數(shù)控技術(shù)概論及加工編程課件

緒論§1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展§2數(shù)控加工的特點§3數(shù)控機床的主要性能指標(biāo)內(nèi)在動力：迫切需要一種精度高、柔性好的加工設(shè)備技術(shù)基礎(chǔ)：電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)為小批量、精密、復(fù)雜的零件生產(chǎn)提供了極其有效的自動化加工手段定義：數(shù)字控制技術(shù)：簡稱數(shù)控（NumericalControl,NC）用電子計算機以指令方式控制機床動作的技術(shù)數(shù)控機床：用該控制技術(shù)控制的機床§1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展1.數(shù)控機床的產(chǎn)生1952年在美國成功研制出第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床2.數(shù)控機床的組成和工作原理組成:程序載體、輸入裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機床機械部件程序載體輸入裝置CNC單元伺服系統(tǒng)機床位置反饋信號工作原理：數(shù)控機床的組成框圖

數(shù)控銑床:發(fā)展最早的一種數(shù)控機床升降工作臺式→工作臺不升降(圖1)

可加工復(fù)雜平面、曲面、殼體3.數(shù)控機床的發(fā)展由數(shù)控機床的組成與原理知：數(shù)控加工是以介質(zhì)作為機床自己能閱讀的工藝卡片，用控制機構(gòu)和伺服機構(gòu)代替人的大腦和雙手的部分功能，控制全部加工過程。

數(shù)控車床：目前使用較廣泛的數(shù)控機床

加工中心：一次裝夾完成多道工序加工的數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于：數(shù)控機床是按程序自動加工零件，后者要由工人手工操作來加工零件工藝分析工序卡數(shù)控加工程序零件圖§2數(shù)控加工的特點1.數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較

零件加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定

加工生產(chǎn)率高

減輕勞動者的勞動強度

良好的經(jīng)濟效益

有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化2.數(shù)控加工的優(yōu)點

對加工對象改型的適應(yīng)性強3.數(shù)控機床的應(yīng)用范圍

結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件

需要頻繁改型的零件

價格昂貴、不允許報廢的零件

需要最短生產(chǎn)周期的急需零件

多品種小批量生產(chǎn)的零件10100200綜合費用專用機床通用機床數(shù)控機床零件批量零件批量數(shù)零件復(fù)雜程度專用機床通用機床數(shù)控機床1.規(guī)格指標(biāo):指數(shù)控機床的基本能力指標(biāo)，主要包括§3數(shù)控機床的主要性能指標(biāo)行程范圍:工作臺面尺寸:承載能力:控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù):機床能加工零件的最大重量機床安裝工件的最大范圍

機床允許的加工空間控制軸數(shù):機床數(shù)控裝置能夠控制的進(jìn)給軸數(shù)目聯(lián)動軸數(shù):機床數(shù)控裝置同時控制的進(jìn)給軸數(shù)目：如2軸、2.5軸、3軸、4軸、5軸控制等2.5軸聯(lián)動：兩個軸是同時、連續(xù)控制，第三軸是間歇控制3軸聯(lián)動：三個坐標(biāo)軸X、Y、Z是同時插補，是三維連續(xù)控制5軸聯(lián)動：三個坐標(biāo)軸X、Y、Z，與工作臺的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動同時聯(lián)動（或是與兩軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺聯(lián)動，或刀具做兩個方向的擺動）2.5軸數(shù)控機床加工3軸數(shù)控銑床曲面加工5軸聯(lián)動數(shù)控加工3.性能指標(biāo):最大主軸轉(zhuǎn)速:最高快移速度和最高進(jìn)給速度:最高快移速度指進(jìn)給軸在非加工狀態(tài)下的最高移動速度主軸所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，是影響零件表面加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具壽命的主要因素最高進(jìn)給速度指進(jìn)給軸在加工狀態(tài)下的最高移動速度2.精度指標(biāo):機床的移動部件沿某一坐標(biāo)軸運動時實際值與給定值的接近程度同一臺數(shù)控機床上應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件所得到結(jié)果的一致性分度工作臺在分度時指令要求回轉(zhuǎn)的角度值和實際回轉(zhuǎn)的角度值的差值定位精度:重復(fù)定位精度:分度精度:機床移動部件位置精度第一節(jié)數(shù)控程序編制的概念一、數(shù)控程序編制的定義和方法

程序編制的定義

程序編制的步驟與要求分析零件圖樣工藝處理數(shù)學(xué)處理編寫程序單制作控制介質(zhì)CRT/MDIRS232、網(wǎng)卡程序檢驗、試切基點：簡單平面輪廓節(jié)點：方程曲線列表曲線

程序編制的方法

手工編程

自動編程語言數(shù)控自動編程

圖形數(shù)控自動編程

語音數(shù)控自動編程二、字符與代碼三、字與字的功能類別

字：一套有規(guī)定次序的字符，可以作為一個信息單元存儲、傳遞和操作。

字長：一個字所含字符個數(shù)。

常規(guī)加工程序中的字：

一個英文字母＋若干位10進(jìn)制數(shù)字組成。

順序號字－地址符:N地址符

作用：程序校對和檢索修改；在加工軌跡圖幾何節(jié)點處標(biāo)上相應(yīng)順序號字，可直觀檢查程序；可作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)；可進(jìn)行程序段的復(fù)歸操作。

使用規(guī)則：數(shù)字為整數(shù)；數(shù)字可以不連續(xù)；可只在部分程序段中設(shè)順序號，也可全設(shè)，也可全不設(shè)。

模態(tài)（續(xù)效）指令：一經(jīng)指定，直到出現(xiàn)同組其它G指令才失效。

準(zhǔn)備功能字：G00～G99，前置“0”可省略

尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；

A、B、C、D、E；

I、J、K。

進(jìn)給功能字：F

主軸轉(zhuǎn)速功能字：S

刀具功能字：T

輔助功能字：M非模態(tài)指令四、程序段格式

程序段格式：程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的排列形式。

固定順序格式分隔符程序段格式字地址可變程序段格式程序段由若干個字組成；每個字以字母（地址符）開頭；字長不固定、程序段長度可變；字的排列不要求有固定的順序N、G、X、Y、Z、F、S、T、M、；

加工程序的一般格式：％O10N10G55G90G00Z40N20M03S500N30X-50Y0N40G01Z-5F100N50G01G42X-10Y0H01N60X60Y0N70G03X80Y20R20N80G03X40Y60R40N90G01X0Y40N100X0Y-10N110G01G40X0Y-40N120G00Z40N130M05N140M30％第二節(jié)數(shù)控機床的坐標(biāo)系一、坐標(biāo)系及運動方向先確定Z軸，再確定X軸和Y軸二、坐標(biāo)系的原點

機床原點：在機床上由機床生產(chǎn)廠家設(shè)置的一個固定不變的基準(zhǔn)點，在機床說明書上有說明。

編程原點：由編程人員在工件上根據(jù)編程方便性自行設(shè)定的編制加工程序的原點。

加工原點：三、絕對坐標(biāo)系和增量坐標(biāo)系G90G00X10Y12G01X30Y37F100……G91G00X10Y12G01X20Y25F100……G00U10V12G01U20V25F100……G90、G91N30G90G01X40Z-30F500N40X60Z-48N30G91G01X10Z-30F500N40X20Z-18G90、G91是一對模態(tài)指令，在同一程序段中只能用一種；無論是絕對尺寸還是增量尺寸，同一軸向的尺寸字的地址符要相同。有些系統(tǒng)可直接用地址符來區(qū)分：X、Y、Z——絕對尺寸

U、V、W——相對尺寸第三節(jié)常用編程指令預(yù)置寄存指令G92(G50)功能：使用G92指令用來確定起刀點與編程原點的相對位置關(guān)系，從而建立加工坐標(biāo)系。指令格式：G92X_Y_Z_；執(zhí)行G92指令，機床不產(chǎn)生任何運動；設(shè)定的加工原點與當(dāng)前刀具位置有關(guān)，隨刀具起始點的位置不同而改變，必須保證起刀點位置與程序中G92指令中的坐標(biāo)值一致，重復(fù)加工時應(yīng)特別注意；也可用CRT/MDI輸入?yún)?shù)方式通過G54～G59設(shè)定加工坐標(biāo)系。G92X150Z100G92X150Z20功能：用來指定平面直線和圓弧插補、刀具補償平面。指令格式：G17；（設(shè)置加工平面為XY，數(shù)控銑床默認(rèn)平面）

G18；（設(shè)置加工平面為ZX，數(shù)控車床默認(rèn)平面）

G19；（設(shè)置加工平面為YZ）

坐標(biāo)平面選擇指令G17、G18、G19快速點定位指令G00功能：在加工過程中，常需要刀具空運行到某一點，為下一步加工做好準(zhǔn)備，利用指令G00可以使刀具快速移動到目標(biāo)點。

指令格式：G00X_Y_Z_；執(zhí)行G00指令時，刀具的移動速度由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，不受進(jìn)給功能指令F的影響。刀具的移動方式有三種：各軸以其最快的速度同時移動，因速度和移動距離的不同先后到達(dá)目標(biāo)點，刀具移動路線為多段直線的組合。2)各軸按設(shè)定的速度以聯(lián)動的方式移動到位，刀具移動路線為一條直線。3)各軸按輸入的坐標(biāo)字順序分別快速移動到位，刀具的移動路線為階梯形。直線插補指令G01功能：指定直線插補，其作用是切削加工任意斜率的平面或空間直線。

指令格式：G01X_Y_Z_F_；N30G90G01X40Z-30F500N40X60Z-48N30G91G01X10Z-30F500N40X20Z-18功能：G02為順圓插補；G03為逆圓插補，用以在指定平面內(nèi)按設(shè)定的進(jìn)給速度沿圓弧軌跡切削。圓弧插補指令G02、G03指令格式：I、J、K：起點到圓心的增量（矢量方向指向圓心）；有些系統(tǒng)相反；有些系統(tǒng)可由G90、G91決定

I、J、K是絕對或增量尺寸；有些車削系統(tǒng)I可用直徑值；圓心角≤180°，R為正；≥180°，R為負(fù)；不能進(jìn)行整圓加工。G92X0Y0Z0G90G00X200.Y40.G03X140.Y100.I-60.F300.G02X120.Y60.I-50.G92X0Y0Z0G91G00X200.Y40.G03X-60.Y60.I-60.F300.G02X-20.Y-40.I-50.G92X0Y0Z0G90G00X200.Y40.G03X140.Y100.R60.F300.G02X120.Y60.R50.G92X0Y0Z0G91G00X200.Y40.G03X-60.Y60.R60.F300.G02X-20.Y-40.R50.G41刀具半徑補償指令G40、G41、G42刀具半徑補償基本概念G42指令格式：G01G41/G42X_Y_H_(D_)….….G01G40X_Y_刀補執(zhí)行過程：刀補建立：刀補進(jìn)行：刀補撤消：下一程序段起點處刀具半徑矢量頂點刀具半徑補償舉例：N010G92X0Y0Z10N020S600M03N030G90G17N040G41G00X20Y10D01N050Z-10M08N060G01Y50F100N070X50N080Y20N090X10N100G00Z10M09N110G40X0Y0M05N120M30注意事項：建立和撤消刀補程序段，不能使用圓弧插補指令；在補償進(jìn)行狀態(tài)中不得變換補償平面；偏置量的改變：一般應(yīng)在刀補撤消（G40后）狀態(tài)下通過重新設(shè)定進(jìn)行，但也可在已偏置狀態(tài)下直接改變；偏置量的符號：如果偏置量值為負(fù)，G41和G42可互相取代；由于刀具半徑補償引起的過切：N010G92X0Y0Z10N020S600M03N030G90G17N040G41G00X20Y10D01N050Z-5M08N055G01Z-10F100N060G01Y50F100…...N100G00Z10M09N110G40X0Y0M05N120M30N010G92X0Y0Z10N020S600M03N030G90G17N040G41G00X20Y9D01N045Y1N050Z-5M08N055G01Z-10F100N060G01Y50F100…...刀具半徑補償?shù)膬?yōu)越性：可直接按零件輪廓編程，不必考慮刀具半徑的半徑，從而簡化編程；當(dāng)?shù)毒吣p或重磨后，刀具半徑減小，只需手工輸入新的半徑值，而不必修改程序；可用同一程序（或稍作修改），甚至同一刀具進(jìn)行粗、精加工。二、數(shù)控加工工藝性分析尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點宜用同一基準(zhǔn)引注或坐標(biāo)式尺寸零件輪廓幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確定位基準(zhǔn)要可靠不充分、不清楚過于“苛刻”、自相矛盾應(yīng)采用同一基準(zhǔn)定位同一基準(zhǔn)可以是工件上已有表面，也可設(shè)置輔助基準(zhǔn)零件結(jié)構(gòu)工藝性

結(jié)合數(shù)控加工特點靈活運用普通加工工藝的一般原則，將數(shù)控加工工序穿插與零件加工的整個工藝過程中，使之與普通工序良好銜接。三、數(shù)控加工工藝路線設(shè)計首先找出所有加工的零件表面并逐一確定各表面的加工方法劃分加工階段劃分工序，安排順序常規(guī)工序、熱處理工序零件加工工藝路線

工序的劃分以一次安裝、加工作為一道工序以同一把刀具加工內(nèi)容作為一道工序以加工部位劃分工序以粗、精加工劃分工序

工步的劃分先粗后精；先面后孔；按刀具集中。上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮；先內(nèi)后外；以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)；在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。

順序的安排

數(shù)控加工工序與普通工序的銜接建立工序間的相互狀態(tài)要求。四、數(shù)控加工工序設(shè)計數(shù)控加工工藝十分嚴(yán)密，工序設(shè)計中必須注意加工過程中的每一個細(xì)節(jié)；對圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、計算和編程時，力求準(zhǔn)確無誤。數(shù)控工序設(shè)計的主要任務(wù)：本工序加工內(nèi)容（走刀路線、工步順序）的確定；定位夾緊方式及夾具選擇；數(shù)控刀具的選擇；切削用量的選擇；對刀點、換刀點的確定。

確定走刀路線走刀路線：在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡。走刀路線不僅包括了加工內(nèi)容，也反映出加工順序，是編程的依據(jù)之一。

確定走刀路線的原則

1)應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度；

2)應(yīng)使加工路線最短，以減少空行程時間，提高加工效率；

3)在滿足工件精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率等要求的情況下，盡量簡化數(shù)學(xué)處理時的數(shù)值計算工作量，以簡化編程工作。為保證零件表面質(zhì)量，應(yīng)減少接刀、停刀刀痕應(yīng)盡量減少在輪廓切削中停刀；避免沿法向切入工件；最終輪廓應(yīng)在一次走刀中連續(xù)加工出來；盡量采用順銑，提高零件表面質(zhì)量和刀具耐用度。使數(shù)值計算簡單，減少編程工作量每次直線進(jìn)給，刀位點計算簡單，程序段短、而且加工過程符合直紋面的形成規(guī)律，利于準(zhǔn)確保證母線的直線度。符合這類工件表面數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準(zhǔn)確度高。尋求最逗走刀路線，減少空刀時間以提高加工效率；但不能忽略必要的輔助尺寸（刀具引入量和超出量）以及對位置精度的影響。

定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定1)力求設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一；2)盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面；3)避免采用占機人工調(diào)整裝調(diào)方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。

夾具的選擇1)當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其它通用夾具，以縮短準(zhǔn)備時間、節(jié)省生產(chǎn)費用；2)在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單；3)夾具要開敞，加工部位開闊，夾具的定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的進(jìn)給(如產(chǎn)生碰撞等)；4)裝卸零件要快速、方便、可靠，以縮短輔助時間，批量較大時應(yīng)考慮采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。對刀點與換刀點的確定對刀點：是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點。通過G54～G59設(shè)定加工坐標(biāo)系，對刀點往往是零件的加工原點。通過G92或G50設(shè)定加工坐標(biāo)系，對刀點被認(rèn)為是程序開始運行的起點，又稱“起刀點”。選擇對刀點的原則是：1)便于數(shù)學(xué)處理和簡化程序編制；2)在機床上容易找正；3)在加工中便于檢查；4)有利于提高加工精度?！暗段稽c”：刀具的定位基點。“換刀點”是指多刀機床在加工過程中換刀時的位置

刀具的選擇刀具剛性要好刀具耐用度要高刀具精度要高采用先進(jìn)的刀具材料優(yōu)選刀具參數(shù)盡可能采用機夾可轉(zhuǎn)位刀片刀具參數(shù)選擇：銑刀：銑內(nèi)凹輪廓：

r=(0.8~0.9)Rmin銑外凸輪廓時，r盡量大零件加工高度：H≤(1/4~1/6)r為保證平底兩次走刀路線搭接，編程半徑?。?.95(r-rε)鉆孔：L/D≤5鏜孔：盡量采用對稱的兩刃或兩刃以上的鏜刀頭精鏜宜采用微調(diào)鏜刀。選擇鏜刀主偏角接近90°，大于75°。

切削用量的確定輪廓加工中注意進(jìn)給速度的“超程”、“欠程”現(xiàn)象。選擇變化的進(jìn)給速度；自動編程系統(tǒng)自身的“超程”保護(hù)功能；利用機床“進(jìn)給倍率”旋紐手工控制。加工圓弧段時，切削點的實際進(jìn)給速度≠刀具中心進(jìn)給速度。五、數(shù)控加工工藝文件的編寫數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工走刀路線圖第二節(jié)數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)處理一、選擇原點、換算尺寸車削件的編程原點：X——取在工件的回轉(zhuǎn)中心

Z——取在工件的左、右端面或?qū)ΨQ平面銑削件的編程原點：X、Y——工件的基準(zhǔn)面、孔軸線或?qū)ΨQ面

Z——工件的上、下表面尺寸換算：按尺寸公差中值換算二、基點與節(jié)點基點：與系統(tǒng)插補功能一致的各幾何要素的連接點。方法：聯(lián)立方程組；幾何元素間的三角函數(shù)關(guān)系。（64.2786，39.5507）（64.2786，51.5507）方法：根據(jù)被加工曲線方程特性、逼近線段形狀（直線或圓?。┖驮试S的插補誤差，利用數(shù)學(xué)關(guān)系求解。節(jié)點：零件輪廓≠系統(tǒng)插補功能，如：橢圓、雙曲線、拋物線等。被加工曲線逼近線段交點＝節(jié)點零件輪廓＝系統(tǒng)插補功能節(jié)點＝基點三、程序編制中的誤差程編誤差在零件輪廓上的分布:△逼——采用近似計算方法逼近零件輪廓曲線時產(chǎn)生的誤差；△插——逼近曲線與零件輪廓曲線之最大差值；△圓——四舍五入圓整脈沖值產(chǎn)生的誤差。點位系統(tǒng)中△圓→坐標(biāo)尺寸精度輪廓外輪廓內(nèi)輪廓兩側(cè)節(jié)點在輪廓上第三節(jié)非圓曲線的逼近處理數(shù)控加工中把除直線與圓弧以外的平面輪廓曲線稱為非圓曲線?？捎梅匠瘫磉_(dá)的曲線列表曲線數(shù)值計算過程：選擇逼近方法確定允許的插補誤差，δ≤δ允=(1/5~1/10)△零件公差確定計算方法根據(jù)算法計算節(jié)點坐標(biāo)直線逼近法數(shù)學(xué)處理較簡單，但計算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)較多，且各直線段間連接處存在尖角，不利于加工表面質(zhì)量的提高。圓弧逼近法可大大減少程序段數(shù)目，相鄰圓弧彼此相切，工件表面光滑，有利于加工表面質(zhì)量的提高，但其數(shù)學(xué)處理過程比直線逼近法復(fù)雜。

XYO一、直線逼近法－弦線法等插補段法：每個插補段長度相等。求Rmin求弦長AB求插補節(jié)點坐標(biāo)RminABP(X0,Y0)(X1,Y1)CDδ允例：非圓曲線為拋物線X2=16Y求Rmin求弦長AB求插補節(jié)點坐標(biāo)X＝0Rmin=8mm若δ允＝0.04mmδ允很小→AB很小X=1.592mmy=0.158mm

特點：①計算方法簡單；

②曲率半徑較大的地方仍采用很小的

AB來插補→節(jié)點數(shù)↑→編程量↑。以起點(X0,Y0)為圓心，δ允為半徑建立圓方程：等插補誤差法：每個插補段誤差相等，插補段長度不等。求該圓與曲線Y=f(X)的公切線斜率：求插補節(jié)點坐標(biāo)：

特點：①插補段最大誤差相等→插補段長度不等

→插補段數(shù)↓→節(jié)點數(shù)↓→編程量↓；

②手工計算較麻煩，用計算機輔助。方法1：采用“等插補段法”或“等插補誤差法”求出節(jié)點坐標(biāo)，再用三點作圓法求各段圓弧的圓心和半徑。二、圓弧逼近法三點作圓法，不一定用鄰近的三點，也可用相隔的三點。各點與圓心O1的距離R該距離－R≤δ允逼近成功該距離－R＞δ允逼近不成功方法2：直接利用二次曲線方程，采用誤差檢驗法進(jìn)行圓弧逼近。分割曲線（等參數(shù)增量法）兩點+兩點參數(shù)中值誤差計算與檢驗搜尋合理的節(jié)點三點圓弧逼近例：橢圓輪廓曲線的圓弧逼近1）橢圓參數(shù)方程2）分割曲線（等參數(shù)增量法）

X=acos

Y=bsin

1U1(X1,Y1)

2=1+U2(X2,Y2)PM2的斜率：(Y2-Y1)/(X2-X1)K4=-(X2-X1)/(Y2-Y1)K5=-(X3-X2)/(Y3-Y2)Y=K4X+(Y4-K4X4)Y=K5X+(Y5-K5X5)3)兩點+兩點參數(shù)中值

三點圓弧逼近C1=

1P

C3=

2Q3

C2=(

1+2)/2M2OM4的斜率:OM5的斜率:O(X0,Y0)的坐標(biāo)P（X1，Y1），Q3（X3，Y3）兩點參數(shù)中值點M2（X2，Y2）4)誤差計算與檢驗M8(X8,Y8)誤差D=M6M8的長度Y=K4X+(Y4-K4X4)(X-X0)2+(Y-Y0)2=R2X6,Y6Y=K4X+(Y4-K4X4)X2/a2+Y2/b2=1X8,Y8D≤δ允M2Q3段按相同方法檢驗誤差D，若D≤δ允PQ3段擬合成功5）搜尋合理的節(jié)點U1，

U3

P，Q3U1，

U4

P，Q3U1，

U5

P，Q3U1，

U6

P，Q3第一次逼近圓第二次逼近圓第三次逼近圓第四次逼近圓列表曲線——用列表點（離散點）描述零件輪廓。三、列表曲線的數(shù)學(xué)處理方法XY§1概述1.伺服系統(tǒng)的概念由伺服電路、伺服驅(qū)動裝置、機械傳動機構(gòu)及執(zhí)行部件組成伺服系統(tǒng)與一般機床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上差別，它能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運動速度與位置伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成功能：接受來自數(shù)控裝置的指令來控制驅(qū)動機床的各運動部件，從而準(zhǔn)確控制它們的速度和位置，達(dá)到加工出所需工件外形和尺寸2.對伺服系統(tǒng)的基本要求精度高：穩(wěn)定性好：快速響應(yīng)：調(diào)速范圍寬：低速大轉(zhuǎn)矩：3.伺服系統(tǒng)的分類開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈沖步進(jìn)電機驅(qū)動電路功率步進(jìn)電機機床工作臺執(zhí)行部件伺服驅(qū)動裝置滾珠絲桿（機械傳動機構(gòu)）齒輪箱伺服驅(qū)動裝置主要是步進(jìn)電機：無檢測元件、無反饋回路，控制方式簡單，但精度難保證，切削力矩小，用于要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)伺服驅(qū)動裝置主要是直、交流伺服電機驅(qū)動：裝有各式各樣的速度、位置檢測元件，兩種系統(tǒng)中檢測元件安裝位置不同。位置控制速度控制位置檢測裝置位置反饋位置反饋速度反饋工作臺指令脈沖Servomotor§2伺服系統(tǒng)的驅(qū)動伺服驅(qū)動裝置應(yīng)滿足以下要求：調(diào)速范圍寬輸出位移有足夠的精度負(fù)載特性要硬動態(tài)響應(yīng)快1.步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)㈠步進(jìn)電機定子上才有繞組!工作原理三相雙三拍工作方式：AB→BC→CA→AB…三相六拍工作方式：A→AB→B→BC→C→CA…三相單三拍工作方式：A→B→C→A…每個狀態(tài)只有一組繞組通電三次換接為一個循環(huán)三相通電繞組A、B、C常用通電方式有：為提高位置精度，常將轉(zhuǎn)子做成多齒的步進(jìn)電機定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個確定的角度，即步進(jìn)電機的步距角改變步進(jìn)電機定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變步進(jìn)電機的步距角與定子繞組的相數(shù)m、通電方式k有關(guān)，可用下式表示：步進(jìn)電機定子繞組的通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高，即步進(jìn)電機選型及工作方式定下后，步距角是確定的，因此其轉(zhuǎn)速n(r/min)只取決于指令脈沖頻率f的大?。簄=×60f=×60f結(jié)論:相鄰兩次通電相數(shù)一樣時，k=1；反之，k=2。三相三拍時k=1,三相六拍時k=2起動頻率fq連續(xù)運行頻率（最高工作頻率）fmax步距角2.步進(jìn)電機的主要特性輸入一個脈沖信號,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度步進(jìn)電機連續(xù)工作時能接受的最高頻率,因運行時轉(zhuǎn)動慣量的影響比起動時大大減小，所以fmax》fq，它表明步進(jìn)電機所能達(dá)到的最高速度電機正常起動時(不丟步)所能承受的最高控制頻率,起動頻率低于連續(xù)運動頻率,因為起動時電機既要克服負(fù)載力矩,又要克服慣性力矩，且負(fù)載越大，fq越低。步距角越小,加工精度越高工作臺位移量的控制3.步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理指令脈沖機床工作臺驅(qū)動控制線路步進(jìn)電機絲桿工作臺進(jìn)給速度的控制工作臺運動方向的控制4.步進(jìn)電機驅(qū)動電源脈沖發(fā)生器脈沖分配器功率放大器步進(jìn)電機脈沖分配器（環(huán)形分配器）功率放大器步進(jìn)電機及其驅(qū)動電源是一個整體，通常每一種型號的步進(jìn)電動機均對應(yīng)有一個型號的驅(qū)動電源，其組成：㈡直流(DC)伺服電動機直流伺服電動機是將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)電動機直流伺服電動機的工作原理主要基于電磁感應(yīng)定律：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動并切割磁力線時，導(dǎo)體中要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢電磁力定律：載流導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力作用直流伺服電動機具有良好的調(diào)速特性，對伺服電機的調(diào)速性能要求高的設(shè)備中，大都采用DC伺服電動機驅(qū)動。換向片電樞導(dǎo)體磁極磁極電刷直流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)①定子②轉(zhuǎn)子③電刷、換向片其上繞組通以直流電產(chǎn)生恒定磁場其上繞組通以直流電在定子磁場作用下產(chǎn)生帶動負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩電刷與外加直流電源相接，換向片與電樞導(dǎo)體相接，使產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，轉(zhuǎn)子能沿固定方向均勻、連續(xù)旋轉(zhuǎn)

永磁直流伺服電動機性能特點:具有較大的轉(zhuǎn)矩、慣量比能承受較大的峰值電流和過載轉(zhuǎn)矩低速時輸出轉(zhuǎn)矩大，慣量比大調(diào)速范圍寬具有高精度的檢測元件熱容量大目前數(shù)控機床進(jìn)給驅(qū)動中采用的直流電動機主要是大慣量寬速直流伺服電動機，占主導(dǎo)地位的是永久磁鐵勵磁式電動機㈢直流伺服電動機的調(diào)速技術(shù)1.原理由上式知：對給定的電動機要改變其轉(zhuǎn)速，有兩種辦法：改變外加電壓u改變磁通量

電樞等效電路圖他勵式直流電動機調(diào)速原理圖改變磁通量的方法不能滿足數(shù)控機床的要求，而改變電壓的方法具有恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特性，機械特性好，即機械特性與調(diào)節(jié)特性都是直線，轉(zhuǎn)速與控制量U之間是線性關(guān)系，而后一種方法轉(zhuǎn)速與控制量

是非線性關(guān)系，控制及設(shè)計系統(tǒng)都不方便。因此永磁直流電機大都采用該調(diào)速方案。MU2nU1U3U4機械特性U調(diào)節(jié)特性M0nM1M2M32.方式:改變電壓3.SCR與PWM比較可控硅調(diào)速（晶閘管SCR）脈沖調(diào)寬調(diào)速（PWM：PulseWidthModulation）

SCR會影響加工零件的表面粗糙度.PWM加工精度高,機械工作平穩(wěn)

SCR機床熱變形小,有利于提高加工精度

PWM功率損耗小

PWM適用于起,制動頻繁的場合

PWM具有優(yōu)良的動態(tài)硬度

PWM響應(yīng)快㈣交流(AC)伺服電動機直流伺服電動機結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電刷、換向器需經(jīng)常維護(hù)，電機轉(zhuǎn)速受限，AC克服此缺點，因此AC伺服電動機有取代DC伺服電動機的趨勢工作原理：定子繞組接上三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場吸引轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。永磁交流伺服電機結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子、檢測元件矢量控制：直流伺服電機的調(diào)速性能好，控制簡單（線性），如果能模擬直流電動機，使交流電機具有與直流電機近似的優(yōu)良特性。為此，需將三相交變量轉(zhuǎn)換為與之等效的直流量，然后按直流電動機的控制方法對其進(jìn)行控制。§3伺服系統(tǒng)檢測、反饋元件㈠概述對檢測元件的主要要求：工作可靠，抗干擾能力強能滿足精度和速度的要求使用維護(hù)方便易于實現(xiàn)高速的動態(tài)測量和處理，易于實現(xiàn)自動化成本低㈡分類數(shù)字式測量和模擬式測量增量式測量和絕對式測量直接測量和間接測量㈢旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)工作原理在2個定子繞組中分別施加EA、EB兩個交流電壓，由于電磁感應(yīng)，應(yīng)用疊加原理，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電壓為相位工作方式幅值工作方式兩定子繞組通以同頻、同幅但相位相差的交流勵磁電壓，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電壓為兩定子繞組通以同頻、同相位但幅值不同的交流電壓，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電壓為1、直線感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)㈣感應(yīng)同步器鑒相方式鑒幅方式2、工作原理兩滑尺繞組通以同頻、同幅但相位相差的交流勵磁電壓，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電壓疊加后為兩滑尺繞組通以同頻、同相位但幅值不同的交流電壓，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電壓為㈤脈沖編碼器光柵㈥

1標(biāo)尺光柵2指示光柵3光電接收器4光源§1概述1.機床數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展2.機床數(shù)控系統(tǒng)的分類按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式硬線數(shù)控系統(tǒng)（NC）計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）（軟線）它的輸入、插補運算和控制功能，都由專用的固定組合邏輯電路來實現(xiàn)，不同功能的機床，其組合邏輯電路不同。改變或增減控制、運算功能時，需改變硬件電路。通用性、靈活性差，制造周期長，成本高它的硬件電路是由小型或微型計算機再加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路制成，數(shù)控機床的主要功能由系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)，不同功能的機床系統(tǒng)軟件不同。修改或增減系統(tǒng)功能時，不需變動硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。有較高靈活性，利于縮短制造周期，降低成本

按所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)步進(jìn)電機機床工作臺控制系統(tǒng)伺服馬達(dá)機床工作臺數(shù)控裝置位置檢測器伺服馬達(dá)機床工作臺數(shù)控裝置位置檢測器按數(shù)控系統(tǒng)加工功能點位控制系統(tǒng)（PositioningControlSystem）直線控制系統(tǒng)（LineMotionControlSystem）輪廓控制系統(tǒng)（ContouringControlSystem）特點:只要求保證點與點之間的準(zhǔn)確定位,即只控制行程的終點坐標(biāo)值,而對點與點之間刀具所移動的軌跡不加控制.在移動過程中,刀具不進(jìn)行切削,采用機床設(shè)定的最高進(jìn)給速度進(jìn)行定位運動,接近終點需要低速趨近。如:鉆床、沖床特點:除了控制點與點之間的準(zhǔn)確定位外,還要保證刀具在被控制的兩點之間的運動軌跡是一條直線，且在運動過程中，刀具按給定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削。如:車床、銑床、磨床特點:能同時對兩個或兩個以上坐標(biāo)方向的聯(lián)動進(jìn)行連續(xù)控制,不僅要控制起點、終點坐標(biāo)的準(zhǔn)確性,而且對每瞬時的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制,具有這種控制系統(tǒng)的數(shù)控機床可以加工曲線和曲面.如:具有兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上聯(lián)動的數(shù)控銑床、車床、磨床和加工中心。按功能水平分類高檔中檔低檔項目低檔中檔高檔分辨率1010.1進(jìn)給速度8-15m/min15-24m/min15-100m/min聯(lián)動軸數(shù)2～3軸2～4軸或3～5軸以上主CPU8位16位、32位、64位伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機開環(huán)直流及交流閉環(huán)伺服系統(tǒng)內(nèi)裝PC無有顯示功能數(shù)碼管有字符圖形、人機對話、自診斷通信功能無DNC接口MAP接口分類界限§2硬件數(shù)控系統(tǒng)機床數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制的主要問題，是怎樣控制刀具或工件的運動軌跡。一般情況是已知運動軌跡的起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)、曲線類型和走向，由數(shù)控系統(tǒng)實時地算出各個中間點的坐標(biāo)。即需要“插入、補上”運動軌跡各個中間點的坐標(biāo)，這個過程稱為“插補”（Interpolation）。插補結(jié)果是輸出運動軌跡的中間點坐標(biāo)值，常用的插補計算方法有：逐點比較法和數(shù)字積分法。逐點比較插補法(point-by-pointrelativemethod)基本原理：每走一步都要將加工點的瞬時坐標(biāo)與規(guī)定的圖形軌跡相比較判斷一下偏差，然后決定下一步的走向，如果加工點走到圖形外面去了，那么下一步就往圖形里面走；如加工點在圖形里面，則下一步就向圖形外面走，以縮小差距。這樣就能得到一個非常接近規(guī)定圖形的軌跡。ABOYXP0(x,y)P1P2圖中AB是需要插補的曲線，用逐點比較法插補前先要根據(jù)AB的形狀構(gòu)造一個函數(shù)F=F（x,y）x,y為刀具的坐標(biāo)函數(shù)F的正負(fù)必須反映出刀具與曲線的相對位置關(guān)系，設(shè)這種關(guān)系為F(x,y)>0刀具在曲線上方F(x,y)=0刀具在曲線上F(x,y)<0刀具在曲線下方由于F(x,y)反映了刀具偏離曲線的情況，稱之為偏差函數(shù)

逐點比較法的程序流程如圖。一個插補循環(huán)由偏差判別、進(jìn)給、偏差計算和終點判別四個工作節(jié)拍組成。各節(jié)拍功能：偏差判別

進(jìn)給偏差計算終點判別偏差判別進(jìn)給偏差計算終點判別判別偏差函數(shù)的正負(fù)，以確定刀具相對于所加工曲線的位置根據(jù)上一節(jié)拍的判斷結(jié)果確定刀具的進(jìn)給方向。若偏差函數(shù)F(x,y)小于零，說明刀具在曲線下方（P0點）。請回答，為了讓刀具向曲線靠近并朝曲線的終點運動，刀具應(yīng)沿X軸或Y軸走一步？若偏差函數(shù)大于零呢？等于零？計算出刀具進(jìn)給后在新位置上的偏差值，為下一插補循環(huán)做好準(zhǔn)備判斷刀具是否到達(dá)曲線的終點。若到達(dá)終點，則插補工作結(jié)束；若未到達(dá)，則返回到節(jié)拍1繼續(xù)插補直線插補（linearinterpolation）即若加工點P在直線OA上方，則即若加工點P在直線OA下方，則即設(shè)某時刻刀具運動到P（Xi,Yi）偏差函數(shù)為Fi，則F的數(shù)值稱為該點的“偏差值”①偏差函數(shù)OA是要加工的直線。起點坐標(biāo)O為坐標(biāo)原點，終點A坐標(biāo)為。點P為任一加工點（刀具），若P點正好在直線OA上時，下式成立OYXAPF>0F<0②進(jìn)給方向與偏差判別若點P在直線上或上方（F≥0）應(yīng)向+X方向發(fā)一脈沖，使機床刀具向+X方向前進(jìn)一步，以接近該直線；OYXA綜上所述，在直線插補中，偏差函數(shù)與刀具位置的關(guān)系是F>0刀具在直線上方F=0刀具在直線上F<0刀具在直線下方OYXAPF>0F<0OYXA當(dāng)點P在直線下方時(F＜0)，刀具向

+Y

方向前進(jìn)一步。偏差情況進(jìn)給方向偏差計算+X+Y直線插補計算過程當(dāng)偏差值F<0時，刀具從現(xiàn)加工點向Y正向前進(jìn)一步，到達(dá)新加工點則新加工點的偏差值為新加工點的偏差可用前一點的偏差遞推出來：當(dāng)偏差值F≥0時，刀具從現(xiàn)加工點向X正向前進(jìn)一步，到達(dá)新加工點則新加工點的偏差值為③終點判別對于逐點比較插補法，每進(jìn)行一個插補循環(huán)，刀具或者沿X軸走一步，或沿Y軸走一步，因此插補數(shù)與刀具沿X、Y軸已走的總步數(shù)相等。這樣可根據(jù)插補循環(huán)數(shù)i與刀具沿X、Y軸應(yīng)進(jìn)給的總步數(shù)N是否相等判斷終點，即直線加工結(jié)束的條件為i=N④插補程序及舉例0n,0Fi原地等待插補時鐘F≥0？進(jìn)給方向+x進(jìn)給方向+yY插補結(jié)束NYN左圖是逐點比較法直線插補流程圖。n是插補循環(huán)數(shù)，F(xiàn)i是第i個插補循環(huán)時偏差函數(shù)值。例：逐點法加工直線OA，并畫出插補軌跡OYXA(5,3)解：插補運算過程見表脈沖個數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計算終點判別0E=81+XE=E-1=8-1=7≠02+YE=E-1=7-1=6≠03+XE=E-1=6-1=5≠04+YE=E-1=5-1=4≠05+XE=E-1=4-1=3≠06+XE=E-1=3-1=2≠07+YE=E-1=2-1=1≠08+XE=E-1=1-1=0到終點12345678OA(5,3)YX插補軌跡圓弧插補（circularinterpolation）加工第一象限逆時針圓弧若點正好落在圓弧上，則有ABP若點在圓弧外側(cè)，則有Rp>RP若點在圓弧內(nèi)側(cè)，則有Rp<RP上面各式可分別寫成：在圓弧上在圓弧外側(cè)在圓弧內(nèi)側(cè)逐點比較法圓弧插補的偏差判別式定義為：RRpABF<0F>0XYOP若點在圓弧外側(cè)或圓弧上，即滿足F≥0的條件時，應(yīng)向X軸發(fā)出一負(fù)方向脈沖（-△X），向圓內(nèi)走一步；若點P在圓弧內(nèi)側(cè)呢？PRRpABF<0F>0XYOP應(yīng)向Y軸發(fā)出一正向脈沖（+△Y），向圓弧外走一步。P設(shè)點在圓弧外側(cè)或圓弧上，(F≥0)可計算出新加工點偏差為P設(shè)點在圓弧內(nèi)側(cè)，(F<0)可計算出新加工點偏差為且且和直線插補一樣，除偏差計算外，還要進(jìn)行終點判別，方法與前同。例：加工圖示逆圓弧AB，起點A(6,0)，B(0,6),試對其進(jìn)行插補，并畫出插補軌跡。AB(6,0)(0,6)0n,0Fi原地等待插補時鐘F≥0？進(jìn)給方向-x進(jìn)給方向+yY插補結(jié)束NYN插補流程圖見右脈沖個數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計算坐標(biāo)計算終點判別1F0=0-XF1=F0-2X0+1=0-2×6+1=-11X1=X0-1=6-1=5Y1=Y0=02F1=-11<0+YF2=F1+2Y1+1=-11+0+1=-10X2=X1=5Y2=Y1+1=13F2=-10<0+Y4F3=-7<0+Y5F4=-2<0+Y6F5=5>0-X7F6=-4<0+Y8F7=5>0-X9F8=-2<0+Y10F9=9>0-X11F10=+4>0-X12F11=1>0-XABXYO圓弧插補軌跡圖(6,0)(0,6)2.數(shù)字積分法利用數(shù)字積分的方法，計算刀具沿各坐標(biāo)軸的位移，使得刀具沿著所加工的軌跡運動數(shù)字積分原理△tYt數(shù)字積分(DDA)直線插補①原理yxoE(7,4)例：右圖下，若要使從O點到E點的插補過程進(jìn)給脈沖均勻，就必須使分配給x,y方向的單位增量成正比。設(shè)需要在t=10秒內(nèi)使加工到達(dá)終點E，則每單位時間間隔△t內(nèi)，x和y的增量分別為△x’=xe/10=0.7△y’=ye/10=0.4上述例子實際上是累加運算過程（積分）DigitalDifferentialAnalyzer(數(shù)字微分分析器)從直線起點到終點的過程，可以看作是各坐標(biāo)軸每經(jīng)過一個單位時間間隔△t，分別以增量kxe,kye同時累加的過程。據(jù)此，可以作出直線插補器。設(shè)要加工一條直線OE，Vx，Vy表示刀具在x，y方向的移動速度VXoE(xe,ye)VVyVx刀具在x，y方向上移動距離的微小增量為：假定進(jìn)給速度V是均勻的(V為常數(shù))，對于直線函數(shù)，Vx

、Vy

亦為常數(shù)，即代入上式得y積分累加器Ray被積函數(shù)寄存器Rx(xe)被積函數(shù)寄存器Ry(ye)x積分累加器Raxx積分器y積分器△x△y控制脈沖⊿t插補X軸溢出脈沖Y軸溢出脈沖DDA直線插補器示意圖直線插補器由兩個數(shù)字積分器組成，每個坐標(biāo)的積分器由累加器和被積函數(shù)寄存器所組成。終點坐標(biāo)值存放在被積函數(shù)寄存器中。②終點判別經(jīng)計算，刀具從原點到達(dá)終點的累加次數(shù)m=2n因此，可以設(shè)置一個位數(shù)為n的終點計數(shù)器Re來記錄累加次數(shù)。插補前將其清零，插補運算開始后，每進(jìn)行一次加法運算，Re就加1，當(dāng)記滿2n數(shù)時，停止運算，插補完成。工作過程為：每發(fā)一個插補脈沖（即來一個△t），使kxe，kye向各自的累加器里累加一次，累加的結(jié)果有無溢出脈沖△x(或△y)，取決于累加器的容量2n和kxe，kye的大小。③舉例例：要插補所示直線軌跡OA，起點坐標(biāo)為O(0,0)，終點坐標(biāo)為A(5,3),若被積函數(shù)寄存器Rx、Ry和余數(shù)寄存器Rax、Ray以及終點計數(shù)器Re均為三位二進(jìn)制寄存器。請寫出插補過程、畫出DDA直線插補軌跡。課堂練習(xí)！yxoA(5,3)注：插補前Rax、Ray、Re為零，Rx、Ry分別存放xe=5，ye=3，且始終保持不變累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器Re備注RxRax⊿xRyRay⊿y0101000011000000初始狀態(tài)11010112101011310101141010115101011610101171010118101011DDA直線插補過程累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器Re備注RxRax⊿xRyRay⊿y0101000011000000初始狀態(tài)1101101011011001一次累加2101011310101141010115101011610101171010118101011DDA直線插補過程累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器Re備注RxRax⊿xRyRay⊿y0101000011000000初始狀態(tài)1101101011011001一次累加21010101011110010⊿x溢出310141015101610171018101DDA直線插補過程累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器Re備注RxRax⊿xRyRay⊿y0101000011000000初始狀態(tài)1101101011011001一次累加21010101011110010⊿x溢出31011110110011011⊿y溢出41015101610171018101DDA直線插補過程累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器Re備注RxRax⊿xRyRay⊿y0101000011000000初始狀態(tài)1101101011011001一次累加21010101011110010⊿x溢出31011110110011011⊿y溢出41011001011100100⊿x溢出51010011011111101⊿x溢出61011100110101110⊿y溢出71010111011101111⊿x溢出810100010110001000⊿x、

⊿y同時溢出，插補結(jié)束DDA直線插補過程A（5，3）XYODDA直線插補軌跡圖§3計算機數(shù)控系統(tǒng)1、基本概念按美國電子工程協(xié)會（EIA）數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會的定義，CNC（ComputerizedNumericalControl）系統(tǒng)是：用計算機通過執(zhí)行其存儲器內(nèi)的程序來完成數(shù)控要求的部分或全部功能，并配有接口電路、伺服驅(qū)動的一種專用計算機系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)輸入的程序或指令，由計算機進(jìn)行插補運算，形成理想的運動軌跡，插補計算出的位置數(shù)據(jù)輸出到伺服單元，控制電機帶動執(zhí)行機構(gòu)，加工出所需零件。CNC系統(tǒng)中的計算機主要用來進(jìn)行數(shù)值和邏輯運算，對機床進(jìn)行實時控制，只要改變計算機中的控制軟件就能實現(xiàn)一種新的控制方式。2.數(shù)控系統(tǒng)的特點CNC系統(tǒng)靈活可變，易于變化和擴展CNC系統(tǒng)通用性強CNC系統(tǒng)可靠性強CNC系統(tǒng)易于實現(xiàn)多功能、高復(fù)雜程序的控制CNC系統(tǒng)使用、維護(hù)方便3.數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)輸入/輸出設(shè)備（I/O）中央處理單元（CPU）總線（BUS）存儲器（ROM、RAM）I/O接口輸入/輸出設(shè)備（I/O）通常配置的I/O設(shè)備主要有：紙帶閱讀機、鍵盤、操作控制面板、顯示器、紙帶穿孔機、外部存儲設(shè)備中央處理單元（CPU）是CNC系統(tǒng)的核心與“頭腦”，主要具備的功能：可進(jìn)行算術(shù)、邏輯運算可保存少量數(shù)據(jù)能對指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定動作能和存儲器、外設(shè)交換數(shù)據(jù)提供整個系統(tǒng)所需的定時和控制可響應(yīng)其他部件發(fā)來的脈沖請求算術(shù)、邏輯部件CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)所包含的部分：累加器和通用寄存器組程序計數(shù)器、指令寄存器、譯碼器時序和控制部件總線（BUS）在CNC系統(tǒng)中內(nèi)部各部件之間傳輸信息的通路CPU芯片內(nèi)部采用三總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）地址總線AB（AddressBus）控制總線CB（ControlBus）CPU與外界傳送數(shù)據(jù)的通道確定傳輸數(shù)據(jù)的存放地址管理、控制信號的傳送存儲器（ROM、RAM）存放CNC系統(tǒng)控制軟件、零件程序、原始數(shù)據(jù)、參數(shù)、運算中間結(jié)果和處理后的結(jié)果的器件和設(shè)備。一般分為內(nèi)、外存儲器存儲器內(nèi)存儲器外存儲器磁泡存儲器半導(dǎo)體存儲器穿孔紙帶磁帶磁盤隨機存取存儲器RAM只讀存儲器ROM硬磁盤軟磁盤PROMEPROM4.數(shù)控系統(tǒng)的工作過程譯碼速度計算插補輸入運動軌跡計算I/O處理將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼翻譯成CNC系統(tǒng)能識別的代碼形式將工件輪廓的軌跡轉(zhuǎn)換成CNC系統(tǒng)認(rèn)定的軌跡解決加工運動的速度刀具偏置刀具長度補償5.數(shù)控系統(tǒng)的主要功能固定循環(huán)功能補償功能圖形顯示功能通信功能人機對話編程功能控制功能準(zhǔn)備功能插補功能進(jìn)給功能主軸功能輔助功能刀具功能字符顯示功能基本功能：選擇功能：系統(tǒng)基本配置的功能用戶可根據(jù)實際要求選擇的功能滿足用于操作和機床控制要求的方法和手段6.數(shù)控系統(tǒng)的軟件CNC軟件結(jié)構(gòu)類型前后臺型結(jié)構(gòu)中斷型結(jié)構(gòu)：前臺程序(以一定周期定時發(fā)生)：后臺程序(循環(huán)執(zhí)行的主程序)：中斷服務(wù)程序、實現(xiàn)插補、位控等實時功能輸入譯碼、數(shù)據(jù)處理等功能整個軟件是個大中斷系統(tǒng)，各種功能子程序均被安排在級別不同的中斷服務(wù)程序中CNC典型的軟件結(jié)構(gòu)軟件總體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方式為中斷型結(jié)構(gòu),主CPU為8086。中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)0級1級中斷7級6級5級3級2級優(yōu)先級主要功能中斷源0初始化開機后進(jìn)入1CRT顯示，ROM校驗硬件，主程序2工作方式選擇16ms3PLC控制16ms4報警硬件5插補運算8ms6軟件定時2ms7紙帶閱讀機硬件隨機各級中斷功能由0級轉(zhuǎn)入CRT顯示ROM校驗1級程序框圖2級方式選擇MDI方式STEP方式JOG方式EDIT方式TAPE方式公共程序復(fù)位2級程序框圖各級程序框圖例（僅舉兩級）CNC系統(tǒng)的軟件插補§4插補算法分兩類：脈沖增量插補