数控技术：第八章 数控机床的故障诊断

1、第八章 数控机床的故障诊断第一节 概 述 1、故障的基本概念 故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。 故障诊断在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。 2、故障的分类 1）从故障的起因分类 关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。 非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。 2）从故障发生的状态分类 突然故障发生前无故障征兆，使用不当。 渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。 3）按故障发生的性质分类 软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床

2、操作失误等引起。 硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。 第一节 概 述 干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。 4）按故障的严重程度分类 危险性故障数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。 安全性故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。第一节 概述 3. 数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。 衡量的指标有： MTBF平均无故障时间 MTTR排除故障的修理时间 平均有效度A： A=MTBF/（MT

3、BF+MTTR）第一节 概述 数控机床的故障率随时间变化的规律可用下图所示的浴盆曲线表示。在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 第一节 概述4、故障诊断的一般步骤询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。 现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。到现

4、场后不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。第一节 概述 故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。 确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，维修人员实践经验和分析判断能力至关重要。排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。第一节 概述机械故障诊断有“实用诊断

5、法”、“现代诊断法”。一、实用诊断方法 利用感觉器官，注意发生故障时各种现象，如故障时有无火花，亮光产生， 有无异常响声，何处异常发热及有焦糊味等。1问：就是询问机床故障发生的经过，故障后造成的结果和现象，弄清故障时突发的还是渐发的。如（1） 机床启动时有那些异常现象。（2）对比故障前后工件的精度和表面粗糙度有何变化，（3）传动系统是否正常，背吃刀量和走刀量是否减少等。第二节 数控机床机械故障诊断2看 A看转速：观察主传动速度的变化，如带传动的线速度变慢，可能时传动带过松或者负荷太大；对主传动系统中的齿轮，主要看它是否跳动，摆动；对传动轴主要看它是否弯曲或者晃动。B看颜色:如果机床转动部位特别

6、是主轴和轴承运转不正常，就会发热，长时间升温会使机床外表颜色发生变化，大多呈现黄。油箱里的油也会因温度过高而变稀，颜色变样；有时也会因久不换油。杂质过多或者油变质而变成深墨色。 C看伤痕：机床零部件碰伤损坏部位很容易发现，若发现裂纹时，应该作记号，隔一段时间后再比较它的变化情况，以便进行综合分析。第二节 逐 点 比 较 法D.看工件：从工件来判别机床的好坏，若车削后的工件表面粗糙度 Ra 数值大，主要是由于主轴与轴承之间的间隙过大，溜板、刀架等压板有松动以及滚珠丝杆预紧松动等原因所致。 若工件表面出现波纹，则可能是由于主轴齿轮齿合不良引起的。 E看变形：主要观察机床的传动轴，滚珠丝杆是否变形；

7、直径大的带轮合齿轮的端面是否跳动。 F看油箱与冷却箱：主要观察油或者冷却液是否变质， 确定其能否起到正常的作用，若不能要及时更换。第二节 逐 点 比 较 法3听：用以判别机床运转是否正常，一般运行正常的机床，其声响具有一定的音律合节奏，并保持持续的稳定。利用听觉对发生了故障的机床所出现的重、杂、怪、乱的异常噪声与机床的正常声响进行比对，判断机床内部是否出现松动、撞击、不平衡等隐患。维修人员可以用手锤轻轻敲击零件，可判别零件是否缺损，有无裂纹产生。4. 触：人的手指触觉是很灵敏的，可以较准确地分辨出 80C以内的温度，其误差可准确到35C。用手触摸机床表面可以感觉出振动的强弱以及是否产生冲击，从

8、而判断机床振动的情况。手指还直接感觉出机床的移动部件是否在爬行。第二节 逐 点 比 较 法第二节 逐 点 比 较 法5. 嗅：利用人的嗅觉对机床的某些部位因剧烈摩擦,使附着的油脂或其他可燃物发生氧化、蒸发，以及因各种原因引起的燃烧所发出的气味进行判断，往往可收到较好的效果。二、现代诊断方法 利用诊断仪器及特定的数据处理对机械的故障原因、部位和严重程度进行定性和定量分析，准确地给故障定性。1、振动振动技术 机床运转时会发生振动，正常状态下机床具有典型的频谱，发生磨损、部件变形时，机床原有的振动特征会发生变化。 振动测试系统包括振动传感器、信号记录仪、信号分析与处理设备等。而振动传感器又分为振动位

9、移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器。第二节 逐 点 比 较 法第二节 逐 点 比 较 法 通过安装在机床某些特征点上的传感器，利用振动计巡回检测，测量机床上某些特征点的总振级大小，如位移、速度、加速度和幅频特征等参数，对故障进行预测和监测。但注意首先应进行强度测定，确认有异常时，再作定量分析。第二节 逐 点 比 较 法2、油样分析技术 液压油和润滑油携带有大量的机械设备运行状态的信息，通过对工作油液的合理采样分析，可以获得各摩擦副的磨损状况。图为油液光谱分析。 通过使用油液分析仪，原子吸收光谱仪，对润滑油或液压油中磨损的各种金属微粒和外来粉尘等残余物进行形状、大小、化学成分和浓度分析，

10、判断磨损状态和磨损的严重程度。第二节 逐 点 比 较 法3、故障诊断的温度监测 利用各种测温元件，测量轴承、轴瓦、电动机和齿轮箱等运动部件的表面温度，对它们的发热异常进行监测，具有快速、正确、方便，并可报警和自动保护的特点。第二节 逐 点 比 较 法第二节 逐 点 比 较 法4、无损检测技术 超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测定位、评估和诊断。第二节 逐 点 比 较 法磁性探伤法的基本原理是: 当工件磁化时，若工件表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置

11、，以判断缺陷的存在。5、噪声谱分析技术 应用噪声测量计、声波计对机床齿轮、轴承运行中的噪声信号频谱的变化规律 进行深入分析，识别和判断齿轮、轴承磨损时的故障状态。可做到非接触式测量。注意要减少周边环境噪声的干扰。还要注意先进行强度测定，确定有异常时，再作定量分析。第二节 逐 点 比 较 法一、根据报警号进行故障诊断 机床发生故障时，自诊断功能可对数控系统进行检查，并将诊断到的故障或错误以报警号或错误代码的形式显示在CRT上。 报警号（错误代码）包括如下信息：1)程序编制错误或操作错误；2)存储器工作不正常；3)伺服系统错误；4)可编程控制器故障；5)连接故障；6)温度、压力、液位等不正常；7)

12、行程开关（或接近开关）状态不正确。第三节 数控系统的故障诊断二、根据数控系统LED灯指示进行故障诊断 数控系统的LED或数码管指示是另一种指示方法。如果和故障号同时报警，可更明确指示出故障的位置。 例如，FANUC10，11系统的主电路板上有一个七段LED数码管，在电源接通后，系统首先进行自检，这时数码管的显示不断改变，最后显示“1”而停止，说明系统正常。如果停止于其他数字或符号上，则说明系统有故障，且每一个符号表示相应的故障内容，维修人员就可根据显示的内容进行相应的检查和处理。第二节 逐 点 比 较 法三、根据PLC状态或梯形图进行故障诊断第二节 逐 点 比 较 法正向进给，则走出的是第三象

13、限顺圆。第二节 逐 点 比 较 法NR1NR2NR4NR3SR2SR1SR3SR4YXYXOO图a 逆圆弧图b 顺圆弧第二节 逐 点 比 较 法 线型 偏差 偏差计算进给方向标SR2,NR3F0FF+2x+1x x+1+xSR1,NR4F0NR1,SR4F 0F F-2x+1x x-1-xNR2,SR3F 0NR4,SR3F 0FF+2y+1y y+1+ yNR1,SR2F 0SR1,NR2F 0FF-2y+1y y-1- yNR3,SR4F 0四象限圆弧插补计算总结圆弧自动过象限 圆弧过象限，即圆弧的起点和终点不在同一象限内.过象限处理要处理两个问题：(1)何时过象限；(2)怎样过象限。(1

14、)过象限判定：在到达终点前当X0或Y0时过象限(2)过象限处理：逆圆过象限顺序 NR1NR2 NR3 NR4 NR1 （象限号递增）顺圆过象限顺序 SR1SR4 SR3 SR2 SR1 （象限号递减）第二节 逐 点 比 较 法一、数字积分法的基本原理 引例：假定每单位时间间隔t内，x，y的增量分别为： xXe/10=0.7 yYe/10=0.4对于每一个脉冲1t：x轴增量0.7，不进给，存入余数寄存器Rx中; y轴增量0.4，不进给，存入余数寄存器Ry中。2t：x轴增量0.7，余数寄存器值1.4，进给一步,同 时整数溢出，余数寄存器保留0.4； y轴增量0.4，余数寄存器值0.8，不进给。第三

15、节 数 字 积 分 法3t：x轴增量0.7，Rx=0.4+0.7=1.1，进给一步， 并Rx=0.1； y轴增量0.4，Ry=0.8+0.4=1.2，进给一步， 并Ry=0.2。 直至到达终点。 上述的插补过程实际是累加运算过程，即积分过程。第三节 数 字 积 分 法A(7,4)XY1 2 3 4 5 6 74321O二、DDA直线插补1. 插补原理设要加工一条直线OE，Vx， Vy表示刀具在x，y方向的移动速度刀具在x，y方向上移动距离的微小增量为：对于直线方程，Vx、Vy、L有下列关系 从而有第三节 数 字 积 分 法VXoE(xe, ye)VVyVx从直线起点到终点的过程，可以看作是各坐

16、标轴每经过一个单位时间间隔t，分别以增量kxe , kye同时累加的过程。假设经过n次累加后(取t1)，x、y分别(或同时)到达终点(Xe,Ye)，则第三节 数 字 积 分 法第三节 数 字 积 分 法从而有 n=1/k n即累加次数K的选择主要考虑每次增量x和y不大于1，即 xKXe1 yKYe1若取寄存器位数为N位，则Xe、Ye的最大容量为2N-1，则有 xKXeK(2N-1)1 yKYeK(2N-1)1一般取 K1/2N因此累加次数 n2N2. DDA直线插补流程(1) 积分函数因为K=1/2N，对二进制数，KXe(或KYe)与Xe(或Ye)在数值上是相同的,因而积分函数可以用Xe和Ye

17、.(2) 终点判定直线程序段要进行2N次累加，故2N次累加后到达终点。(3) 寄存器设置积分函数寄存器Jvx、Jvy；余数寄存器Jrx、Jry终点计数器Je第三节 数 字 积 分 法(4) 软件流程第三节 数 字 积 分 法 入口 初始化 JvxXe、Jvy YeJrx 0、Jry 0，Je 0Jrx JrxJvxX走一步溢出Jry JryJvy溢出Y走一步Je Je1Je=0 出口 NYNYYN3. 举例：要插补所示直线轨迹OA，起点坐标为O(0,0)，终点坐标为A(5,3),若被积函数寄存器Rx、 Ry和余数寄存器Rax、 Ray以及终点计数器Re均为三位二进制寄存器。请写出插补过程、画出

18、DDA直线插补轨迹。yxoA(5,3)注：插补前Rax、 Ray、 Re为零， Rx、 Ry分别存放xe =5 ， ye =3，且始终保持不变累加次数X积分器Y积分器终点计数器Re备注RxRaxxRyRayy0101000011000000初始状态11010112101011310101141010115101011610101171010118101011DDA直线插补过程累加次数X积分器Y积分器终点计数器Re备注RxRaxxRyRayy0101000011000000初始状态1101101011011001一次累加21010113101011410101151010116101011710

19、10118101011DDA直线插补过程累加次数X积分器Y积分器终点计数器Re备注RxRaxxRyRayy0101000011000000初始状态1101101011011001一次累加21010101011110010 x溢出310141015101610171018101DDA直线插补过程累加次数X积分器Y积分器终点计数器Re备注RxRaxxRyRayy0101000011000000初始状态1101101011011001一次累加21010101011110010 x溢出31011110110011011y溢出41015101610171018101DDA直线插补过程累加次数X积分器Y积

20、分器终点计数器Re备注RxRaxxRyRayy0101000011000000初始状态1101101011011001一次累加21010101011110010 x溢出31011110110011011y溢出41011001011100100 x溢出51010011011111101x溢出61011100110101110y溢出71010111011101111x溢出810100010110001000 x、 y同时溢出，插补结束DDA直线插补过程A(5，3)XYODDA直线插补轨迹图第三节 数 字 积 分 法三、DDA圆弧插补1. 插补原理以第一象限逆圆为例，圆弧AE，N（Xi,Yi）为任意

21、动点圆的参数方程为动点N的分速度YXVxVyVN(Xi，Yi)A(Xo，Yo)E(Xe，Ye)O第三节 数 字 积 分 法在时间t内，x、y增量方程为：当v不变时，v/R=K，有取累加器容量为2N，K=1/2N，则第三节 数 字 积 分 法圆弧插补和直线插补的区别：(1) 坐标值存入被积函数Jvx、Jvy的对应关系不同 (2) Jvx、Jvy保存动点坐标，起点时是起点坐标Yo和Xo；(3) Jrx或Jry每次溢出，要修正Jvy或Jvx的值例如对第一象限逆圆，Jry溢出，Jvx1。Jrx溢出Jvy1。(4) 终点判定 JexXe-Xo Jey= Ye-Yo 例：第一象限顺圆，起点A(0,5)，终

22、点B(5,0)。取n3，插补过程如下第三节 数 字 积 分 法DDA圆弧插补运算过程第三节 数 字 积 分 法第三节 数 字 积 分 法插补轨迹2. 插补速度分析逐点比较法合成进给速度逐点比较法的特点是脉冲源每发出一个脉冲进给一步，发向X轴或Y轴，如果fg为脉冲源频率(Hz)， fxfy分别为X轴和Y轴进给频率，则 fg=fx+fy从而X轴和Y轴的进给速度 (mm/min) 为合成进给速度第三节 数 字 积 分 法若fx=0或fy=0时，也就是刀具沿平行于坐标轴的方向切削，这时对应切削速度最大，相应的速度称为脉冲源速度Vg，脉冲源速度与程编进给速度相同。程编进给速度确定了脉冲源频率fg后，实际

23、获得的合成进给速度v并不总等于脉冲源的速度Vg.V/Vg=0.7071，最大合成进给速度与最小合成进给速度之比为vmax/vmin=1.414,一般机床来讲可以满足要求,认为逐点比较法的进给速度是比较平稳的.第三节 数 字 积 分 法(2) 数字积分法合成进给速度数字积分法的特点是，脉冲源每产生一个脉冲，作一次累加计算，如果脉冲源频率为fg(Hz)，插补直线的终点坐标为E(Xe,Ye)，则X，Y方向的平均进给频率fx，fy为可求得X和Y方向进给速度（mm/min）第三节 数 字 积 分 法合成进给速度为式中 L被插补直线长度， ; 若插补圆弧，L应为圆弧半径R。Vg脉冲源速度 数控加工程序中F

24、代码指定进给速度后，fg基本维持不变。这样合成进给速度V与被插补直线的长度或圆弧的半径成正比。如图所示，如果寄存器位数是n，加工直线L1、L2都要经过m2n累加运算，L1直线短，进给慢，速度低；L2直线长，进给快，速度高。第三节 数 字 积 分 法加工L1生产效率低；加工L2零件表面质量差。L1V1L2V2第三节 数 字 积 分 法3. 改进DDA插补质量的措施(1) 进给速度均匀化左移规格化 直线插补时，当被积函数寄存器中所存放最大数的最高位为1时，称为规格化数，反之，若最高位为零,称为非规格化数。 直线插补左移规格化数的处理方法是：将X轴与Y轴被积函数寄存器里的数值同时左移（最低位移入零）

25、，直到其中之一最高位为1时为止。 若被积函数左移i位成为规格化数，其函数值扩大2i倍，为了保持溢出的总脉冲数不变，就要减少累加次数。第三节 数 字 积 分 法被积函数扩大一倍，累加次数减少一倍。当被积函数左移i位时，终点判别计数器右移（最高位移入1），使终点计数器JE使用长度减少i位,实现累加次数减少的目的。如直线终点坐标为（10，6），寄存器与累加器位数是8，其规格化前后情况如下所示： 规格化前 规格化后 Xe=00001010 Xe=10100000 Ye=00000110 Ye=01100000 JE=00000000 JE=11110000第三节 数 字 积 分 法 圆弧插补左移规格化

26、与直线不同之处：被积函数寄存器存放最大数值的次高位是1为规格化数。圆弧左移规格化后，扩大了寄存器中存放的数值。左移i位，相当于乘2i，即X轴与Y轴被积函数寄存器存放的数据变为2iY，2iX，这样，假设Y轴有脉冲溢出时，则X轴被积函数寄存器中存放的坐标被修正为若规格化时左移了i位，对第一象限逆圆，当JRy溢出一个脉冲时，JVx的数应加2i，即在JVx的第(i1)位加1。第三节 数 字 积 分 法(2) 提高插补精度的措施半加载 因数字积分器溢出脉冲的频率与被积函数寄存器中的数值成正比，在坐标轴附近进行累加时一个积分器的被积函数值接近零，而另一个积分器的被积函数接近于最大值，累加时后者连续溢出，前

27、者几乎没有，两个积分器的溢出脉冲频率相差很大，致使插补轨迹偏离给定圆弧距离较大，使圆弧误差增大。 减少误差的方法有：(1)减小脉冲当量，误差减少，但寄存器容量增大，累加次数增加。而且要获得同样的进给速度，需要提高插补速度。(2)“全加载”或“半加载”。 第三节 数 字 积 分 法在DDA插补之前，余数寄存器JRX，JRY的初值不置零，而是预置2n/2，若用二进制表示，其最高有效位置“1”，其它各位置零，若再累加100000，余数寄存器就可以产生第一个溢出脉冲，使积分器提前溢出。这种处理方式称为“半加载”。若余数寄存器的初值是2n1，即“1111”，称为“全加载”。例1：加工第一象限顺圆AB，如

28、图3-27，起点A（0，5），终点B（0，5）第三节 数 字 积 分 法第三节 数 字 积 分 法第三节 数 字 积 分 法第三节 数 字 积 分 法例2：直线(0,0)(15,1)。(14,0)(15,1)(7,0)XY0半加载未加载第三节 数 字 积 分 法一、基本原理 数据采样插补又称为时间分割法，所得出的不是进给脉冲，而是用二进制表示的进给量。这种方法是根据程编进给速度F，将给定轮廓曲线按插补周期T（某一单位时间间隔）分割为插补进给段（轮廓步长），即用一系列首尾相连的微小线段来逼近给定曲线。每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出下一个插补点，即算出插补周期内各坐标轴的进给量，得出下

29、一个插补点的指令位置。第五节 数 据 采 样 插 补1.插补周期与采样周期 CNC系统在进行轮廓插补控制时，除完成插补计算外，数控装置还必须处理一些其它任务，如显示、监控、位置采样及控制等。插补周期应大于插补运算时间和其它实时任务所需时间之和。插补周期大约在8ms左右。 系统定时对坐标的实际位置进行采样，采样数据与指令位置进行比较，得出位置误差用来控制电动机，使实际位置跟随指令位置。对于给定的某个数控系统，插补周期T和采样周期TC是固定的，通常TTC，一般要求T是TC的整数倍。第五节 数 据 采 样 插 补2. 插补周期与精度、速度的关系 对于直线插补，不会造成轨迹误差。在圆弧插补中,会带来轨

30、迹误差。 用弦线逼近圆弧，其最大径向误差er为将余弦函数用幂级数展开errXY0第五节 数 据 采 样 插 补设T为插补周期，F为进给速度，则轮廓步长为用轮廓步长代替弦长，有整理得 圆弧插补过程中，用弦线逼近圆弧时，插补误差er与程编进给速度F的平方、插补周期T的平方成正比，与圆弧半径R成反比。第五节 数 据 采 样 插 补二、时间分割直线插补 设要加工如图所示直线OE，起点在坐标原点O，终点为E（），直线与X轴夹角为，则有从而求得本次插补周期内各坐标轴进给量为E(xe,ye)xyXY0l第五节 数 据 采 样 插 补三、时间分割圆弧插补 以弦线逼近圆弧，就是以轮廓步长为圆弧上相邻两个插补点之

31、间的弦长，由前一个插补点的坐标和轮廓步长，计算后一插补点，即两个坐标轴的进给量X, Y。 A(Xi,Yi)为当前点，B(Xi+1,Yi+1）为插补后到达的点，图中AB弦正是圆弧插补时在一个插补周期的步长l，需计算x 轴和y 轴的进给量X=Xi+1-Xi ， Y=Yi+1-Yi 。AP是A点的切线，M是弦的中点，OMAB，ME AG，E为AG的中点。圆心角计算如下第五节 数 据 采 样 插 补轮廓步长所对应的圆心角增量第五节 数 据 采 样 插 补因为 OAAP (AP为圆弧切线)所以 AOCPAG则 AOCGAPi因为 PAB+OAM=900所以 PABAOM=AOB/2 设 GABGAPPA

32、BMOD中将DH=Xi，OCYi，HM1/2 CD= 第五节 数 据 采 样 插 补代入得因为有此推出公式反映了圆弧上任意相邻两插补点坐标之间的关系新插补点为：第五节 数 据 采 样 插 补上式中cos和sin都是未知数，难以求解。常用cos45和sin45代替。即从而为保证插补点在圆弧上，必须得第五节 数 据 采 样 插 补左刀补、右刀补执行过程分三步建立进行撤消G41G42外轮廓加工内轮廓加工第六节 刀 具 半 径 补 偿一、刀具半径补偿的基本原理数控加工中，系统所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便，用户总是按零件轮廓编制加工程序 ，这样刀具中心必须偏离一个刀具半径。二、刀具半径补偿计算刀具

33、半径补偿计算，对于直线轮廓控制是计算出刀具中心轨迹的起点和终点坐标值，对于圆弧轮廓而言，是算出刀补后圆弧的起点和终点坐标值及刀具补偿后的圆弧半径值。直线段刀具补偿计算YA( , )OOXA( , )A点坐标(2) 圆弧刀具半径补偿B点OYXA( , )A( , )B( , )B( , )Rr三、C功能刀具半径补偿计算上面所述称为B（Basic）功能。在进行了刀具半径补偿（B刀具补偿）后，在两个程序段之间的刀具中心轨迹就可能会出现间断点和交叉点。 容易为人们所想到的补偿方法，就是由数控系统根据和实际轮廓完全一样的编程轨迹，直接算出刀具中心轨迹的转接交点C和C，再对原来的程序轨迹作伸长或缩短的修正

34、。 ABC外轮廓加工内轮廓加工转接轮廓加工ABC”C刀具B刀具补偿对编程限制的主要原因是在确定刀具中心轨迹时，都采用了读一段，算一段，再走一段的控制方法。这样，就无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响。为了解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，在计算完本段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当的修正,得到正确的本段加工轨迹。ASOSNCASOSBS改进NCCSASOSBSCNC(一) 程序段间转接情况分析转接方式：直线与直线直线与圆弧圆弧与圆弧据前后两段轨迹的连接方式分为据前后两段轨迹的矢量 夹角 和刀补方向分为缩短型伸长

35、型插入型转接类型：(过渡类型)为了讨论C功能刀具半径补偿的过渡方式，先说明矢量夹角的含义，矢量夹角是指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角，如图所示。 缩短型转接：矢量夹角180 伸长型转接：矢量夹角90180 插入型转接：矢量夹角901. 直线与直线转接图a-e是直线与直线相交，进行左刀具补偿的情况。图中编程轨迹为OAAF。图a、b中，刀具中心轨迹JB与DK将在C点相交 ，是 缩短型转接。缩短型缩短型图d中，C点将处于JB与DK的延长线上，因此称之为伸长型转接 。图c、e的情况，若仍采用伸长型转接，势必要增加刀具非切削的空行程时间，甚至超出行程。 伸长型插入型解决方法：(1)插入直线，如图c，增

36、加一个沿直线的移动CC，等于在中间再插入一个程序段，称这种转接型式为插入型转接。(2)插入圆弧，如图e。但尖角加工的工艺性比较差，特别在磨削加工中，所需加工的尖角往往会被加工成小圆角 。插入型下面图a-e是直线接直线，进行右刀具补偿的情况。 伸长型插入型缩短型缩短型插入型2. 圆弧和圆弧转接对于圆弧转接，以相交处两圆的切线来判定，即可按照直线情况确定刀心轨迹。缩短型缩短型3. 直线和圆弧转接 圆弧按在转接处的切线处理。插入型伸长型 刀具半径矢量的计算OBADCFJKJBCCDOFKA转接矢量：图中刀具半径矢量 ， 及从直线转接交点A指向刀具中心轨迹交点的矢量 ， (插入型)(二) 转接矢量的计

37、算刀具半径矢量:在加工中,始终垂直于程编轨迹,大小等于刀具半径值,方向指向刀具中心的一个矢量。 转接交点矢量的计算OBADCFXYXYOBADCFJKXYYX上式是以计算AB为例,若计算AD,则代入AF与X轴的夹角。伸长型交点矢量 的计算主要是注意矢量方向及它与X轴逆时针方向夹角已知： 、 ，AB=AD=求：先计算：即下面主要是计算 ：ABC直接代入刀具半径矢量公式ACBDFO求得最终求得ACBDFOx同理求得求得 后，对应于编程轨迹 、 ，刀具中心轨迹为注：矢量只要大小（长度）与方向相等，即为两矢量相等插入型交点矢量 、 的计算已知： 、 ，AB=BC=AD=CD= 求 、 解：插入（1）型

38、G41JBCCDOFKAGXYJBCCDOFKAGyxXY求得 后 ，对应于编程轨迹 、 ，刀具中心轨迹为插入（2）型G42解：BCCDOyxXYAFBCCDOyxXYAFADC求得 后 ，对应于编程轨迹 、 ，刀具中心轨迹为四、C刀具半径补偿的执行过程1.刀补建立当程序段含有G41/G42命令时，进入刀补建立状态,刀具中心的轨迹分两种情况：(1) 本段与下一段的编程轨迹做非缩短型转接，刀具中心将从本段编程轨迹的起点一直走到本段编程轨迹终点的刀具半径矢量的顶点，如图a、b。(2)本段与下一段的编程轨迹做缩短型转接，刀具中心将从本段编程轨迹的起点直接走到下一段编程轨迹起点的刀具半径矢量的顶点，如

39、图c、d。当缩短型刀补建立时，不存在G41/G42的区别。OOOOAAAAFFFFCCC图a G42非缩短型转接图b G41非缩短型转接图c G42缩短型转接图d G41缩短型转接2 刀补进行 在G41/G42有效期间，属于刀补进行中。刀具中心轨迹按B功能刀补和C功能中转接情况处理。3 刀补撤销 程序段中含有G40命令即为刀补撤销。刀心轨迹也分两种情况：(1) 本段与上一段的编程轨迹做非缩短型转接，系统不作转接矢量计算，刀具中心将一直走到上一段编程轨迹终点的刀具半径矢量的顶点，然后再走到本撤销段编程轨迹的终点，如图e。(2)本段与上段的编程轨迹做缩短型转接，刀具中心将一直接走到上一段编程轨迹终

40、点的刀具半径矢量的顶点，然后再走刀本撤销段编程轨迹的终点，如图f.OAFOAFCC图e G42插入型转接图f G41缩短型转接C功能刀补流程C功能刀具补偿实例OAHGAFefghijkl第七节 进给速度与加减速控制一、进给速度控制1.开环系统的速度控制 通过控制插补运算的频率来控制进给速度。软件延时法由编程进给速度，求得进给脉冲频率，从而得到两次插补运算的时间间隔t，则延时时间t延tt插例：脉冲当量=0.01mm，t插=0.1ms，v=300mm/min则，v=60f f= = =500 (1/s) t=1/f=0.002=2ms t延=t-t插=2-0.1=1.9ms V60300600.01(2) 中断控制法 由进给速度计算出定时器的定时时间常数，在