数控加工程序输入及预处理

1、刀补建立LTL缩短型LTL伸长型LTL插入型LTC缩短型LTC伸长型LTC插入型刀补进行LTL缩短型LTL伸长型LTL插入型LTC缩短型LTC伸长型LTC插入型刀补进行CTL缩短型CTL伸长型CTL插入型CTC缩短型CTC伸长型CTC插入型刀补撤销LTL缩短型LTL伸长型LTL插入型CTL缩短型CTL伸长型CTL插入型第7次授课：第三节 刀具补偿原理第7次授课：讲授内容 第二章 数控加工程序输入及预处理 第四节 其他预处理第三章 轮廓插补原理 第一节 概述 第二节 逐点比较法 (第一象限直线插补) 数控系统内部的数据预处理是指从数控加工程序输入到插补前的整个过程，它不仅包括译码、诊断、刀具补偿

2、计算，而且还涉及到速度处理、坐标转换以及某些辅助功能的实现等环节。 第7次授课：第四节 其他预处理一、进给速度处理 进给速度直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。 数控加工程序中，常用代码F来指定轮廓加工的进给速度。F需经译码后存入指定的单元供后续的速度处理程序调用。 进给速度控制方法和所采用的插补方法有关。第7次授课：第四节 其他预处理一、进给速度处理1. 脉冲增量插补法的速度处理 脉冲增量插补法一般用在以步进电动机为执行元件的开环数控系统中。各坐标轴的运动速度是通过向该轴步进电动机发送进给脉冲来实现的，而进给脉冲又是通过程编进给速度 F 确定的。第

3、7次授课：第四节 其他预处理一、进给速度处理2.数据采样插补法的速度处理 数据采样插补法一般用在以直流或交流伺服电动机为执行元件的闭环或半闭环数控系统中。各坐标轴的运动速度是通过控制其伺服系统的位移量来实现的，即由一个插补周期内坐标轴的进给量大小来确定。 第7次授课：第四节 其他预处理二、工件零点设置与撤消的处理 数控系统允许编程人员在机床移动部件的运动范围内任意设置工件坐标系，而不必考虑工件坐标系与机床坐标系之间关系。 数控系统专门设置了两条指令来完成上述功能，即用准备功能G92设置工件零点，用准备功能G99撤消G92所设置的零点。 第7次授课：第四节 其他预处理二、工件零点设置与撤消的处理

4、 在加工过程中，CRT显示的坐标位置均是相对工件坐标系的，但在数控系统内部仍以机床坐标系的绝对零点进行坐标位置的计算。这需要一个坐标系转换计算程序来实现。 除了G99可以撤销所设置的工件零点外，回参考点的操作也能撤销由G92所设置的零点。 第7次授课：第四节 其他预处理三、绝对编程与增量编程的处理 绝对编程方式(G90)指描述零件轮廓段的坐标值均采用绝对坐标值，即各轮廓段的终点坐标均为相对工件坐标系零点的绝对值。 增量编程方式(G91)指描述零件轮廓段的坐标值采用增量坐标值，即各轮廓段的终点坐标为相对该轮廓段起点的相对坐标(增量坐标)。第7次授课：第四节 其他预处理第7次授课：第三章内容提要

5、主要介绍了数控系统中各种轮廓插补原理及特点。 对脉冲增量插补法和数据采样插补法的特点进行了对比和概括。 重点介绍了逐点比较法和数字积分法插补的基本原理及实现方法。 简要介绍数据采样法、比较积分法、样条插补法和螺纹加工插补算法等。 第7次授课：第一节 概述 根椐零件图编写出数控加工程序后，通过输入设备将其传送到数控装置内部，然后经过数控系统控制软件的译码和预处理，就开始针对刀具补偿计算后的刀具中心轨迹进行插补运算处理。 第7次授课：第一节 概述 所谓插补就是根据零件轮廓尺寸，结合精度和工艺等方面的要求，在已知刀具中心轨线转接点之间插入若干个中间点的过程，即 “数据点的密化过程”，其对应的算法称为

6、插补算法。 具体来讲，插补的任务是根据进给速度的要求，计算出每段零件轮廓起点和终点之间所插入中间点的坐标。第7次授课：第一节 概述一、脉冲增量插补算法 脉冲增量插补算法是通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一定轮廓形状的算法。其特点是每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量，以单位脉冲的形式输出给步进电动机。第7次授课：第一节 概述一、脉冲增量插补算法 每个单位脉冲对应的坐标轴位移量，称之为脉冲当量，一般用 或BLU表示。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，它决定了数控机床的加工精度。 对于普通数控机床一般取 =0.01mm，比较精密的数控机床可取 = 0.005mm、0.

7、0025mm或0.001mm等。第7次授课：第一节 概述一、脉冲增量插补算法 脉冲增量插补算法简单，仅需几次加法和移位操作就可完成插补运算。属于这类插补的具体算法有： 逐点比较法 数字积分法 数字脉冲乘法器法 最小偏差法 第7次授课：第一节 概述二、数据采样插补算法 数据采样插补算法根据数控加工程序编写的进给速度，先将零件轮廓曲线按插补周期分割为一系列首尾相连的微小直线段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据输出，用以控制伺服系统实现坐标轴进给。 与脉冲增量插补算法相比，数据采样插补算法的结果不再是单个脉冲，而是位置增量的数字量。 第7次授课：第一节 概述二、数据采样插补算法 数据采样插补算

8、法适用于以直流或交流伺服电动机作为执行元件的闭环或半闭环数控系统。 在数据采样插补的数控系统中，每调用一次插补程序，就计算出本次插补周期内各坐标轴的位置增量，据此求得各坐标轴相应的位置，并与采样所获得的实际位置（反馈值）进行比较，从而获得位置跟踪误差。 第7次授课：第一节 概述二、数据采样插补算法 伺服位置控制软件则根据当前的位置误差计算出进给坐标轴的速度，随后输出至驱动装置，通过执行机构带动机床移动部件朝着减小误差的方向运动，以保证整个系统的加工精度。 第7次授课：第二节 逐点比较法 逐点比较法基本思想：在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并

9、根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。 第7次授课：第二节 逐点比较法 逐点比较法每一步均要比较加工点瞬时坐标与规定零件轮廓之间的距离，依此决定下一步的走向，如果加工点走到轮廓外面去了，则下一步要朝着轮廓内部走；如果加工点处在轮廓的内部, 则下一步要向轮廓外面走，以缩小偏差，周而复始，直至全部结束，从而获得一个非常接近于数控加工程序规定轮廓的刀具中心轨迹。第7次授课：第二节 逐点比较法逐点比较法插补的主要特点： 既可实现直线插补，也可实现圆弧插补 插补运算简单直观 插补过程的最大误差不超过一个脉冲当量 输出脉冲均匀，而且输出脉冲速度变化小

10、，调节方便 不易实现两坐标以上的联动插补 在两坐标数控机床中应用较为普遍第7次授课：第二节 逐点比较法逐点比较法插补四个节拍 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别线型约定：直线：L1、L2、L3、L4顺圆：SR1、SR2、SR3、SR4逆圆：NR1、NR2、NR3、NR4第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理) 动点正好在直线上时 动点处于直线下方时 动点处于直线上方时第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理) 取偏差函数：第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理)1)当刀具处在直线下方时(F0)，刀具向Y方向进给。2)当刀具处在直线上方时(F0)，刀具

11、向X方向进给。3)当刀具正好处在直线上(F =0)，约定向X方向进给一步，从而使F0和F =0两种情况统一起来，即F0。第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理) 采用递推算式求取偏差函数值设第i次插补后，偏差函数为1)若Fi0，刀具应向(X)方向进给一步，新动点坐标值为 ,则新偏差函数为2)若Fi0，刀具应向(Y)方向进给一步，新动点坐标值为 ,则新偏差函数为第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理) 综上所述，第象限直线插补的偏差函数与进给方向有以下关系： 1)当Fi0时，刀具向X方向进给，新的偏差函数值为 2)当Fi 0时，刀具向Y方向进给，新的偏差函数值为 第7

12、次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(基本原理)终点判别方法有以下三种 ：(1) 总步长法 (2) 投影法 (3) 终点坐标法 第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(硬件实现) 早期硬件数控系统通过数字逻辑电路实现逐点比较法插补运算，但在现代计算机数控系统中，可以采用软件模拟硬件的控制逻辑实现这种插补运算。 近年来，可使用超大规模数字电路现场可编程逻辑门阵列（FPGA）或复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现插补。FPGA和CPLD最大好处在于保留了硬件电路运算速度快、插补思路清晰的优点，克服了数字电路插补线路灵活性差的缺点。 第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(软件实现) 插 补

13、 软 件 流 程第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(软件实现)例3-1 设某数控系统使用MCS-51系列单片机作为CPU，请用汇编语言编写第象限直线插补运算程序。第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(软件实现) AGAIN：MOV A， 12HJB ACC.7，LOOPACALL FEED_PXACALL SUBFYESJMP DONELOOP： ACALL FEED_PYACALL ADDFXEDONE：ACALL DELAY ACALL STEP_1MOV A， 19HCJNE A， #00H， AGAIN MOV A， 1AHCJNE A， #00H， AGAIN MOV

14、A， 1BHCJNE A， #00H， AGAIN 第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(软件实现)(1) FEED_PX向X轴方向进给一步子程序；(2) FEED_PY向Y轴方向进给一步子程序；(3) SUBFYE修正F（FYeF）子程序；(4) ADDFXE修正F（FXeF）子程序；(5) STEP_1修正（1）子程序；(6) DELAY延时子程序，以保证给定的进给速度。第7次授课：第二节 逐点比较法例3-2 设欲加工第象限的直线，起点在坐标原点，终点为E（3，5）。试用逐点比较法进行插补，并画出插补轨迹。第7次授课：第二节 逐点比较法一、L1插补(插补实例)几点注记： F00(刀具在起点) F0(刀具在终点) 刀具落在刀具中心轨迹上时,偏差函数值为零 如终点处F0，则表明插补过程不正确。第7次授课：第二节 逐点