jù)輸入(MDI)方式。第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入鍵盤分為全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。數(shù)控機(jī)床中使用較多的非編碼鍵盤由一組排列成矩陣方式的按鍵開關(guān)組成。2024/1/44數(shù)控技術(shù)2.1、鍵盤輸入功能一般要求顯示器同步顯示鍵盤輸入內(nèi)容。不同工作方式下，鍵盤輸入功能不同：編輯方式下：輸入加工程序、編輯、存儲運(yùn)行方式下：輸入各種有關(guān)命令，對機(jī)床及外圍設(shè)備進(jìn)行控制，修改刀具參數(shù)以及工藝參數(shù)，使數(shù)控機(jī)床加工更符合實(shí)際需要第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入2024/1/45數(shù)控技術(shù)2.2、鍵盤的輸入處理圖2-4鍵盤中斷服務(wù)程序流程框圖第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入鍵盤各種輸入信息是通過中斷方式實(shí)現(xiàn)。CPU響應(yīng)中斷，中斷服務(wù)程序讀入從鍵盤輸入的內(nèi)容輸入加工程序：中斷將輸入的字符轉(zhuǎn)換成內(nèi)碼并存入MDI緩沖器；輸入命令：轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵盤處理程序2024/1/46數(shù)控技術(shù)5、數(shù)控加工程序的存儲表2-1常用數(shù)控加工代碼及對應(yīng)內(nèi)碼第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入直接存放——譯碼速度受限轉(zhuǎn)成內(nèi)碼存放——譯碼速度加快內(nèi)碼的使用，使ISO碼、EIA碼在譯碼前具有統(tǒng)一的格式，加快譯碼速度2024/1/49數(shù)控技術(shù)數(shù)控加工程序存儲區(qū)內(nèi)部信息（假如首地址2000H）第一節(jié)數(shù)控加工程序輸入例如：ISO代碼程序2024/1/410數(shù)控技術(shù)1、數(shù)控加工程序的譯碼

2、數(shù)控加工程序的診斷

3、軟件實(shí)現(xiàn)第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷2024/1/411數(shù)控技術(shù)14603B一、數(shù)控加工程序的譯碼(一)代碼識別

(二)功能碼翻譯第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷2024/1/412數(shù)控技術(shù)(一)代碼識別代碼識別是通過軟件將數(shù)控加工程序緩沖器中的內(nèi)碼讀出，并判斷該數(shù)據(jù)的屬性。如果是數(shù)字碼，則立即設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志并轉(zhuǎn)存；如果是字母碼，則進(jìn)一步判斷該碼的具體功能，然后設(shè)置代碼標(biāo)志并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理。在判斷字母碼功能時一般按查尋方式進(jìn)行，即串行比較各個字符，因此處理速度較慢。由于譯碼的實(shí)時性要求不高，可以安排在數(shù)控系統(tǒng)軟件的后臺程序中完成，利用其空閑時間進(jìn)行譯碼，一般來講仍是能滿足要求的。第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷譯碼：將輸入的數(shù)控加工程序翻譯成CNC裝置能夠識別的代碼形式（一）代碼識別（二）功能碼翻譯將緩沖器中數(shù)據(jù)（內(nèi)碼）逐個讀出，先識別其屬性，然后作相應(yīng)的處理（判斷其是字母碼、功能碼、數(shù)字碼）。數(shù)字碼：立即設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志并轉(zhuǎn)存字母碼：將其后續(xù)數(shù)字碼送到相應(yīng)譯碼結(jié)果緩沖器單元。功能碼：需進(jìn)一步判斷該碼功能，再處理。判斷字母碼功能時按查尋方式串行比較，速度慢——安排在軟件的后臺程序中完成，利用空閑時間進(jìn)行譯碼一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/413數(shù)控技術(shù)一、數(shù)控加工程序的譯碼圖2-7代碼識別流程圖第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷2024/1/414數(shù)控技術(shù)圖2-7代碼識別流程圖第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷CNC系統(tǒng)軟件分前臺程序和后臺程序兩部分。前臺程序是一個實(shí)時中斷服務(wù)程序，承擔(dān)幾乎全部的實(shí)時功能，實(shí)現(xiàn)與機(jī)床動作直接相關(guān)的功能，如插補(bǔ)、位置控制、機(jī)床監(jiān)控等。譯碼程序主要處理一些實(shí)時性不高的問題，因此又可以叫做背景程序。運(yùn)動控制程序是前臺程序。在背景程序循環(huán)運(yùn)行的過程中，前臺的實(shí)時程序不斷地定時插入，二者密切配合，共同完成加工任務(wù)。一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/415數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷1.建立一個與數(shù)控加工程序緩沖器對應(yīng)的譯碼結(jié)果緩沖器；——在CNC存儲器中劃出一塊存儲區(qū)，供數(shù)控加工程序中可能出現(xiàn)的各個功能代碼設(shè)置存儲單元，存放對應(yīng)的特征字或數(shù)字，后續(xù)的處理軟件根據(jù)需要到對應(yīng)的存儲單元取出數(shù)控加工程序信息并予以執(zhí)行。2.考慮緩沖器的規(guī)?！槍γ總€字符和代碼都設(shè)置存儲區(qū)會形成龐大的表格，浪費(fèi)內(nèi)存且影響譯碼速度。有些代碼的功能屬性相同或相近，不可能出現(xiàn)在同一個程序段中，具有互斥性。一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/416數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷2.考慮緩沖器的規(guī)?！獙代碼、M代碼按功能屬性分組，每一組代碼只需要設(shè)置一個獨(dú)立的內(nèi)存單元即可，并以特征字來區(qū)分本組中的不同代碼?！獙τ谏形炊x功能的代碼，不必設(shè)置內(nèi)存單元，這樣可以大大壓縮譯碼結(jié)果存儲器的規(guī)模，保證譯碼速度和效率?！渌δ艽a如S、F、T在一個程序段中只可能出現(xiàn)一次，在內(nèi)存中的地址可以指定。一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/417數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯表2-3常用G代碼、M代碼的分組第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/418數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷3.約定存儲格式不同的CNC裝置譯碼結(jié)果緩沖器的規(guī)模和存儲格式是不一樣的。但對某一個具體的CNC裝置而言，譯碼結(jié)果緩沖器的規(guī)模和存儲格式是固定不變的一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/419數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷3.約定存儲格式N、T代碼設(shè)計(jì)為一個字節(jié)，使用壓縮型BCD碼坐標(biāo)值用兩字節(jié)帶符號的二進(jìn)制數(shù)表示,范圍：-32768~＋32767S、F功能用兩字節(jié)無符號二進(jìn)制數(shù)表示，范圍為：0~65535如G90代碼：首先確定G90屬于Gf組，一、數(shù)控加工程序的譯碼2024/1/420數(shù)控技術(shù)(二)功能碼翻譯圖2-8數(shù)控加工程序譯碼過程示意圖第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷一、數(shù)控加工程序的譯碼存儲譯碼2024/1/421數(shù)控技術(shù)1.讀入字符（N）2.（為N）設(shè)立標(biāo)志3.讀入N后字符，進(jìn)行合并4.檢查錯誤？存入譯碼結(jié)果緩沖器中N代碼對應(yīng)的內(nèi)存單元?！狶F結(jié)束，進(jìn)行有關(guān)的結(jié)束處理，并返回主程序；——一個完整數(shù)控加工程序段中的所有功能代碼連同他們后面的數(shù)字碼，都被依次對應(yīng)地存入到相應(yīng)的譯碼結(jié)果緩沖器中(二)功能碼翻譯第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷一、數(shù)控加工程序的譯碼譯碼過程2024/1/422數(shù)控技術(shù)二、數(shù)控加工程序的診斷(一)語法錯誤現(xiàn)象

(二)邏輯錯誤現(xiàn)象第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷2024/1/423數(shù)控技術(shù)(一)語法錯誤現(xiàn)象1)程序段的第一個代碼不是N代碼。

2)N代碼后的數(shù)值超過了CNC系統(tǒng)規(guī)定的取值范圍。

3)N代碼后出現(xiàn)負(fù)數(shù)。

4)在數(shù)控加工程序中出現(xiàn)不認(rèn)識的功能代碼。

5)坐標(biāo)值代碼后的數(shù)據(jù)超越了機(jī)床的行程范圍。

6)S代碼所設(shè)置的主軸轉(zhuǎn)速超過了CNC系統(tǒng)規(guī)定的取值范圍。

7)F代碼所設(shè)置的進(jìn)給速度超過了CNC系統(tǒng)規(guī)定的取值范圍。

8)T代碼后的刀具號不合法。

9)出現(xiàn)CNC系統(tǒng)中未定義的G代碼，一般的數(shù)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)或EIA標(biāo)準(zhǔn)中G代碼的子集。

10)出現(xiàn)CNC系統(tǒng)中未定義的M代碼，一般的數(shù)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)或EIA標(biāo)準(zhǔn)中M代碼的子集。第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷二、數(shù)控加工程序的診斷2024/1/424數(shù)控技術(shù)(二)邏輯錯誤現(xiàn)象第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷二、數(shù)控加工程序的診斷1)在同一個數(shù)控加工程序段中先后出現(xiàn)兩個或兩個以上的同組G代碼。數(shù)控系統(tǒng)約定，同組G代碼具有互斥性，同一程序段中不允許出現(xiàn)多個同組G代碼。例如，在同一程序段中不允許G41與G42同時出現(xiàn)。2)在同一個數(shù)控加工程序段中先后出現(xiàn)兩個或兩個以上的同組M代碼。同一程序段中不允許M03與M04同時出現(xiàn)。3)在同一數(shù)控加工程序段中先后編入相互矛盾的尺寸代碼。4)違反系統(tǒng)約定，在同一數(shù)控加工程序段中超量編入M代碼。例如，數(shù)控系統(tǒng)只允許在一個程序段內(nèi)最多編入三個M代碼，但實(shí)際卻編入了四個或更多，這是不允許的。2024/1/425數(shù)控技術(shù)三、軟件實(shí)現(xiàn)第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷CNC系統(tǒng)軟件分前臺程序和后臺程序兩部分。前臺程序是一個實(shí)時中斷服務(wù)程序，承擔(dān)幾乎全部的實(shí)時功能，實(shí)現(xiàn)與機(jī)床動作直接相關(guān)的功能，如插補(bǔ)、位置控制、機(jī)床監(jiān)控等。譯碼程序主要處理一些實(shí)時性不高的問題，因此又可以叫做背景程序。運(yùn)動控制程序是前臺程序。在背景程序循環(huán)運(yùn)行的過程中，前臺的實(shí)時程序不斷地定時插入，二者密切配合，共同完成加工任務(wù)。2024/1/426數(shù)控技術(shù)對于CNC裝置而言，數(shù)控加工程序的輸入、譯碼和診斷是其必需的操作。由于譯碼結(jié)果緩沖器對某種數(shù)控系統(tǒng)來說是固定不變的，因此，可采用變址尋址的方式來確定譯碼結(jié)果在內(nèi)存中的存放地址。為了尋址方便，在ROM中可設(shè)置一個譯碼結(jié)果緩沖器格式表格，并規(guī)定每種類型功能代碼在該表中的位置，即相對表頭的地址偏移量，以及該功能字的字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)格式等。第二節(jié)數(shù)控加工程序的譯碼與診斷三、軟件實(shí)現(xiàn)2024/1/427數(shù)控技術(shù)數(shù)控加工程序譯碼與診斷流程圖第二節(jié)

數(shù)控加工程序的譯碼與診斷三、軟件實(shí)現(xiàn)2024/1/428數(shù)控技術(shù)1、刀具補(bǔ)償計(jì)算的意義

2、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算

3、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/429數(shù)控技術(shù)3.1、刀具補(bǔ)償計(jì)算的意義1)由于刀具磨損、更換等原因引起的刀具相關(guān)尺寸變化不必重新編寫程序，只需修改相應(yīng)的刀補(bǔ)參數(shù)即可。

2)當(dāng)被加工零件在同一機(jī)床上經(jīng)歷粗加工、半精加工、精加工多道工序時，不必編寫三種加工程序，可將各工序預(yù)留的加工余量加入刀補(bǔ)參數(shù)即可。第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理控制對象：刀架參考點(diǎn)或刀具中心切削部位：刀尖或刀刃邊緣——刀具補(bǔ)償長度補(bǔ)償；半徑補(bǔ)償2024/1/430數(shù)控技術(shù)圖2-10不同類型刀具的補(bǔ)償示意圖

a)立銑刀b)鉆頭c)外圓車刀第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理半徑長度半徑，長度補(bǔ)償中使用的刀具參數(shù)主要有：刀具半徑、刀具長度、刀具中心偏移量2024/1/431數(shù)控技術(shù)3.2、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算圖2-11數(shù)控車床刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心軌跡與刀架相關(guān)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換2024/1/432數(shù)控技術(shù)3.2、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理由于在實(shí)際操作過程中F與S之間的距離難以直接測得，而理論刀尖點(diǎn)P相對刀架參考點(diǎn)F的距離容易測得，故先計(jì)算P相對F的偏移量，再根據(jù)情況計(jì)算。令Rs＝0可得刀具長度補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式為：零件輪廓軌跡經(jīng)補(bǔ)償后，通過控制F點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)當(dāng)Rs≠0時刀尖圓弧半徑補(bǔ)償——Rs很小，引起零件輪廓的誤差可以不考慮；調(diào)試過程及對刀過程已經(jīng)將Rs引起的誤差包含在內(nèi)。2024/1/433數(shù)控技術(shù)3.2、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理鉆床的刀具：刀具安裝方式的刀具長度補(bǔ)償——

2024/1/434數(shù)控技術(shù)(一)刀具半徑補(bǔ)償原理

(二)刀具半徑補(bǔ)償類型

(三)方向矢量和刀具半徑矢量

(四)轉(zhuǎn)接類型的判別

(五)刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算

(六)特殊情況處理

(七)刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算小結(jié)3.3、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理數(shù)控機(jī)床在連續(xù)輪廓加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)所控制的運(yùn)動軌跡不是零件的輪廓，而是加工刀具的中心軌跡。由于用戶總是按零件的輪廓編寫加工程序，因此，要加工出合格的零件，就必須使加工刀具中心在零件輪廓的法矢量方向上偏移一個刀具半徑值，這種偏移就稱為刀具半徑補(bǔ)償。2024/1/435數(shù)控技術(shù)1)刀具半徑補(bǔ)償建立。

2)刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行。

3)刀具半徑補(bǔ)償撤消。3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理左補(bǔ)償不補(bǔ)償右補(bǔ)償2024/1/436數(shù)控技術(shù)圖2-12刀具半徑補(bǔ)償示意圖3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理粗實(shí)線為所需加工的零件輪廓虛線為刀具中心軌跡為了便于分析問題，IS0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：沿編程軌跡(零件輪廓)前進(jìn)方向看去，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E始終在編程軌跡的左邊時稱為左刀補(bǔ)，用指令G41表示，如圖。當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在編程軌跡的右邊時稱為右刀補(bǔ)，用指令G42表示。當(dāng)不需要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償時，可用指令G40來撤消由G41或G42建立的刀具半徑補(bǔ)償。2024/1/437數(shù)控技術(shù)圖2-13刀具半徑補(bǔ)償過程示意圖3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/438數(shù)控技術(shù)1.刀具半徑補(bǔ)償建立從起刀點(diǎn)運(yùn)動到工件刀具半徑補(bǔ)償起始點(diǎn)的過程。根據(jù)G41或G42指定的刀補(bǔ)方向，控制刀具中心軌跡相對刀具半徑補(bǔ)償起始點(diǎn)偏移一個刀具半徑值。刀具半徑補(bǔ)償建立只能在G00或G01的程序段中進(jìn)行3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/439數(shù)控技術(shù)2.刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行控制刀具中心軌跡在工件輪廓的法矢量方向上始終偏移一個刀具半徑值的過程。刀具半徑補(bǔ)償一旦建立，便一直維持補(bǔ)償狀態(tài)，直到被撤銷為止。3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/440數(shù)控技術(shù)3.刀具半徑補(bǔ)償撤消刀具撤離工件表面返回到起刀點(diǎn)位置的過程。根據(jù)刀補(bǔ)撤銷前G41和G42的情況，控制刀具中心軌跡相對刀具半徑補(bǔ)償終點(diǎn)偏移一個刀具半徑值，使刀具回到起刀點(diǎn)。刀具半徑補(bǔ)償撤銷只能在G00或G01的程序段中進(jìn)行3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/441數(shù)控技術(shù)上述刀具半徑補(bǔ)償算法只適用于自定的二維坐標(biāo)平面內(nèi),而平面的指定是通過G17/G18/G19來設(shè)定的。硬件數(shù)控采用讀一段，算一段，再走一段的數(shù)據(jù)流方式，無法考慮到兩個輪廓段之間刀具中心軌跡的過渡問題，靠編程員解決。CNC中，增設(shè)了兩組刀補(bǔ)緩沖器，以便讓至少兩個含有零件輪廓信息的加工程序段（一般保證3個段）的信息同時在CNC系統(tǒng)內(nèi)部被處理，從而可對刀具中心軌跡及時修正，回避了刀具干涉現(xiàn)象的發(fā)生。刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過程相關(guān)問題：3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/442數(shù)控技術(shù)刀具半徑補(bǔ)償功能，可以大大簡化編程的工作量：1.加工過程中，刀具的磨損和更換是不可避免的，因此刀具的半徑也經(jīng)常變化。采用刀具半徑補(bǔ)償后，不必重新編程，只需要對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改即可。2.由于輪廓加工往往不是一道工序就能完成的，在粗加工時，要為精加工預(yù)留一定的加工余量。加工余量的預(yù)留可通過修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)，不必為粗加工和精加工分別編程。3.3.1、刀具半徑補(bǔ)償原理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/443數(shù)控技術(shù)走直線、走圓角圓弧過渡可使刀具中心軌跡或工件輪廓光滑過渡，但在尖角處的加工誤差可能變大，尖角不尖。插入直線過渡的加工誤差在尖角處較小，并避免在尖角處出現(xiàn)加工停頓現(xiàn)象或刀具干涉現(xiàn)象。2024/1/444數(shù)控技術(shù)圖2-14拐角的定義

a)外拐角b)內(nèi)拐角轉(zhuǎn)接部分的過渡處理與相鄰兩輪廓段的夾角α(拐角/轉(zhuǎn)接角）有關(guān)拐角：相鄰兩輪廓交接點(diǎn)處的切線在工件實(shí)體一側(cè)的夾角。0~360000≤α<1800

外拐角1800<α<3600

內(nèi)拐角3.3.2、刀具半徑補(bǔ)償類型第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理軌跡連接方式：直線接直線；直線接圓??；圓弧接圓弧；圓弧接直線。2024/1/445數(shù)控技術(shù)1)當(dāng)0°＜α＜90°時，刀具半徑補(bǔ)償在此處的轉(zhuǎn)接方式為插入型。

2)當(dāng)90°≤α＜180°時，刀具半徑補(bǔ)償在此處的轉(zhuǎn)接方式為伸長型。

3)當(dāng)180°＜α＜360°時，刀具半徑補(bǔ)償在此處的轉(zhuǎn)接方式為縮短型。

3.3.2、刀具半徑補(bǔ)償類型第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理縮短型——1800<α<3600

伸長型——900≤α<1800

插入型——0<α<900

2024/1/446數(shù)控技術(shù)3.3.2、刀具半徑補(bǔ)償類型第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/447數(shù)控技術(shù)第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理直線矢量－方向由起點(diǎn)指向終點(diǎn)圓弧矢量－半徑矢量（矢徑）、弦長矢量半徑矢量方向由圓弧中心指向圓弧上動點(diǎn)，弦長矢量則由圓弧起點(diǎn)指向終點(diǎn)刀具半徑矢量：加工過程中始終垂直于工件的編程輪廓，大小等于刀具半徑值，方向指向刀具中心的一個矢量。方向矢量：與零件輪廓上任意動點(diǎn)運(yùn)動方向（切線）一致的單位矢量，ld3.3.3、方向矢量和刀具半徑矢量2024/1/448數(shù)控技術(shù)圖2-18方向矢量的定義

a)直線b)圓弧第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理1.方向矢量與零件輪廓上任意動點(diǎn)運(yùn)動方向（切線）一致的單位矢量，ld3.3.3、方向矢量和刀具半徑矢量2024/1/449數(shù)控技術(shù)直線的方向矢量ld在X、Y軸上的投影分量：3.3.3、方向矢量和刀具半徑矢量第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理對于圓弧而言，其走向有順逆之分，故圓弧的方向矢量也分順圓和逆圓兩種情況。圓弧的方向矢量ld在X、Y軸上的投影分量：2024/1/450數(shù)控技術(shù)圖2-19刀具半徑矢量與方向矢量

a)左刀補(bǔ)b)右刀補(bǔ)3.3.3、方向矢量和刀具半徑矢量第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理β加工過程中始終垂直于編程軌跡且指向刀具中心，大小等于刀具半徑的矢量，rd方向矢量ld=X1i+Y1j刀具半徑矢量rd=Xdi+Ydj2024/1/451數(shù)控技術(shù)圖2-20轉(zhuǎn)接類型判別示意圖3.3.4、轉(zhuǎn)接類型的判別第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/452數(shù)控技術(shù)(1)縮短型當(dāng)180°＜α＜360°時，有sinα＜0，(2)伸長型當(dāng)90°≤α＜180°時，有sinα＞0且cosα≤０，

(3)插入型當(dāng)0°＜α＜90°時，有sinα＞0且cosα＞0，3.3.4、轉(zhuǎn)接類型的判別第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/453數(shù)控技術(shù)1.直線接直線

2.直線接圓弧

3.圓弧接直線

4.圓弧接圓弧指運(yùn)用矢量法，求出刀具半徑補(bǔ)償過程中刀具中心軌跡在各個轉(zhuǎn)接點(diǎn)處的坐標(biāo)值。其計(jì)算公式不僅與相鄰兩輪廓的轉(zhuǎn)接類型有關(guān)，而且還與刀具補(bǔ)償所處的階段有關(guān)。3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/454數(shù)控技術(shù)1.直線接直線(1)縮短型刀具半徑補(bǔ)償處在不同的階段，其轉(zhuǎn)接點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算公式是不相同的。

(2)伸長型在伸長型刀具半徑補(bǔ)償中，當(dāng)補(bǔ)償處在不同的階段，其轉(zhuǎn)接點(diǎn)的個數(shù)以及坐標(biāo)計(jì)算公式也不盡相同。

(3)插入型在插入型刀具半徑補(bǔ)償過程中，將涉及到多個轉(zhuǎn)接點(diǎn)的計(jì)算。3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/455數(shù)控技術(shù)圖2-21直線接直線縮短型刀具半徑補(bǔ)償建立與撤消示意圖1.直線接直線--縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理刀具半徑補(bǔ)償建立---轉(zhuǎn)接點(diǎn)（Xs1,Ys1）相對拐點(diǎn)（X1，Y1）相差一個刀具半徑矢量刀具半徑補(bǔ)償撤消---轉(zhuǎn)接點(diǎn)（Xs1,Ys1）相對拐點(diǎn)（X1，Y1）相差一個刀具半徑矢量撤消建立2024/1/456數(shù)控技術(shù)圖2-22直線接直線縮短型刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行示意圖1.直線接直線---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理①設(shè)直線輪廓l1和l2的單位矢量分別為：2024/1/457數(shù)控技術(shù)1.直線接直線---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理②等距線；將XOY坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到（X1，Y1）可求得等距線的直線方程分別為：求得解：2024/1/458數(shù)控技術(shù)1.直線接直線---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理③坐標(biāo)系移回，求刀具軌跡交點(diǎn)（Xs1,Ys1）a.當(dāng)X11Y12－X12Y12=0時，l1和l2共線，轉(zhuǎn)接角α＝02024/1/459數(shù)控技術(shù)1.直線接直線---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理③坐標(biāo)系移回，求刀具軌跡交點(diǎn)（Xs1,Ys1）b.當(dāng)X11Y12－X12Y12≠

0時，l1和l2相交轉(zhuǎn)接角180＜α＜3602024/1/460數(shù)控技術(shù)圖2-23直線接直線伸長型刀具半徑補(bǔ)償示意圖1.直線接直線---伸長型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/461數(shù)控技術(shù)圖2-24直線接直線插入型刀具半徑補(bǔ)償示意圖1.直線接直線---插入型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/462數(shù)控技術(shù)(1)縮短型

(2)伸長型

(3)插入型2.直線接圓弧3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/463數(shù)控技術(shù)14603B圖2-25直線接圓弧縮短型刀具半徑補(bǔ)償示意圖2.直線接圓弧---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/464數(shù)控技術(shù)圖2-26直線接圓弧伸長型刀具半徑補(bǔ)償示意圖2.直線接圓弧---伸長型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/465數(shù)控技術(shù)圖2-27直線接圓弧插入型刀具半徑補(bǔ)償示意圖2.直線接圓弧---插入型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/466數(shù)控技術(shù)(1)縮短型

(2)伸長型

(3)插入型3.圓弧接直線3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/467數(shù)控技術(shù)圖2-28圓弧接直線縮短型刀具半徑補(bǔ)償示意圖3.圓弧接直線---縮短型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/468數(shù)控技術(shù)圖2-29圓弧接直線伸長型刀具半徑補(bǔ)償示意圖3.圓弧接直線---伸長型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/469數(shù)控技術(shù)圖2-30圓弧接直線插入型刀具半徑補(bǔ)償示意圖3.圓弧接直線---插入型3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/470數(shù)控技術(shù)(1)縮短型。

(2)伸長型。

(3)插入型。4.圓弧接圓弧3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/471數(shù)控技術(shù)圖2-31圓弧接圓弧刀具半徑補(bǔ)償示意圖3.圓弧接直線3.3.5、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/472數(shù)控技術(shù)圖2-32特殊情況的刀具半徑補(bǔ)償轉(zhuǎn)接示意圖

a)α=0°b)α=0°c)α=90°d)α=0°e)α=180°3.3.6、特殊情況處理第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/473數(shù)控技術(shù)表2-6刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算表3.3.7、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算小結(jié)第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/474數(shù)控技術(shù)圖2-33刀具半徑補(bǔ)償零件加工實(shí)例3.3.7、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算小結(jié)第三節(jié)刀具補(bǔ)償原理2024/1/475數(shù)控技術(shù)分析刀具半徑補(bǔ)償從建立、進(jìn)行到撤消的全部過程

O點(diǎn)為刀補(bǔ)建立起點(diǎn)、Z點(diǎn)為撤消終點(diǎn)2024/1/476數(shù)控技術(shù)一、進(jìn)給速度處理

二、工件零點(diǎn)設(shè)置與撤消的處理

三、絕對編程與增量編程的處理第四節(jié)其他預(yù)處理2024/1/477數(shù)控技術(shù)一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理根據(jù)輪廓插補(bǔ)方法不同，速度處理算法有：1.脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理：步進(jìn)電機(jī)，開環(huán)數(shù)控2.數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的速度處理：直流伺服；交流伺服。閉環(huán)數(shù)控2024/1/478數(shù)控技術(shù)(一)脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理脈沖增量插補(bǔ)法一般用在以步進(jìn)電動機(jī)為執(zhí)行元件的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理各坐標(biāo)軸運(yùn)動速度通過向該軸步進(jìn)電動機(jī)發(fā)送進(jìn)給脈沖來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)給脈沖通過編程中的F確定。每次插補(bǔ)結(jié)束產(chǎn)生一個行程增量，以脈沖的方式輸出。在插補(bǔ)計(jì)算過程中不斷向各坐標(biāo)軸發(fā)出互相協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動。2024/1/479數(shù)控技術(shù)(一)脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理一個脈沖所產(chǎn)生的坐標(biāo)軸移動量叫做脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位，按機(jī)床設(shè)計(jì)的加工精度選定，普通精度的機(jī)床一般取脈沖當(dāng)量為：0.01mm。采用脈沖增量插補(bǔ)算法的數(shù)控系統(tǒng)，其坐標(biāo)軸進(jìn)給速度主要受插補(bǔ)程序運(yùn)行時間的限制，一般為1~3m/min。2024/1/480數(shù)控技術(shù)(一)脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理常用的脈沖增量插補(bǔ)算法有：

逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法設(shè)進(jìn)給速度F（mm/min），脈沖源頻率f(Hz),數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為δ（mm/步）則可推導(dǎo)出進(jìn)給速度與脈沖頻率的關(guān)系為：F＝60δf反過來求脈沖源頻率為f=F/(60δ)按其選取脈沖源頻率，可以實(shí)現(xiàn)所需的進(jìn)給速度。2024/1/481數(shù)控技術(shù)(一)脈沖增量插補(bǔ)法的速度處理一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差小于一個脈沖當(dāng)量

在兩個坐標(biāo)開環(huán)的CNC系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍。但這種方法不能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動，其應(yīng)用范圍受到了很大限制。

2024/1/482數(shù)控技術(shù)(二)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的速度處理一、進(jìn)給速度處理第四節(jié)其他預(yù)處理數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法一般用在以直流或交流伺服電動機(jī)為執(zhí)行元件的閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。各坐