机床数控原理与系统和数控机床编程及加工

程序段间转接情况分析根据前后两段编程轨迹，转接类型有：直线与直线转接，直线与圆弧转接，圆弧与圆弧转接等。根据两段程序轨迹的矢量夹角和刀具补偿方向，过渡方式有：缩短型、伸长型、插入型编程轨迹的连接刀具补偿方向sina>=0cosa>=0象限转接类型对应图号

G41G01/G41G01

G41

11Ⅰ缩短2-59（a）10Ⅱ缩短2-59（b）00Ⅲ插入2-59（d）01Ⅳ伸长2-59（c）G42G01/G42G01

G42

11Ⅰ伸长2-60（a）10Ⅱ插入2-60（b）00Ⅲ缩短2-60（c）01Ⅳ缩短2-60（d）C功能刀具半径补偿实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。读入AB，因为90o<α＜180o，且又是右刀补（G42），由表可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。cbaBAOCDEcbaBAOCDE读入BC，因为90o<α＜180o

，同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，并输出直线cd、de。读入CD，因为270o<α<360o，由表可知，段间转接的过渡形式是缩短型。则计算出f点的坐标值输出直线段ef。fedBcbAOCDEa读入DE（假定由撤消刀补的G40命令），因为α

＜90o，由于是刀补撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则计算出g、h点的坐标值，然后输出直线段fg、gh、hE。刀具半径补偿处理结束。ghBfedcbAOCDEa进给速度控制一、脉冲增量插补算法的进给速度控制

脉冲增量插补的输出形式是脉冲，其频率与进给速度成正比。因此可通过控制插补运算的频率来控制进给速度。常用的方法有：软件延时法和中断控制法。1.

软件延时法根据编程进给速度，可以求出要求的进给脉冲频率，从而得到两次插补运算之间的时间间隔，它必须大于CPU执行插补程序的时间程，与时间程之差即为应调节的时间延，可以编写一个延时子程序来改变进给速度。例设某数控装置的脉冲当量δ，插补程序运行时间t程，若编程进给速度F=300mm/min，求调节时间t延。解由v=60δf得

（1/s）则插补时间间隔调节时间t延=t-t程=（）

用软件编一程序实现上述延时，即可达到进给速度控制的目的。2.中断控制法由进给速度计算出定时器/计数器（CTC）的定时时间常数，以控制CPU中断。定时器每申请一次中断，CPU执行一次中断服务程序，并在中断服务程序中完成一次插补运算并发出进给脉冲。如此连续进行，直至插补完毕。该方法速度控制比较精确，控制速度不会因为不同计算机主频的不同而改变，所以在很多数控系统中被广泛应用。

加减速控制目的：

1.保证在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡

2.为了保证加工质量

在启动或速度突然升高时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；当速度突降时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小数据采样法进给速度控制和加减速控制前加减速控制插补前的加减速控制，对合成速度—编程指令速度F进行控制后加减速控制插补后的加减速控制，对各运动分别进行控制1.稳定速度和瞬时速度fs——稳定速度，mm/minT——插补周期，msF——指令速度，mm/minK——速度系数，包括快速倍率、切削进给倍率，调节范围在0~200%之间稳定状态：fi=

fs加速（减速）状态：

fi<

fs(或fi>

fs）前加减速控制2.线性加减速处理设进给速度为F(mm/min)，加速到F所需时间为t(ms)，则加（减）速度为加速时，系统每插补一次都要进行稳定速度、瞬时速度和加速处理。当上一个插补周期的稳定速度fs小于当前稳定速度fs时，则要加速，每加速一次，瞬时速度为

新的瞬时速度fi+1参加插补计算，对各坐标轴进行分配。

当上一个插补周期稳定速度fs大于当前稳定速度fs时，则要减速。减速时，首先计算出减速区域长度S，当稳定速度fs和设定的加速度确定后，S可由下式求得减速时，Si<S，则设置减速状态标志，开始减速。减速时瞬时速度为：若要提前一段距离开始减速，需预先设置提前量△S后加减速控制1.指数加减速控制

目的——启动或停止时速度突变为随时间按指数规律上升或下降。加速时匀速时减速时2.直线加减速控制算法a.加速过程

若输入速度Vc与输出速度Vi-1差值大于KL时，即Vc-Vi-1>KL，则，

Vi=Vi-1+KLb.加速过渡过程

输入速度Vc大于输出速度Vi-1，但差值小于KL时，

0<Vc-Vi-1<KL改变输出速度，使其与输入相等：Vi=Vcc.匀速过程

Vi=Vi-1

d.减速过渡过程

输入速度Vc小于输出速度Vi-1，但差值小于KL时，

0<Vi-1-Vc<KL则Vi=Vce.减速过程

若输入速度Vc与输出速度Vi-1差值大于KL时，即Vc-Vi-1>KL，则，

Vi=Vi-1-KL名称原理插补公式特点数字脉冲乘法器比例乘法Sx=mxSy=my结构简单；易实现空间直线插补；但精度不高，进给速度波动大；不易实现曲线插补逐点比较法区域判别第1象限直线插补：Fij≥0时，走+x,Fi+1,j=Fij-yeFij<0时，走+y,Fi,j+1=Fij+xe（其中xe,ye为终点坐标）第1象限逆圆弧插补：Fij≥0时，走-x,Fi+1,j=Fij-2xi+1Fij<0时，走+y,Fi,j+1=Fij+2yi+1速度比较平稳；可实现直线、圆弧、椭圆、抛物线、双曲线等二次曲线的插补；精度较高（误差一般在一个脉冲当量以内）数字积分法（DDA）数字累加直线：x=∫xedty=∫yedt（xe,ye为终点坐标）圆弧：x=-∫ydty=∫xdt椭圆：x=-∫a2ydt（a,b分别为长短轴）y=∫b2xdt双曲线：x=∫a2ydty=∫b2xdt抛物线：x=∫a2dty=∫2xdt功能易扩展；可方便实现二次曲线及空间直线的插补;也能实现指数函数等曲线插补；但进给速度波动较大，误差亦较大；自动刀偏计算实现起来不如逐点比较法方便数据采样插补法时间分割算法多样；共同特点是弦线逼近；程序设计较容易，多用于位置采样控制系统数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐