数控技术.doc

二，数控加工程序的编制系统1，数控加工：在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法2，数控编程：从零件图样到制成控制介质的全部过程3，加工程序：按规定的代码及程序格式将零件加工的全部工艺过程，工艺参数，位移数据的方向以及操作步骤等以数字信息保存下来，这部分数字信息即加工程序。4，手工编程的过程：零件图确定加工工艺过程数值计算编写零件加工程序制作控制介质程序校验和试切削等。5，什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用它？答：即地址符可变程序段格式，这种格式具有程序简短，直观，可读性强，易于校验与修改等特点。6，机床坐标系与机床原点：机床坐标系是机床上的固有坐标系，其坐标系和运动方向视机床的种类和结构而定。机床原点：是固有点，不能随意改变。7，工件坐标系：是编程人员在编程时使用的，有编程人员以工件图样上的某一点为原点所建立的坐标系。工件原点：是可以用程序指令设置和改变的。一般来说,工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴相平行,方向也相同，但原点不同。8，对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。换刀点：指刀架转位换刀时的位置。基点：各几何元素间的连接点（直线和圆弧组成的平面轮廓编程时数值计算任务求基点）9，数控机床的坐标系规定：假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的坐标系正方向：以增大工件与刀具之间距离的方向Z坐标：规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z坐标，刀具远离工件的方向为正方向X坐标：水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面 刀具旋转机床，当Z轴水平，从刀具主轴后端向工件方向看，向右方向为X轴正方向 到Z轴垂直，对于单立柱机床，面对刀具主轴箱立柱方向看，向右方向为X轴方向N 程序段序号字G 准备功能字X Y Z 尺寸字F 进给功能字S 主轴转速功能字 T刀具功能字 M 辅助功能字 ；程序段结束符 H/D 补偿值 P/X 暂停时间指令第四章1，数控系统的组成：数控程序，输入输出设备，CNC装置（核心），可编程控制器，主轴驱动程序，进给驱动程序2，CNC装置组成：软件，硬件CNC装置系统软件：由管理软件和控制软件两部分组成。（设计灵活，适应性强，但处理速度较慢）3,CNC装置硬件 (处理速度快，但价格略贵)(粗插补，由软件实现，精插补，由硬件实现）1)单微处理机结构的CNC装置：只有一个中央处理器，采用集中控制，分时处理数控一项任务 由微处理器，存储器，总线，I/O接口，MDI接口，CRT或液晶显示接口，PLC接口，主轴控制，低带阅读机接口，通信接口等组成2)多微处理机结构的CNC装置：由于两个或两个以上的微处理机构成处理部件，处理部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，资源共源。或有两个或两个以上的微处理机结构的功能模块，功能模块之间采用松耦合，有多重操作系统有效地实现并行处理。优点：1运算速度快，性能价格比高2适应性强，扩展容易3可靠性高4硬件易于组织规模生产并行处理：是计算机在同一时刻或同一时间间隙内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作4)CNC装置软件：特点：1多任务并行处理：CNC装置的多任务性；并行处理（资源分时共享并行处理；资源重叠流水处理（资源共享；资源重叠；时间重叠）；并行处理中的信息交换和同步。2实时中断管理（中断类型：（外部中断；内部定时中断；硬件故障中断；程序性中断）中断结构模式（中断型结构模式；前后台型结构模式）4，刀具半径补偿G40 取消刀补 G41 左刀补 G42右刀补 要求数控系统能根据工件轮廓AB和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹执行过程1刀补建立2刀补进行3刀补撤销C功能刀具半径补偿（尖角问题）程偏轨迹转接类型：直线与直线转接；直线与圆弧转接；圆弧与直线转接；圆弧与圆弧转接根据两个程序段轨迹矢量的夹角（锐/钝）和刀具补偿不同：伸长型；缩短性；插入型5，B功能与C功能刀具补偿的差别：B：不能处理尖角过度问题，采用读一段，计算一段，再走一段的控制方法C：能处理尖角过度问题，解决了下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响6，刀具长度补偿：就是工件轮廓按刀具长度的坐标轴上的补偿分量平移五：1数控机床上进行轨迹加工的各种工件，大部分由直线和圆弧构成，因此大多数数控装置都具有直线和圆弧插补功能2插补的算法：1脉冲增量插补（开）2数据采样插补（闭）：时间分割法；扩展DDA法脉冲增量插补：1逐点比较法2数字积分法3比较积分法3逐点比较法（代数运算法/醉步法）基本原理：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差决定下一步刀具移动方向，使刀具向减少误差的方向移动，且只有一个方向移动四个节拍：偏差判别：判别刀具偏离情况，以决定刀具移动方向 坐标进给：根据偏差值确定沿哪个方向进给一步 偏差计算：刀具位置改变，计算新偏差 终点判别：判别刀具是否到达终点直线：F0 +X Fi+1=Fi-ye n=n-1 F0 +Y Fi+1=Fi+xe n=n-1圆弧：F0 -X Fi+1=Fi-2xi+1 n=n-1 +X Fi+1=Fi+2xi+1 FTs插补周期T与位置反馈采样的关系T=nTp(n=0,1,2,3,4,)插补：数控装置根据输入零件轮廓数据，通过计算，把零件轮廓描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标轴发出运动指令，使机床在响应的坐标方向上移动一个单位位移量，将工件加工成所需轮廓形状六 数控机床的伺服系统1 数控机床对伺服系统的要求：1精度高 2快速响应特性好 3调速范围要大 4系统可靠性好 2 分类 用途|功能 （进给驱动系统，主轴驱动系统） 控制原理和有无反馈环节（开环 闭环 半闭环系统）驱动系统执行元件动作原理（电液伺服系统 电气伺服系统）3步进动机：步距角 步距角越小，加工精度越高；是决定开环伺服系统冲当量的重要参数；步距误差：主要由步进电动机齿距制造误差，定子和转子间气隙不均匀以及各相电磁转矩不均匀等因素造成的（它直接影响工作的加工精度以及步进电动机的动态特征）4 数控机床的检测装置：作用：检测各种位移和速度，发送反馈信息，构成闭环控制闭环控制的数控机床的加工精度主要决定于检测系统的精度分辨率：位移检测系统能够测量出最小位移量1）旋转变压器：按工作方式可分为鉴相式，鉴幅式2）感应同步器：按结构特点可分为 直线式，旋转式；按测量方式和所获信号：模拟式，增量式3）光栅（闭）：用于位移/转角的检测 种类：投射光栅，反射光栅形状：圆光栅（角度），长光栅（位移）莫尔条纹特性：1放大作用2平均效应3莫尔条纹的移动4栅距之间的移动4）脉冲编码器：编码盘直接装在旋转轴上，从测出轴的旋转角度，位置，速度 输出信号：电脉冲按编码的方式分为：增量式，绝对值式5，数控机床上使用的检测装置应满足以下要求：1工作可靠，抗干扰性强2使用维护方便，适应机床的工作环境3满足精度，速度和机床工作行程的要求4成本低6提高伺服系统精度的措施：1传动间隙补偿2螺距误差补偿3细分线路步进电动机驱动电路每接受一个指令脉冲，就控制步进电动机转过一个固定的角度，称为步距角。这个固定的角度即对应于工作台移动一个位移值，称为步距。 七数控机床的机械结构1数控机床对结构的要求：高的静，动刚度及良好的抗振性能