总复习大纲资料

1、机床(jchung)数控技术2022/7/271数控技术(sh kn j sh)共一百一十页机床(jchung)数控技术总复习2022/7/272数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第一章 数控机床(sh kn j chun)概述 数字控制与数控技术数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现(shxin)自动控制的技术。第一章 数控机床概述2022/7/273数控技术共一百一十页

2、数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床(jchung)的加工过程进行自动控制的一类机床(jchung)。它数控技术典型应用的例子。数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为核心的数控系统。第一章 数控机床(sh kn j chun)概述第一节 数控机床简介2022/7/274数控技术共一百一十页第一章 数控机床(sh kn j chun)概述 数控系统与数控机床(sh kn j chun)的组成第一节 数控

3、机床简介2022/7/275数控技术共一百一十页 伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工(ji gng)的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）第一章 数控机床(sh kn j chun)概述第一节 数控机床简介2022/7/276数控技术共一百一十页PLC、机床(jchung)I/O电路和装置PLC (Programmable Logic Controller)：用于完

4、成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第一章 数控机床(sh kn j chun)概述第一节 数控机床简介2022/7/277数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的分类 按工艺用途分类切削加工类：如数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数

5、控齿轮加工机床、FMC等。成型(chngxng)加工类：数控折弯机、数控弯管机等。特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。第一章 数控机床概述2022/7/278数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的分类按控制功能(gngnng)分类点位控制数控系统轮廓控制数控系统第一章 数控机床概述2022/7/279数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的分类 按联动(lin dn)轴数分，2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面） 。联动

6、轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。第一章 数控机床概述2022/7/2710数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的分类 按进给伺服系统的类型(lixng)分类开环数控系统半闭环数控系统全闭环数控系统第一章 数控机床概述2022/7/2711数控技术共一百一十页 性能类别CPU位数联动轴数分辨率(um)进给速度(m/min)显示高级型32524三维动态普及型2630.1101524字符/图形经济型831015字符 4、按照CNC装置的功能水平(shupng)分类1-2 数控机床(sh kn j chun)的分类2022/7/2712数控技术共一百一十页一.程序编制的

7、基本概念数控加工程序编制：从零件图纸(tzh)到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。 第二章 数控加工程序(chngx)的编制 第一节 概述 第二章 数控加工的程序编制2022/7/2713数控技术共一百一十页程序编制分为：手工编程和自动编程两种。 手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 自动编

8、程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。手工编程适用于：几何(j h)形状不太复杂的零件第一节 概述(i sh) 第二章 数控加工的程序编制2022/7/2714数控技术共一百一十页二、手工(shugng)编程的内容和步骤第一节 概述(i sh) 计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2022/7/2715数控技术共一百一十页三、数控加工的工艺分析和数控加工方法 数控加工的工艺分析 数控机床加工零件和工艺除按一般方式对零件进行

9、分析外，还 必须注意以下几点： 选择合适的对刀点对刀点：确定刀具与工件相对位置的点（起刀点）。对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量(cling)的点对刀点 确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。 第一节 概述(i sh) 2022/7/2716数控技术共一百一十页第一节 概述(i sh) 对刀：就是(jish)使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。2022/7/2717数控技术共一百一十页 选择对刀点的原则： 选在零件的设计(shj)基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方 第一节 概述(i sh) 2022/7

10、/2718数控技术共一百一十页加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。保证零件(ln jin)的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。第一节 概述(i sh)2022/7/2719数控技术共一百一十页图纸、工艺分析产品图样分析：通过对工件材料、形状、尺寸、精度(jn d)及毛坯形状和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工的可行性。 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。 计算运动轨迹图纸

11、工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改第一节 概述(i sh) 数控加工的最适应类零件？2022/7/2720数控技术共一百一十页第二节 程序编制的代码(di m)及格式 经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（International Standardization Organization）和EIA(Electronic Industries Association)两种。.代码代码：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令(zhlng)。它是程序的最小单元。 . 编程指令系统操作代码的总称 . G指令准备功能 作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀

12、补、刀偏、暂停等多种操作。组成：G后带二位数字组成。100种模态（续效）指令与非模态指令见P26 表2-4 2022/7/2721数控技术共一百一十页第二节 程序编制的代码(di m)及格式 M指令辅助(fzh)功能 作用：控制机床及其辅助装置的通断的指令。 组成：M后跟两位数字组成。100种。见P27表2-5 F.S.T指令 F指令指定进给速度指令（续效指令） 组成：编码法：F带两位数字，如F05,F36等。后面所带的娄只是一个代码，它与某个（系统规定的速度值）速度值相对应，换而言之，这种指令所指定的进给速度是有级的，速度值序既可等差数列，也可能是等比数列直接法：F后带若干位数字，如F150

13、,F3500等。后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示F=150mm/min；F=3500mm/min。 2022/7/2722数控技术共一百一十页第二节 程序编制的代码(di m)及格式 S指令（切削速度）指定主轴(zhzhu)转速指令（续效指令） 组成：同F ，如S05,S36等 单位：r/min ，S T指令指定加工刀具号的指令。 组成：T后跟两位数字，如T11,T28等。 T11表示选择11号刀具 T28表示选择28号刀具。其他 尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动的方向和目标位置的指令 组成：由在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后带符号的数字组成。如X1000,Y20

14、00等 单位：数控系统规定的单位,如mm2022/7/2723数控技术共一百一十页第二节 程序编制的代码(di m)及格式 . 数控加工程序的结构 程序的组成(z chn)：对刀点选为,刀具半（D01）=5mm 程序名：O2000 程 序 段N01 G91 G17 G00 G42 D01 X85 Y-25*N02 Z-15 S400 M03 M08 *N03 G01 X85 F300 *N04 G03 Y50 I25 *N05 G01 X-75 *N06 Y-60 *N07 G00 Z15 M05 M09 *N08 G40 X75 Y35 M02 *2022/7/2724数控技术共一百一十页第

15、三节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 进给运动坐标系 ISO和中国标准规定：数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统(xtng)标准：右手笛卡儿坐标系统(xtng)；2022/7/2725数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 基本坐标系：直线进给运动(yndng)的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标 轴分别用A.B.C表示， 坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。2022/7/2726数控技术共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j c

16、hun)的坐标系 坐标轴方向：刀具相对工件运动的方向。这样便可以(ky)使编程人员在不知是刀具移近工件 ，还是相反的情况下，就能正确地进行编程。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。 2022/7/2727数控技术共一百一十页第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示(biosh)，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A2022/7/2728数控技术共一百一十页 标准机床

17、坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： 伸出右手的大拇指、食指和中指(zhngzh)，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。 2022/7/2729数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 坐标轴方向：定义(dngy)为刀具相对工件运动的

18、方向。增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。 这样便可以使编程人员在不知是刀具移近工件 ，还是相反的情况下，就能正确地进行编程。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。 2022/7/2730数控技术共一百一十页 运动方向的规定 增大刀具与工件距离(jl)的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。 2022/7/2731数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 Z坐标（轴）方向 Z坐标平行主轴轴线的进给轴。 没有主轴(牛头刨床)或有多个(du )主轴： 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。

19、主轴能摆动：在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。2022/7/2732数控技术共一百一十页立式5轴数控铣床的坐标系Z坐标正方向规定：刀具远离(yun l)工件的方向。+Z+Z第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2733数控技术共一百一十页+Z第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2734数控技术(sh kn j sh)共一百一十页X坐标 ：是水平的，且平行(pngxng)于工件的装夹面。没有旋转刀具或工件是，X坐标平行于

20、主要切削方向，且以该方面为正向。在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。+Z+X第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2735数控技术共一百一十页Z轴垂直(chuzh)（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2736数控技术共一百一十页+Z Z轴垂直（立式(l sh)）：双立柱机床(龙门机床)， 从刀具向左立柱看时， X轴的正方向指向右边。+X第二节 数控机床(sh kn

21、j chun)的坐标系 2022/7/2737数控技术共一百一十页在工件(gngjin)旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+Z+X第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2738数控技术共一百一十页Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向(fngxing)，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。 第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022

22、/7/2739数控技术共一百一十页立、卧式数控铣床+Z+X+Z+X+Y+Y第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2740数控技术(sh kn j sh)共一百一十页+Z+X+Y立式5轴联动数控铣床+Z+X+Y龙门(ln mn)数控铣床第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2741数控技术共一百一十页+Z+X+Y+Z+X+Y+C+A+C5. 回转坐标 A、B、C围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余(qy)四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。 第

23、二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2742数控技术共一百一十页三、绝对坐标编程和相对坐标编程定义 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式。相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点(qdin)计量的编程方式（增量坐标编程）。第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2743数控技术共一百一十页绝对(judu)坐标增量(zn lin)坐标第二节 数控机床的坐标系 2022/7/2744数控技术共一百一十页表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相对 选用原则：主要根据具体

24、机床(jchung)的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。 注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝 对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐 标系是无意义的 。第二节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 2022/7/2745数控技术共一百一十页图中若刀具由原点按顺序(shnx)向1、2、3点移动时，两种不同指令为： 绝对值输入(shr)方式 G90 G00 X20.0 Y15.0 G00 X45.0 Y55.0 G00 X70.0 Y35.02022/7/2746数控技术共一百一十页增量值输入(shr)方式 G91 G00 X20

25、.0 Y15.0 GOO X25.0 Y40.0 G00 X25.0 Y-20.02022/7/2747数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第三节 数控机床(sh kn j chun)的坐标系 四、分辨率（Resolution）分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位(dnwi)，最小编程单位(dnwi)，最小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位(dnwi)，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm，视具体机床而定。） 脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位

26、移指令）机床位移部件的运动量。2022/7/2748数控技术共一百一十页例如，若脉冲当量为0.001，向X轴正方向12.34mm、Y轴负方向5.6mm移动(ydng)时，下列几种坐标输入方式都是正确的。 X12340 Y-5600 X12.34 Y-5.6 X12.34 Y-5600当输入最小设定单位以下位数坐标时，则进行四舍五入。如X1.2345，就变为X1.235。另外，最大指令位数不能超过8位数（包括小数点在内）。2022/7/2749数控技术(sh kn j sh)共一百一十页概述(i sh)计算机数控装置，简称为CNC装置，它是CNC系统的核心和中枢。主要用于控制机床的运动，完成各种

27、曲线轮廓的加工。不论进行哪种曲线加工，CNC装置都执行同一基本控制流程：首先读取零件程序（输入），再进行程序段的译码和预处理（刀具补偿处理和进给速度处理），然后(rnhu)根据程序段指令，进行插补计算和位置伺服控制，见图3-1，CNC装置除了执行基本的控制流程外，还应该具有显示、I/O处理及诊断等功能。输入译码、预处理插补位置控制电机图3-1 CNC装置的基本控制流程2022/7/2750数控技术共一百一十页CNC装置(zhungzh)的组成大体来讲，CNC装置由硬件和软件(run jin)两大部分组成。具体地讲，CNC装置的组成为：CNC装置的组成计算机硬件（CPU、存储器、总线、I/O设备

28、等）软件（控制软件和管理软件）可编程控制器（PLC）各种接口2022/7/2751数控技术共一百一十页一、单微处理器结构(jigu)的CNC装置二、多微处理器结构的CNC装置第一节 CNC装置(zhungzh)的硬件结构2022/7/2752数控技术共一百一十页第二节 CNC装置的软件结构一、前后台型软件结构二、中断(zhngdun)型软件结构三、基于实时操作系统的软件结构2022/7/2753数控技术(sh kn j sh)共一百一十页. 前后台型结构(jigu)模式该模式将CNC系统软件划分成两部分：前台程序:主要完成插补运算、位置(wi zhi)控制、故障诊断等实时性很强的任务，它是一个

29、实时中断服务程序。后台程序(背景程序): 完成显示、零件加工程序的编辑管理、系统的输入/出、插补预处理等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，在运行过程中，不断地被前台程序定时打断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。 第三节 CNC系统软件结构2022/7/2754数控技术共一百一十页前后台程序运行(ynxng)关系图 前台程序故障处理位置控制插补运算后台程序译 码刀补处理速度预处理输入/输出显示中断执行循环执行 第三节 CNC系统软件(x tn run jin)结构2022/7/2755数控技术共一百一十页前后台型结构(jigu)模式的特点任务调度机制: 优先抢占调度和循环调度。前台程序

30、的调度是优先抢占式的；前台和后台程序内部各子任务采用的是顺序调度。信息交换:缓冲区。前台和后台程序之间以及内部各子任务之间的。实时性差。在前台和后台程序内无优先级等级(dngj)、 也无抢占机制。 该结构仅适用于控制功能较简单的系统。早期的CNC系统大都采用这种结构。 第三节 CNC系统软件结构2022/7/2756数控技术共一百一十页.中断(zhngdun)型结构模式这种结构是将除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成(z chn)）对各级中断服务程序实施调度管理。 第三节 CNC系统软件结构2022/7/2757

31、数控技术共一百一十页中断(zhngdun)型软件系统结构图 初始化中断管理系统（硬件 + 软件）0级中断服务程序 级中断服务程序 级中断服务程序级中断服务程序1n2 第三节 CNC系统软件(x tn run jin)结构2022/7/2758数控技术共一百一十页中断型结构(jigu)模式的特点任务调度机制：抢占(qingzhn)式优先调度。信息交换：缓冲区。实时性好。由于中断级别较多（最多可达8级），强实时性任务可安排在优先级较高的中断服务程序中。模块间的关系复杂，耦合度大，不利于对系统的维护和扩充。 二十世纪8090年代初的CNC系统大多采用这种结构。 第三节 CNC系统软件结构2022/7

32、/2759数控技术共一百一十页第一节 插补原理(yunl)与程序设计一. 插补及其算法(sun f)插补的任务就是在一段零件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个中间点的坐标值。1、 插补的概念插补(Interpolation)：根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或插补原理。插补算法：对应于每种插补方法(原理)的各种实现算法。插补功能是轮廓控制系统的本质特征。直线和圆弧是构成工件轮廓的基本线条，大多数CNC系统都具有直线和圆弧的插补功能。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋线等插补功能。2022/7/2760数控技术共一百一十页 3.插

33、补方法(fngf)的分类 脉冲增量插补(行程(xngchng)标量插补) 数字增量插补(时间标量插补）2022/7/2761数控技术共一百一十页 3.插补方法(fngf)的分类 脉冲增量插补(行程标量插补) 特点：每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量（一个脉冲当量）。以一个一个脉冲的方式输出给步进电机(dinj)。其基本思想是：用折线来逼近曲线（包括直线）。2022/7/2762数控技术共一百一十页插补速度与进给速度密切相关。 因而进给速度指标难以提高，当脉冲当量为10m时，采用该插补算法所能获得最高进给速度是3-4 m/min。脉冲增量(zn lin)插补的实现方法较简单。 通常仅用加法和

34、移位运算方法就可完成插补。因此它比较容易用硬件来实现，而且，用硬件实现这类运算的速度很快的。但是也有用软件来完成这类算法的。2022/7/2763数控技术(sh kn j sh)共一百一十页 数字(shz)增量插补(时间标量插补） 特点：插补程序以一定的时间间隔定时(插补周期)运行，在每个周期内根据进给速度计算出各坐标轴在下一插补周期内的位移增量（数字量）。其基本思想是：用直线段（内接弦线，内外均差弦线，切线）来逼近曲线（包括直线）。插补运算速度与进给速度无严格的关系。因而采用(ciyng)这类插补算法时，可达到较高的进给速度（一般可达 10m/min以上）。2022/7/2764数控技术共一

35、百一十页数字增量插补特点：实现算法较脉冲增量插补复杂，它对计算机的运算速度有一定的要求，不过现在的计算机均能满足要求。 插补方法：数字积分法(DDA)、二阶近似插补法、双 DDA 插补法、角度逼近插补法、时间分割法等。这些算法大多是针对圆弧插补设计的。适用场合：交、直流伺服电机为伺服驱动(q dn)系统的闭环，半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动(q dn)系统的开环数控系统，而且，目前所使用的 CNC 系统中，大多数都采用这类插补方法。2022/7/2765数控技术(sh kn j sh)共一百一十页脉冲增量插补算法该插补为行程标量插补，常用于开环系统。每次插补结束产生一个行程增量，

36、以脉冲的方式输出。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量，通常用 表示。普通精度机床 ，较精密机床取 。 数字增量(zn lin)插补算法该插补为时间标量插补，分两步进行。首先计算出插补周期内各坐标轴的增量值，称为粗插补；然后再跟据采样得到的实际位置增量计算跟随误差，得到速度指令输出给伺服驱动(q dn)系统，称为精插补。适用于闭环或半闭环系统。2022/7/2766数控技术共一百一十页1。逐点比较法加工的原理(yunl)（直线） (Xe，Ye)(Xm，Ym)Y直线X直线: Fm = Xe *Ym - Ye * Xm Fm0 在直线上方(shn fn)，+X向输出一步 Fm0 在直线上 +X

37、向输出一步Fm0 在直线下方，+Y向输出一步第四节 CNC装置的插补原理2022/7/2767数控技术共一百一十页2。逐点比较法加工(ji gng)的原理（圆弧）圆弧: Fm = Xm2 +Ym2 RFm0 在圆外， -Y向输出(shch)一步Fm0 在圆上， +X向输出一步Fm0 在圆内， +X向输出一步RXY(Xm，Ym) 圆 弧 第四节 CNC装置的插补原理2022/7/2768数控技术共一百一十页. 数字(shz)增量插补. 插补周期的选择 插补周期t 与逼近精度、速度(sd)F 的关系 YXL第四节 CNC装置的插补原理2022/7/2769数控技术共一百一十页直线插补公式(gngs

38、h)的推导设插补周期为t(ms)，则在t内的合成进给量L为： 若t =8ms 则：式中： Pe (Xe,Ye)LPi+1 (Xi+1,Yi+1) Pi (Xi,Yi)YiXiXYO第四节 CNC装置(zhungzh)的插补原理2022/7/2770数控技术共一百一十页例：直线OA起点坐标为坐标原点，终点坐标为xe=5，ye=3，试用逐点比较法对该直线进行插补，并画出插补轨迹。解： F0=0， 总步数=5+3=8，xe=5，ye=3脉冲个数 偏差判别 进给 插补 方向(fngxing) 计算 终点判断 0 F0=0，xe=5，ye=3 =8 1 F0=0 +X F1=F0-Ye=0-3=-3 =

39、8-1=70 2 F1=-30 +X F3=F2-Ye=2-3=-1 =6-1=50 4 F3=-10 +X F5=F4-Ye=4-3=1 =4-1=30 6 F5=10 +X F6=F5-Ye=1-3=-2 =3-1=20 7 F6=-20 +X F8=F7-Ye=3-3=0 =1-1=0 到达终点2022/7/2771数控技术(sh kn j sh)共一百一十页YX2022/7/2772数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第五节 刀具半径补偿(bchng)原理一. 刀具(doj)半径补偿的基本概念 1。什么是刀具半径补偿(Tool Radius Compensationoffset

40、) 根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。 ABC”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C2022/7/2773数控技术共一百一十页. 刀具半径(bnjng)补偿功能的主要用途实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹。可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏(snhui)而换刀等原因)而重新编程的麻烦。刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量

41、。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。第五节 刀具半径补偿原理2022/7/2774数控技术共一百一十页. 刀具半径补偿的常用(chn yn)方法： B刀补：第五节 刀具半径补偿(bchng)原理ABC”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C2022/7/2775数控技术共一百一十页 C刀补 采用直线作为轮廓之间的过渡特点：尖角工艺性好可实现过切自动预报(在内轮廓加工时) ，从而(cng r)避免产生过切。第五节 刀具半径补偿(bchng)原理ABC”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C2022/7/2776数控技术共一百一十页. 刀具

42、(doj)半径补偿的工作原理.刀具半径补偿的工作过程 刀补建立(jinl) 刀补进行 刀补撤销。 起刀点刀补建立刀补进行刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹第五节 刀具半径补偿原理2022/7/2777数控技术共一百一十页第四章 进给伺服系统2022/7/2778数控技术(sh kn j sh)共一百一十页第一节 概述(i sh). 进给伺服系统的定义(dngy)及组成. 定义： 进给伺服系统(Feed Servo System)以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。2022/7/2779数控技术共一百一十页 组成： 进给伺服系统主要(zhyo)由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元

43、；驱动元件(电机)；检测与反馈 单 元； 机械执行部件。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈2022/7/2780数控技术(sh kn j sh)共一百一十页 3. 开环伺服系统位置控制调节器速度控制调节与驱动位置控制单元速度控制单元电机机械执行部件CNC插补指令2022/7/2781数控技术(sh kn j sh)共一百一十页4. 半闭环伺服系统位置(wi zhi)控制调节器速度(sd)控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈202

44、2/7/2782数控技术共一百一十页4. 全闭环伺服系统位置(wi zhi)控制调节器速度控制(kngzh)调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈2022/7/2783数控技术共一百一十页二、NC机床(jchung)对数控进给伺服系统的要求调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)输出位置精度要高(动态、静态(jngti)负载特性要硬响应速度快且无超调能可逆运行和频繁灵活启停2022/7/2784数控技术共一百一十页第二节 进给伺服系统的位置检测(jin c)装置. 位置检测(jin c)装置的分类按位置检测装置输出信号的

45、形式分类：数字式和模拟式按位置检测装置测量基点的类型分类：增量式和绝对式按位置检测装置安装的位置分类：直接测量和间接测量按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型2022/7/2785数控技术共一百一十页. 位置检测装置(zhungzh)的分类按位置检测装置输出信号的形式分类：数字式和模拟式按位置检测装置测量基点(jdin)的类型分类：增量式和绝对式按位置检测装置安装的位置分类：直接测量和间接测量按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型2022/7/2786数控技术共一百一十页 感应同步器的工作(gngzu)原理. 感应同步器是利用励磁绕组与感应绕组间发生相对(xingdu)位移时，由于

46、电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，借以进行位移量的检测。感应同步器滑尺上的绕组是励磁绕组，定尺上的绕组是感应绕组。2022/7/2787数控技术共一百一十页 鉴相型系统的工作(gngzu)原理 在鉴相型系统中，激磁电压是频率、幅值相同，相位差为 /2的交变(jio bin)电压： US = Um sint UC = Um cost则： Uo =Uos+ Uos=KUScos1K Ucsin1 = K Um sint cos1K Um cost sin1 = K Um sin（t 1） 1 = x. 结论：只要能测出Uo与US相位差1 ，就可求得滑尺与定尺相对位移量 x 。

47、2022/7/2788数控技术共一百一十页 鉴幅型系统的工作(gngzu)原理 在鉴幅型系统中，激磁电压是频率(pnl)、相位相同，幅值不同的交变电压：US = Um sin2sint UC = Um cos2sint 2= x 2 （ x 2是指令位移值） Uo = Uos+ Uos=KUScos1K Ucsin1 = K Um sin（21）sint 令： = 21 当很小时 ， 有 Uo = K Um （2 x ） sint 2022/7/2789数控技术共一百一十页. 光栅位置检测(jin c)装置1. 结构(jigu)2022/7/2790数控技术共一百一十页莫尔条纹(tio wn)

48、的作用起放大作用 放大倍数莫尔条纹(tio wn)的移动与栅距的移动成比例起均化误差的作用2022/7/2791数控技术共一百一十页. 增量(zn lin)脉冲编码器 结构(jigu)及工作原理 信号处理装置abz码盘基片透镜光源光敏元件透光狭缝光欄板节距m+/42022/7/2792数控技术共一百一十页输出(shch)信号的作用及其处理 A、B两相的作用(zuyng)根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。后续电路可利用A、B两相的90相位差进行细分处理（四倍频电路实现）。ABCP90O2022/7/2793数

49、控技术共一百一十页 Z相的作用 被测轴的周向定位基准信号；被测轴的旋转圈数记数信号。 的作用后续电路可利用A、 两相实现差分输入，以消除远距离传输的共模(n m)干扰。Z码盘转一圈2022/7/2794数控技术(sh kn j sh)共一百一十页 增量(zn lin)式码盘的规格及分辨率 规格(gug)增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；分辨率（分辨角）设增量式码盘的规格为 n 线/转：2022/7/2795数控技术共一百一十页第三节 进给伺服驱动(q dn)系统、概述 目前在数控机床上常用的驱动电机(dinj)有： 步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机直线电机。 2022/7/27

50、96数控技术共一百一十页进给驱动系统的特点(tdin)（与主运动（主轴）系统比较）：功率相对较小；控制精度要求高；控制性能要求高，尤其是动态性能。2022/7/2797数控技术(sh kn j sh)共一百一十页、步进电机(dinj)及其驱动装置 步进电机系统结构简单、控制(kngzh)容易、维修方面，且控制(kngzh)为全数字化。随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它部分均可由软件实现，从而进一步简化结构。因此，这类系统目前仍有相当的市场。目前步进电机仅用于小容量、低速、精度要不高的场合，如经济型数控；打印机、绘图机等计算机的外部设备。2022/7/2798数控技术共一百一十页、直

51、流伺服电机及驱动(q dn) 直流电机的工作原理是建立在电磁力定律基础上的，电磁力的大小正比于电机中的气隙磁场，直流电机的励磁绕组(roz)所建立的磁场是电机的主磁场，按对励磁绕组(roz)的励磁方式不同，直流电机可分为：他激式、 并激式、 串激式、 复激式、 永磁式。永磁式直流伺服电机在NC机床中广泛采用。2022/7/2799数控技术共一百一十页4. 直流伺服电机的特点(tdin)过载倍数大，时间长； 具有大的转矩/惯量比，电机的加速大，响应快。低速转矩大，惯量大，可与丝杆直接相联，省去了齿轮等传动机构。可提高了机床的加工精度。调速范围大，与高性能的速度控制单元组成速度控制系统时，调速范围

52、超过12000以上，最大的可达15000。带有高精度的检测元件(包括速度和转子位置检测元件)； 电机允许温度可达150180，由于转子温度高，它可通过轴传到机械上去，这会影响机床的精度由于转子惯性较大，因此电源装置的容量以及机械传动件等的刚度都需相应增加。电刷、维护(wih)不便2022/7/27100数控技术共一百一十页7. PWM调速系统(xtng)的特点（1）开关频率(pnl)高：最高频率(pnl)可达20KHz,避开机械谐振频率，减小铁耗；（2）纹波系数小；（3）频带宽，动态特性好。2022/7/27101数控技术共一百一十页、交流(jioli)伺服电机及驱动 直流伺服电机固有的缺点，即：电刷和换向器易磨损，维护麻烦结构复杂，制造困难，成本(chngbn)高 而交流伺服电机则没有上述缺点。特别是在同样体积下，交流伺服电机的输出功率比直流电机提高10%70%，且可达到的转速比直流电机高2022/7/27102数控技术共一百一十页. 交流伺服电机的速度(sd)控制原理 交流伺服电机调速的理论基础(jch)结论：交流伺服电机变频调速的关键是要获得可调频调压的交流电源2022/7/27103数控技术共一百一十页第四节 典型(dinxng)