经济型数控系统研究与设计

1、目 录目 录-1摘要 -2第一章绪论-2第二章 CNC系统总体方案的确定-32.1 系统总体方案-32.2 系统功能模块及其分析-5第三章 硬件系统设计-73.1 控制系统硬件设计-73.2 主模块设计-83.3 输入/输出模块设计-93.4 人机界面模块设计-11 显示方式的确定-113.4.2 数控操作面板外形图设计-123.4.3机床操作面板设计-123.5 系统安装结构设计-133.6 PLC在CNC系统中的应用-133.7 系统电气原理图设计-15第四章 系统软件设计-154.1 软件功能设计-154.2 软件结构分析、设计-164.3 人机界面及其软件实现技术-17 菜单驱动技术的

2、应用-174.4 逐点比较插补法的软件实现-17 直线插补原理-17 直线插补G01程序设计-20 圆弧插补原理-234.5 快速点定位G00程序设计-264.6 暂停(延迟)指令G04程序设计-284.7 步进电机正反转及转速控制程序设计-29鸣 谢-30参考文献-30经济型数控系统研究与设计机械设计制造及其自动化，2004101301，李华指导教师：黄开有第1章 绪论按数控系统的功能水平,可以把数控系统分为高、中、低三档,低档数控系统即可认为是经济型数控系统。经济型数控系统是相对于标准型数控系统而言的，不同时期，不同国家和地区的含义是不一样的。根据实际机床的使用要求，合理简化系统，降低成本

3、，即可称为经济型。区别于经济型数控系统，将功能比较齐全的数控系统称为全功能数控系统，或称为标准型数控系统。就其功能而言，经济型数控系统一般分辨率较低，连动轴数较少，人机接口比较简单，造价低廉，可以说得上是最经济的数控系统。所以，经济型数控系统主要指开环系统。开环数控系统具有结构简单、造价低、维修调试简单、运行维护费用低等特点，但受步进电动机矩频特性的限制，精度、进给速度、力矩三者互相制约，性能的提高受到限制。所以，开环数控系统一般用在精度或速度要求不高，或者力矩不大的场合。经济型数控系统主要同微型计算机与步进电机驱动系统组成，既具有一定的数控功能，又具有造价低、使用维修方便等特点。本设计就是围

4、绕经济、实用这个核心而进行的。本系统硬件采用工业标准（STD）总线，大板结构。不采用工业控制机，自行设计专用印刷主电路板。主电路板上有多个插槽，可插入LCD控制板、I/O接口控制板、步进电机控制板等，还设有一个扩展槽以便用户扩展系统功能。一块模板基本上具有一种或二种功能，实现了模板级的功能分散，可以根据用户的需要对系统裁剪或扩展，系统组成灵活。本系统确定单微处理器开环数控系统，因其结构简单，可以根据专用设备的控制要求自行设计开发，周期短、费用低、见效快。选用INTEL公司推出的准16位嵌入式微控制器8098单片机。系统采用独立型PLC，因其具有较强的数据处理、通信和诊断功能。本系统采用LCD显

5、示器，图形点阵液晶显示器是目前在单片机系统中比较流行的新型显示器件，可以显示所有字符及图形，由于其可以显示汉字的特性被广泛用于国内智能设备中，国内的数控系统也开始广泛采用。作为一个简易型数控系统，本系统采用了20*2带背光字符型液晶模块作为主显示界面，不有用数码管显示或CRT显示。本系统采用64键（8*8）行列式键盘，键盘扫描由Intel8279 键盘/显示接口芯片完成。系统设计中充分考虑功能的需要、操作方便的需要及系统复杂性的要求三个之间的关系，确定系统的大多数按键为双功能键，使得整个系统界面简洁。本系统功能精简，实用性强，系统功能由硬件和软件按照经济性的要求适当划分。软件设计具备

6、经济型数控系统必要的基本功能：最多二轴联动、具备基本的准备功能及辅助功能、步进电机控制能力、直线、圆弧插补能力、串行通信能力等。第2章 CNC系统总体方案的确定2.1 系统总体方案计算机数控（CNC）系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装和进给（伺服）驱动装置组成，如图2-1所示。系统设计应具有灵活性、通用性、可靠性，易于实现基本的数控功能，使用、维修也较为方便，并且与外界通信的功能。图2-1 CNC系统组成CNC数控系统由以下几个部分组成：1) 微型计算机，包括中央处理器、存储器、I/O接口等。2) 进给伺服系统，在开环数控系统中为步进电机伺服系统。3) 开关量控制及

7、主轴控制，这部分涉及到M、T、S代码的执行。4) 人机接口和通信功能。5) 控制软件。系统设计的目的决定了系统只能采用开坏控制方式。在开坏型位置控制系统中，只能采用步进电机作为伺服单元。这是由步进电机本身的特性决定的。关于步进电机的特性等详细内容见其它资料。本系统确定为开环数控系统，其结构简单，可以根据专用设备的控制要求自行设计开发，周期短、费用低、见效快。开环数控系统结构框图如图2-2所示。在进行开环数控系统的总体设计时，通常要考虑以下问题：1. 系统功能要求设计系统之前，应该明确定义系统的功能。在定义开环数控系统功能时，应以必要为度，既然是经济型系统，应不求最佳，但求满意。定义系统时，应综

8、合考虑经济性、实用性、开发周期和开发能力等因素，对系统的某些功能进行权衡，决定取舍。1) 本系统具有以下主要功能和要求：2) 具有两轴联动的轴控制功能；3) 具有基本的准备功能、进给功能、辅助功能、PLC等；4) 具有基本的人机对话功能，如显示、通信功能及输入输出设备；5) 硬件、软件的设计均以经济型为平台；图2-2 开环系统结构2. 确定控制任务及软件、硬件任务的划分根据系统功能，可以进一步确定系统的基本构成部分及各部分要完成的控制任务。对一些控制任务要确定是用硬件来完成还是用软件来完成，如开关量的逻辑控制可以用硬件来完成，也可以用软件来完成。复杂的逻辑控制，用软件来完成就要经济一些，而且故

9、障率低。而用软件完成这些功能要时间，如果微处理器时间已饱和，则一些简单的逻辑控制就必须用硬件来实现。3. 确定各部分的联系确定系统各部分的联系，主要指信息方面的联系。系统各个组成部分之间要传送什么信息，以什么形式传送，需要定义清楚。4. 确定微机系统确定用单微机系统还是多微机系统，选择微机型号。选择微机型号时，要考虑经济性和先进性，同时必须考虑开发手段、支持软件及外围芯片等因素。由于控制功能不十分复杂，故采用单微机处理器结构。单微处理器结构的CNC系统具有如下一些特点：1) CNC系统内只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入输出控制、LED显示等功能都由它集中控制分时处理。2) 微处理器通过

10、总线与存储、输入输出控制等各种接口相连，构成CNC系统。3) 结构简单、容易实现。4) 单微处理器因为只有一个微处理器集中控制，其功能将受到微处理器字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素限制。由于插补等功能由软件来实现，因此数据功能的实现与与处理速度成为一对矛盾。选用INTEL公司推出的准16位嵌入式微控制器8098单片机。8098单片机性能价格比很高，8位机接口但具有16位机的速度，非常适用于经济型数控系统。5. 确定软件结构形式CNC软件可以设计成不同的结构形式。不同的软件结构，对各任务的安排方式也不同，管理方式也不同。常见的CNC软件结构形式有前后台型软件结构和中断软件结构。前后台型软

11、件结构适合于采用集中控制的单微处理器CNC装置。故本设计采用前后台型软件结构。2.2 系统功能模块及其分析1系统操作界面按照本系统的设计思想，系统的界面设计确定图2-3所示：图2-3 系统人机界面图其中，30个按键中的12个为双功能键，按键的功能简单说明如下：复位系统在死机、工作出错等情况下的总清键，使系统回复设计的原始状态。运行自动运行用户的零件加工程序，包括程序的语法检查、数据处理、编译、插补运算及步进电机控制等。暂停自动加工的暂停，是一个乒乓键，按一次，加工暂停，再按一次，继续加工。换刀用于手工换刀，每按一次，电动刀架转一个工位，本系统中为。手动与“、”配合，以实现动作台的连动；在编辑程

12、序时为光标移动键。数字19均为双功能键，用于程序输入，用“上下档”键进行切换。G准备功能键，用于ISO加工程序输入。M辅助功能键，用于冷却泵的启/停、程序的结束等程序段的输入。插入用于程序编辑过程中“插入/修改”方式的切换。也是乒乓键，用块光标或下划线光标指示。删除在插入方式下，删除当前光标位置前的字符；在修改方式下，删除当前光标位置字符。上页程序上翻到上一程序段。相当PC机的PageUp键。下页程序下翻到下一程序段，与上页键盘缓冲区一样是一个屏幕编辑键。相当于PC机的PageDown键。回车确认键。Esc相当于PC机的Esc键。2系统功能模块与总体框架系统从总体上分为人机界面模块、步进电机控

13、制模块、LCD显示控制模块、串行通信模块及基于8098单片机的主控模块等5大模块，如图2-4：图2-4 系统模块与总体框图3模板式硬件系统框架为了系统今后的功能扩充，提高系统的可维护性，这个经济型数控系统采用模块化设计，整个系统由3个相对独立的子系统构成，即：CPU子系统及I/O子系统及键盘/显示子系统。硬件系统以8098为核心，扩展了16KB的用户加工程序区，具有掉电保护功能；通过键盘管理接口芯片8279扩展键盘，利用其上下档功能实现了按键的双功能，简化了键盘；I/O接口孖系统的核心是8255，通过它扩展了步进电机接口以及其它预留的螺纹加工用光电编码接口等。4系统软件框架本系统在临近软件的设

14、计过程中，力图体现“加强容错性，方便使用的原则，采用模块化设计，全程菜单驱动，共有5大模块组成：通信模块、自动模块、参数设置、编辑模块、手动模块。系统软件框图见图2-5：图2-5 系统软件原理框图第三章 硬件系统设计3.1数控装置硬件结构设计数控装置是整个数控系统的核心，其硬件结构按CNC装置中各印制电路板的插接方式可以分为大板式结构和功能模块式结构。（1）大板式结构CNC装置可由主电路板、位置控制板、PLC板、图形控制板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路板，其它电路是小印制电路板，它们插在大印制电路板上的插槽内而共同构成CNC装置。（2）功能模块式结构将整个CNC装置按功能划分为模块，硬

15、件和软件的设计都采用模块化设计方法，即每一个功能模块被做成尺寸相同的印制电路板（称功能模板），相应功能模块的控制软件也模块化。从本系统设计目的和用户使用角度出发，本设计选用大板式结构。板式结构设计如图示。图3-1 主电路板结构图图中主电路板（大印制电路板）上有控制核心电路、位置控制电路、纸带阅读机接口、速度控制量输出接口、手摇脉冲发生器接口、I/O控制板接口和五个小印制电路板插槽。控制核心电路为微机基本系统，由CPU、存储器、定时和中断控制电路组成，存储器包括ROM和RAM，ROM（采用EPROM）用于固化数控系统软件，RAM存放可变数据，如堆栈数据和控制软件暂存数据，对数控加工程序和系统参数

16、等可变数据存储区域具有掉电保护功能。五个插槽内分别可插入用于保护数控加工程序和磁泡存储器板，LCD显示控制板、I/O接口板、步进电机控制板等。除了上面提到的主要电路外，在CPU板上还包括诸如复位、STD总线缓冲/驱动一些电路。3.2主模块设计1主模块中关键器件及其选型（1）单片机CPU是整个CNC系统的核心，CPU性能的好坏直接影响着CNC系统的性能。当前单片机价格较低、可靠性高，适用于控制。所以，选择单片机做控制器比较合适，如INTEL公司的8031、8032、8096、8098等。其中8031、8032为8位机，8096为16位机，8098为准16位机。就本设计的任务来看，开环数控系统选择

17、8098较为经济合理。据有关资料介绍，8098的实际运算速度可达8031的5-6倍，而价格也不太高。（2）存储器的选用存储器应符合以下要求：1) 系统掉电后可靠保存关键程序和数据2) 具有高可靠上电、掉电及强电磁冲击等数据保护功能3) 读/写次数无限4) 读/写速度快，读/写方式简单5) 工业化设计，适用于潮湿、震动、辐射、高低温等恶劣环境8098可寻址外部存贮空间为64KB。考虑到数控系统的运行环境以及数控系统对加工程序数据掉电保护的要求，本系统采用程序存贮器与数据存贮器合二为一的普林斯顿，使用了8098的大部分可寻址存贮空间，程序存贮器的存贮空间为32KB、地址01007FFFH，采用32

18、KB EPROM芯片27256，用于存放CNC系统的管理控制程序及数据。数据存贮器的存贮空间为31KB，地址8000H0F800H，采用32KB SRAM芯片62256，用于存放CNC系统的零件程序、机床参数及系统运行数据。数据存贮器所存数据在系统掉电后不应丢失。为此对数据存贮器实行掉电保护。系统存贮空间分配见表3-1。表3-1 系统存贮空间分配表0FE00H0FFFFH空0FC00H0FDFFH显示存贮器0FB00H0FBFFH空0FA00H0FAFFHI/O外设0F900H0F9FFH空0F800H0F8FFH键盘/显示控制器8000H0F7FFH数据存贮器2080H7FFFH程序存贮器2

19、012H207FH芯片配置字节及系统保留存贮单元2000H2011H中断向量1FFEH1FFFHPORT3，40100H1FFEH程序存贮器0000H00FFH内部RAM、堆栈指针及特殊功能寄存器2主模块电原理图设计主模块电原理图如图。为了提高总线负载能力，对数据总线采用双向总线驱动器74HC245进行驱动。2片GAL16V8实现地址译码，产生接口片选信号、液晶模块等的逻辑控制要求。3.3输入/输出模块设计1.键盘的选用键盘是输入、修改、删除零件程序、机床参数等数据的主要手段。本系统采用64键（8*8）行列式键盘，键盘扫描由Intel8279 键盘/显示接口芯片完成，接口地址为0F8

20、00H。当组成无CRT显示的CNC最简系统时，采用LED显示块进行显示，8279芯片可提供最多16位的LED显示控制。2.开关量输入/输出CNC装置不仅能够控制机床的进给系统，而且还应具有一定的开关量输入/输出能力。开关量输入/输出板主要用来控制主轴的起动与停止、正转与反转，冷却液的开关以及接收机床限位信号。由可编程并行I/O扩展接口8255、地址译码电路、STD总线缓冲电路及光电耦合器组成。图3-3所示为开关量输入/输出板的逻辑框图。8255接口地址为0FAB0H0FAB3H。8255的A口和B口编程为输入缓冲方式，可以输入16位开关量信号；C口编程为输出锁存方式，可以输出8位开关量信号，而

21、且可以位控输出。为了提高系统的搞干扰能力，微机与机床（强电线路）之间采用了光电耦合器。开关量输入/输出信号见表3-2。表中，NC指未连接的位线，这些位线可以根据用户要求进行连接，以扩展系统的功能。3-2开关量输入/输出信号表PORT A01234567正向限位反向限位NCNCNCNCNCNCPORT B01234567NCNCNCNCNCNCNCNC（一）输入信号PORT C01234567主轴启/停主轴正/反冷却液开/关NCNCNCNCNC（二）输出信号3步进电机控制接口x,y两轴采用3相6拍步进电机，因此各需要3条控制口线，即图3-2中的8255的PA口低6位。经74HC245单向驱动后，

22、通过2片TLP521-4光电隔离，形成x,y所需的3相控制信号，送往步进电机驱动电源。图3-2 步进电机接口电路图3.4人机界面模块设计显示方式的确定1单片机应用系统中常用显示方式在单片机应用系统中，目前比较常用的显示介质有数码管（LED）、液晶显示（LCD）及CRT等，在家用电器中用兵比较多的是真空荧光屏（VFD）。2显示方式确定（1）显示方式确定为字符型液晶显示本系统采用LCD显示器，图形点阵液晶显示器可以显示所有字符及图形，由于其可以显示汉字的特性被广泛用于国内智能设备中，国内的数控系统也开始广泛采用。作为一个简易型数控系统，本系统采用了20*2带背光字符型液晶模块作为主显示界面，不有用

23、数码管显示或CRT显示。这样做的目的有3个：A. 液晶显示方式具有显示容量大、可以显示所有字符及自定义字符的能力。至于不能显示图形以实现加工曲线动态显示的缺陷，可以通过上位机模拟住址加工来弥补。B. 液晶显示模块自身具有控制器，可以减轻主CPU的负担。C. 使系统具有菜单驱动的基本素质。采用菜单驱动方式实现编辑模块的全屏幕编辑功能，达到友好的人机界面要求。（2）液晶模块与单片机的软硬件接口与8098单片机的硬件接口该液晶模块与8098单片机的接口如图3-3所示.图3-3 液晶模块与8098单片机接口液晶模块的软件接口程序液晶模块LCD的口地址定义如下：CMD_RD_LCD EQU 0D001H

24、 ；读写态口CMD_WR_LCD EQU 0D000H ；写命令口DATA_RD_LCD EQU 0D003H ；读状态口 DATA_WR_LCD EQU 0D002H ；写数据口RET图3-4 按键上下档功能实现的电路原理图（）数控系统中手动方式下连动功能的程序实现有种基本工作方式：键盘扫描、传感矩阵及选项卡通输入。大多数应用系统中，通常采用键盘扫描方式。这种键盘扫描方式的特点是：按键时自动消弹，并且当键盘缓冲区中有键值时为高，否则为低。由于这个特点，单纯的键盘扫描方式很难实现按键的连动功能。原因是：按键后，必须先读取键值并判键，才能执行相应的动作；而此时键盘缓冲区的键值已空，因此就无法知道

25、当前的按键状态，因而无从判断是否执行连动操作。通过对传感矩阵方式的分析可知，当传感器的状态有变化时过境迁最佳值引起信号变高；因此，如果将与的某一口线，例如的P1.6相连，就可以据此判断按键的状态变化，以实现连动功能。数控操作面板外形图设计本数控系统的NC键盘与显示器的构成详见设计1号图纸.其中,显示器为图形点阵液晶显示器,可以显示所有字符及图形.系统设计中充分考虑功能的需要、操作方便的需要及系统复杂性的要求三都之间的关系，确定系统的大多数按键为双功能键，使得整个系统界面简洁。机床操作面板设计操作面板所具有的按键与旋钮：1.电源接通与关断. 2.紧急停止与复位 3.超程解除 4.方式选择(自动,

26、单段,步进,点动,回零,手摇) 5.手动运行(手动运行包括:手动回参考点,点动进给,步进进给以及手摇脉冲发生器进给) 6.坐标轴选择 7.点动(JOG)进给及进给速度选择 8.增量(步进)进给及增量倍率 9.手摇进给及倍率 10.返回参考点 11.主轴起停与速度选择 12.刀具夹紧/松开 13.冷却液开/关 14.循环启动 15.进给保持 16.机床锁定 17.Z轴锁定 18.M.S.T锁定.图3-6 机床操作面板3.5 系统安装结构设计数控装置、控制设备和机床间的接口符合“机床/数控接口”标准。如图3-7所示，标明了数控装置、控制设备和机床间的接口范围。数控装置与机床及机床电器设备之间的接口

27、分为四种类型。第A类：与驱动有关的连结电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连结电路。第B类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连结电路。第C类：电源及保护电路。第D类：开/关信号与代码信号连结电路。系统安装结构图设计详见设计图纸2号图纸。3.6 PLC在CNC系统中的应用此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字需要整套设计请联系q：99872184。 直线插补G01程序设计在单片微机数字程序控制系统中,用插补计算程序完成插补计算,称之为”软件插补器”.下面以插补第1象限直线、第2象限直线为例，介绍直线插补计算子程序的设计。 直线插补子程序需3个入口参数，它们是终点坐标值，及总步数。这些

28、参数由调用程序查询数据表得到，并存入入口单元，及BS；本子程序还用一个工作单元存放走步过程中加工点偏差值，初态为0。根据系统要求，上述4个单元均为3B。另外，在数控车削系统中，y轴表示为z轴，以与数控加工的ISO代码一致。 第1象限直线插补子程序框图下图所示。图中还指出了插补计算的4个节拍。坐标进给通常是使步进电机走一步，通过步进电机带动机床工作台或刀具移动。有关步进电机的走步（正走、反走）子程序MAN _MOVE，不做介绍。第2象限直线插补的程序框图不做介绍，请参照第1象限子程序框图和4象限插补计算与进给方向表。图4-4第一象限直线插补计算子程序框图；*；第一象限直线插补: DYXXL；*D

29、YXXL: CLR C MOV Fz3,#00H MOV Fz2, #00H MOV Fz1, #00h ；偏差单元清零 MOV A, Xe3 ADD A, Ze3 MOV BS3, A MOV A, Xe2 ADDC A, Ze2 MOV BS2, A MOV A, Xe1 ADDC A, Ze1 MOV BS1, A ；计算终判值DYXXL2: MOV DPTR, #FEED%；速度标志字 MOVX A, DPTR CJNE A, #01H, DYX_1 MOV R6, #02H SJMP DYX_5DYX_1: CJNE A, #02H, DYX_2 MOV R6, #04H SJMP

30、DYX_5DYX_2: CJNE A, #03H, DYX_3 MOV R6, #08H SJMP DYX_5DYX_3: MOV R6, #10HDYX_5: LCALL DEL1MS ；调用延时1MS子程序 MOV A, Fz1 ；取偏差的高8位 JB ACC.7, DYXXL4 ；F<0,->Z向进给 MOV A, #02H ；走+X一步 MOV F_ORIENT, A LCALL DISP_XZ ；显示原坐标 LCALL MAN_MOVE ；走步 LCALL DISP_XZ ；显示新坐标 CLR C MOV A, Fz3 SUBB A, Ze3 MOV Fz3, A MOV

31、 A, Fz2 SUBB A, Ze2 MOV Fz2, A MOV A, Fz1 SUBB A, Ze1 MOV Fz1, A ；计算F-Ze->FDYXXL3: CLR C MOV A, BS3 SUBB A, #01H MOV BS3, A MOV A, BS2 SUBB A, #00H ；终点判值减1 MOV BS2, A MOV A, BS1 SUBB A, #00H MOV BS1, A ORL A, BS2 ORL A, BS3 JNZ DYXXL2 ；判0,未完继续 RET ；插补结束返回DYXXL4: MOV A, #04H ；走+Z一步 MOV F_ORIENT, A

32、 LCALL DISP_XZ ；显示原坐标 LCALL MAN_MOVE ；走步 LCALL DISP_XZ ；显示新坐标 CLR C MOV A, Fz3 ADD A, Xe3 MOV Fz3, A MOV A, Fz2 ADDC A, Xe2 MOV Fz2, A MOV A, Fz1 ADDC A, Xe1 MOV Fz1, A ；计算F+Xe->F LJMP DYXXL3 ；转判终点 圆弧插补原理偏差计算公式以第一象限逆圆为例,讨论偏差计算公式的推导方法.如图4-5。图4-5 第1象限逆圆设要加工圆弧AB,圆弧的圆心在坐标原点,圆弧的起点A(,),终点B(,),圆弧的半径为R.令

33、瞬时加工点为m(,).它与圆心的距离为.比较和R,可比较比较它们的平方值.=+=+因此可得圆弧偏差判别公式如下:=-=+-(4-4)若=0,表明加工点m在圆弧上;>0,表明加工点m在圆弧外;<0,表明加工点m在圆弧同.若0,为逼近圆弧,下一步向-x轴向进给一步,并算出新的偏差.<0,为带近圆弧,下一步向+y轴向进给一步,并算出新的偏差.如此一步步计算和一步步进给,在到达终点后停止运算,就可插补出如图所示第一象限逆圆弧AB.为了简化计算,下面进一步推导偏差计算的递推公式.高加工点正处于m(,)点,其判别式为=+- (4-5)若0,应沿-x轴向进给一步,到m+1点,其坐标值为:=

34、-1=新加工点的偏差为:=+-=+-=-2+1 (4-6)若<0,应沿+y向进给一步,到m_1点,其坐标值为:=+1新加工的偏差为:=+-=+-=+2+1 (4-7)由式=+-=+-=-2+1和式=+-=+-=+2+1可知,只要知道前一点偏差和坐标,就可以求出新的一点的偏差.公式中只有乘2运算,计算大为简化,由于加工是从圆弧的起点开始的,起点的偏差为0,坐标为(,),所以新的加工的偏差总可以根据前一点的数据计算出来.终点判别法圆弧插补的终点方法和直线插补计算过程相同,可以将x,y轴走步的步数总和存入一个计数器,每走一步,从中减1,当减为0时,发出终点信号.插补计算过程圆弧插补计算过程和直

35、线插补计算过程相同,也有偏差判别,坐标进给,偏差计算及终点判断4个节拍.但偏差计算公式不同,而且在偏差计算的同时,还要进行加工点瞬间坐标值的计算,以便为一下点的偏差计算做好准备.对于第一象限逆圆来说,坐标值计算公式为:=-1或=+1 (4-8)(1) 圆弧插补计算举例设加工第一象限逆圆AB,已经起点A的坐标为=4,=0,终点坐标=0,=4,则计算过程如表4-3所示。步数偏差计算坐标进给偏差及坐标计算终点判别偏差计算坐标计算起点=0=4,=0=4+4=81=0-x=-2+1=0-2*4+1=7=4-1=3,=0=8-1=72<0+y=+2+1=-7+2*0+1=-6=3,=+1=1=7-1

36、=63<0+y=+2+1=-6+2*1+1=-3=3, =+1=2=6-1=54<0+y=+2+1=2=3,=3=5-1=45>0-x=-2+1=-1=3,=3=4-1=36<0+y=+2+1=4=3,=4=3-1=27>0-x=-2+1=1=3,=4=2-1=18>0-x=-2+1=0=0,=4=0表4-3 圆弧插补过程(3)4个象限圆弧插补计算公式前面以第一个逆圆为例推导计算公式并指出了根据偏差符号确定进给方向.其他3个象限的逆圆偏差计算公式可以通过与第一象限的逆圆,顺圆相比较而得到.下面先推导第一象限顺圆的偏差计算公式.高加工点现处于m(,)点,若偏差

37、0,则沿-y轴向进给一步,到m+1点,新加工点坐标(,-1),求出新的偏差为:=-2+1若偏差<0,则沿+x轴进给一步,到m+1点,新加工点坐标是(+1,),新的偏差为:=+2+1这样便可以第一象限的逆圆,顺圆为基准,推导其他3个象限的逆圆,顺圆插补计算公式.下面分别是以符号S, S, S, S表示第1-4象限的顺圆,以符号N, N, N, N表示第1-4象限的逆圆.所有4个象限8种圆弧的偏差计算公式和坐标进给方向列于下表4-4。偏差符号0偏差符号<0圆弧坐标及方向进给方向偏差计算坐标计算圆弧坐标及方向进给方向偏差计算坐标计算S, N-Y=-2+1=-1S, N+X=+2+1=S,

38、 N+YS, N-XN, S-X=-2+1=-1=N, S+Y=+2+1=+1N, S+XN, S-Y表4-4 圆弧插补计算公式及进给方向4.5 快速点定位G00程序设计快速点定位指令G00G00命令刀具以点位控制方式从刀具所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。它只是快速到位，而其运动轨迹根据具体控制系统设计而有所不同。如图4-6所示。图4-6 快速点定值从A到B有四种方式；路线a是以折线方式到达B点，其初始角是固定的，一般为；路线b为直线AB；路线d和c则分别由AD、DB或AC、CB构成。应注意的是，进给速度F对G00无效。本系统以折线方式到达指定点，具体编程如下：；*；快速点定位子程序：Q

39、SDDW；*QSDDW : CLR CMOV BX3, Xo3 ；X坐标起点输入（3个字节） MOV BX2, Xo2 ；Xo1高8位，Xo2中8位 MOV BX1, Xo1 ；Xo3低8位CLR C MOV A, Xe3 SUBB A, BX3 MOV BX3, A MOV A, Xe2 SUBB A, BX2 MOV BX2, A MOV A, Xe1 SUBB A, BX1 MOV BX1, A ；X坐标终点输入并计算X方向终判值（3B）MOV BY3, Yo3 ；Y坐标起点输入（3个字节） MOV BY2, Yo2 MOV BY1, Yo1CLR C MOV A, Ye3 SUBB A, BY3 MOV BY3, A MOV A, Ye2 SUBB A, BY2 MOV BY2, A MOV A, Ye1 SUBB A, BY1 MOV BY1, A ；Y坐标终点输入并计算Y方向终判值（3B）QSDDWX: MOV A, #02H ；走+X一步 MOV F_ORIE