4数控系统.ppt

1、计算机数控（CNC）系统,第二节 CNC轨迹控制原理,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,第四节 进给速度和加减速控制,第五节 CNC输入输出与通讯功能,第一节 概述,第六节 数控机床用可编程控制器,第一节 概述,一、 CNC系统的构成与功能,1、CNC系统的总体结构,主要由硬件和软件两大部分组成,第一节 概述,第一节 概述,硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。 软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称专用的）计算机操作系统。,第一节 概述,刀库,主轴,X轴,Y轴,Z轴,操作显示单元,机械手,第一节 概述,显示状态/报警 的LED,Fanuc-0ib系统,第一节 概述,CNC

2、功能 框图,第一节 概述,2.CNC控制一般的工作过程,（1）工作原理 通过各种输入方式，接受机床加工零件的各种数据信息，经过CNC装置译码，再进行计算机的处理、运算，然后将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电动机，带动各轴运动。并进行实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。 （2）简要工作过程： 1）输入： 输入内容零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、 手健盘输入，通讯接口输入及连接上级计 算机的DNC接口输入,第一节 概述,2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机能够识别的数据

3、形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。 3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。 4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。 5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。 6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。,第一节 概述,3.CNC控制器功能,微机部分的功能,轴控制功能,CNC系统能控制的轴数以及能同时控制的轴数。,第

4、一节 概述,微机部分的功能,准备功能,用来指令机床的动作方式。包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、米英制转换等指令。准备功能由G00G99共100种。,固定循环功能,将一些典型的加工工序预先编好程序并存储在存储器中，用G代码进行指令。可大大简化编程,第一节 概述,微机部分的功能,辅助功能,主轴速度功能,进给功能,插补功能,刀具功能,刀具补偿功能,自动换刀模拟,显示功能,通讯功能,自诊断功能,人机对话功能,第一节 概述,外部设备部分的功能,操作面板,键盘 显示器 输入设备 外部存储器,机床控制部分功能,位置控制 速度控制 机床状态控制,第一节 概述,二、 CNC的硬

5、件结构,总线式模块化结构的CNC,1. 常规CNC的硬件结构,以单板或专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC,基于通用计算机基础上开发的CNC,32位RISC，数学协处理器，flash存储器等。,专用芯片，体积小。,易于升级，通用性好。,（1） 常规CNC发展的主要形式,第一节 概述,（2）单处理器结构,CPU子系统 存储器子系统 I/O接口子系统 外部存储器,I/O接口,存储卡,第一节 概述,（2）单处理器结构,单微处理器硬件结构图,第一节 概述,（3）多处理器系统结构,结构特点 性能价格比高 采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性 可靠性高 硬件易于组织规模化生产 典型结构 共享总线结构 共享

6、存储器结构,第一节 概述,共享总线结构 结构与仲裁 主模块与从模块 总线仲裁及其方式：串行方式和并行方式 串行总线仲裁方式：优先权的排列是按链接位置确定。 并行总线仲裁方式：专用逻辑电路，优先权编码方案 模块之间的通讯：公共存储器 总线：STD bus （支持8位和16位字长） Multi bus （型支持16位字长，型支持32位字长） S-100 bus （可支持16位字长） VERSA bus （可支持32位字长） VME bus （可支持32位字长）,第一节 概述,串行总线仲裁连接方式,第一节 概述,第一节 概述,共享存储器结构,第一节 概述,共享总线和共享存储器型结构,第一节 概述,多

7、通道结构 通道结构（Channel Structure），即两种以上程序的并行处理。,第一节 概述,CPU子系统的实现,通用微处理器 单片微计算机 位片式逻辑芯片 8、16、32、64位,CNC系统中计算机的实现,通用处理器,单片机,专用芯片,第一节 概述,存储器子系统的实现,存储器的分类,随机存储器（RAM）：SRAM、DRAM、FRAM,只读存储器（ROM）：PROM、EPROM、EEPROM、FLASH,8、16、32、64位,DRAM,FLASH,SD卡,第一节 概述,I/O接口子系统的实现,集成在CPU内部 专门实现I/O功能的芯片 专门的硬件模块,第一节 概述,（1）开放式数控系统

8、的产生 随着科技的发展和生产的需求，需要一种灵活（功能可组、可扩展、可添加）的开放式数控系统，打破当前的“封闭式的”数控系统。 体系开放化定义（IEEE）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其它的系统应用进行互操作的系统。 开放式数控系统特点： 系统构件（软件和硬件）具有标准化(Standardization)与多样化( Diversification)和互换(Interchangeability)的特征 允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成构造，应该是可移植的和透明的；,1. 开放式CNC的硬件结构,第一节 概述,（2）开放体系结构CNC的优点 向未来技术开

9、放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； 标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗； 向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品； 可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力

10、。,第一节 概述,（3）开放式数控装置的概念结构,第一节 概述,（4）国内外开放式数控系统的研究进展 几大研究计划 美国：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和OMAC(Open Modular Architecture Controller)计划 欧共体：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)计划 日本：OSEC(Open System Environment for Controller)计划 华中I型基于IPC的C

11、NC开放体系结构 航天I型CNC系统基于PC的多机CNC开放体系结构,第一节 概述,三、CNC的软件结构,1.CNC中软、硬件界面与数据转换,第一节 概述,实例（数据转换流程）,XA1 YA1 FA1,XB0 YB0 XB1 YB1 XBA YBA,LX LY L cos cos L,L% L1 X3 Y3 X2 Y2,G01 Xe Ye F,第一节 概述,实例（数据转换示意）,R,Xe，Ye,编程直线,实际刀具轨迹,第一节 概述,实例（位置控制数据转换）,第一节 概述,2. CNC中软、硬件界面与数据转换,（1）系统软件的组成：（管理和控制） 管理部分：输入、I/O处理、通讯、显示、诊断以及

12、加工程序的编制管理等程序。 控制部分：译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等软件。 管理方式：单微处理机数控系统：前后台型和中断型的软件结构。多微处理机数控系统：将微处理机作为一个功能单元,第一节 概述,（2） 多任务并行处理 1）CNC装置的多任务性,CNC装置软件任务分解 软件任务的并行处理,第一节 概述,VS,VS,2）并行处理 并行处理： 是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以 上性质相同或不相同的工作。并行处理的优点是提高了运行速度。 并行处理的分类： “资源重复”，“时间重叠”和“资源共享”。 资源共享： 根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备

13、。 时间重叠： 根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用 同一套设备的几个部分。,第一节 概述,资源分时共享并行处理（对单一资源的系统） 在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共享”并行处理技术。 资源分时共享在规定的时间长度（时间片）内，根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。 “资源分时共享”的技术关键： 其一：各任务的优先级分配问题。 其二：各任务占用CPU的时间长度，即 时间片的分配问题。,第一节 概述,第一节 概述,资源分时共享技术的特征,在任何一个时刻只有一个任务占用CPU； 在一个时间片（如8ms或16ms）内，CP

14、U并行地执行了两个或两个以上的任务。 因此，资源分时共享的并行处理只具有宏观上的意义，即从微观上来看，各个任务还是逐一执行的。,第一节 概述,并发处理和流水处理（对多资源的系统）,在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程度，可采 用以下两种并行处理技术： 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上同时执行 并发处理； 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。,第一节 概述,流水处理技术的涵义,流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大的任务分成若干个子任务(任务的分法与资源重复的多少有关)，这些小任务是彼此关

15、系的，然后按一定的顺序安排每个资源执行一个任务，就象在一条生产线上分不同工序加工零件的流水作业一样。,第一节 概述,流水处理技术示意图,第一节 概述,并发处理和流水处理的特征,在任何时刻（流水处理除开始和结束外）均有两个或两个以上的任务在并发执行。 并发处理和流水处理的关键是时间重叠，是以资源重复的代价换得时间上的重叠，或者说以空间复杂性的代价换得时间上的快速性。,第一节 概述,并行处理中的信息交换和同步 在CNC装置中信息交换主要通过各种缓冲区来实现。 各缓冲区数据交换和更新的同步是靠同步信号指针来实现的。,CNC装置通过缓冲区交换信息框图,第一节 概述,数控系统软件功能的实现,系统总控程序

16、,初始化部分,译码程序,插补运算程序,伺服控制程序,系统自检程序,输入输出管理程序,接受命令环节,命令分析,返回环节,零件加工程序的编辑程序,机床手工控制程序,第一节 概述,3.常规CNC的软件结构,前后台型,前台程序：是一个中断服务程序，实现插补、位置控制及机床逻辑等实时功能 后台程序：是一个循环运行的程序，实现输入译码、数据处理及管理等功能。,中断驱动型：除初始化外，系统软件各种任务模块分别安排在不同级别的中断程序中，其管理功能通过各级中断程序之间的相互通信来解决。,第二节 CNC的轨迹控制原理,N3G01X-45000Y-75000F150,伺服进给系统,脉冲当量,相对于每个脉冲信号，

17、机床移动部件的位移， 常见的有：0.01mm 0.005mm 0.001mm,第二节 CNC的轨迹控制原理,插补的定义,是一个数据密集化的过程。数控系统根据输入的基本数据（直线起点、终点坐标，圆弧圆心、起点、终点坐标、进给速度等）运用一定的算法，自动的在有限坐标点之间形成一系列的坐标数据，从而自动的对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹分析，以满足加工精度的要求。,数学模型：直线、圆弧、二次曲线、螺旋线、自由曲线等,要求：实时性好，算法误差小、精度高、速度均匀性好,第二节 CNC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,一、轨迹控制算法的要求和类别,1. 对插补算法的要求,对插补所需的

18、输入数据最少。 插补理论误差要满足精度要求。 沿插补路线或插补矢量的合成进给速度要满足轮廓表面粗糙度一致性和工艺要求。 控制联动坐标轴数的能力要强。 插补算法要简单、可靠。,第二节 CNC的轨迹控制原理,2. 插补算法类别,基准脉冲插补法,数据采样插补法,每次插补结束，数控装置输出基准脉冲序列，每个脉冲代表机床移动部件的最小位移，脉冲序列的频率代表了移动部件的速度，而脉冲数量代表了移动部件的位移量。,分为粗、精插补两个阶段。粗插补输出各坐标轴增量，精插补根据增量采用基准脉冲插补法，输出脉冲序列,逐点比较法 数字脉冲乘法器 数字积分法 矢量判别法 比较积分法,扩展数字积分法 直线函数法 双数字积

19、分插补法 角度逼近圆弧插补法 二阶递归扩展数字积分法,第二节 CNC的轨迹控制原理,1. 逐点比较法,逐点比较法直线插补,脉冲当量 相对于每个脉冲信号， 机床移动部件的位移， 常见的有：0.01mm 0.005mm 0.001mm,二、数字脉冲增量法插补,第二节 CNC的轨迹控制原理,基本原理,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，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小误差的方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量。,每进给一步需要四个节拍：,坐标进给,偏差判别,新偏差计算,终点比较,第二节 CNC的轨迹控制原理,算法分析（第象限）

20、,P(xi,yj),F0,F0,直线上,直线上方,直线下方,偏差判别函数,偏差判别：,第二节 CNC的轨迹控制原理,算法分析,F0,F0,直线上,直线上方,直线下方,+x或+y方向,+x方向,+y方向,新偏差计算,坐标进给：,+x进给：,+y进给：,第二节 CNC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,算法分析,终点比较 : 用Xe+Ye作为计数器，每走一步对计数器进行减1计算，直到计数器为零为止。,总结:,第二节 CNC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,运算举例（第 象限） 加工直线OA， 起点坐标(0,0), 终点坐标(5,3),第二节 CN

21、C的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,逐点比较法圆弧插补（第象限逆圆弧） 偏差判别,圆弧上,圆弧外,圆弧内,偏差判别函数:,P(x0,y0),F0,F0,圆弧上,圆弧外,圆弧内,新偏差计算,F0,F0,- x或+ y方向,- x方向,+ y方向,P(x0,y0),第二节 CNC的轨迹控制原理,坐标进给,第二节 CNC的轨迹控制原理,终点比较 用(X0-Xe)+(Ye-Y0 )作为计数器，每走一步对计数器进行减1计算，直到计数器为零为止。 总结,第二节 CNC的轨迹控制原理,运算举例（第象限逆圆弧） 加工圆弧AE， 起点(4,3)， 终点(0,5)， E=(4-0)+(5-3)=6,第

22、二节 CNC的轨迹控制原理,逐点比较法总结 判别：判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏差状况。 进给：根据判断结果，控制相应坐标轴的进给方向。 运算：按偏差计算公式重新计算新位置的偏差值。 比较：若已经插补到终点，结束插补计算，否则重复上述过程。,第二节 CNC的轨迹控制原理,逐点比较法象限处理 分别处理,四个象限的直线插补，会有4组计算公式；对于4个象限的逆时针圆弧插补和4个象限的顺时针圆弧插补，会有8组计算公式。,坐标变换法,用第一象限逆圆插补的偏差函数进行第三象限逆圆和第二、四象限顺圆插补的偏差计算，用第一象限顺圆插补的偏差函数进行第三象限顺圆和第二、四象限逆圆插补的偏差计算。,第二节 C

23、NC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,2. 数字积分法（DDA）直线插补,用数字积分的方法计算刀具沿各坐标轴的位移，数字积分法又称数字微分分析（DDA）法.,原理：积分的过程可以用微小量的累加近似：,第二节 CNC的轨迹控制原理,原理：积分的过程可以用微小量的累加近似：,其中，m为累加次数（容量）取为整数，m=02 -1，共2N 次(N为累加器位数)。令t =1,mK =1，则K=1/m=1/2 。,N,N,第二节 CNC的轨迹控制原理,结论：直线插补从始点走向终点的过程，可以看作是各坐标轴每经过一个单位时间间隔，分别以增量kxe（xe / 2 ）及kye （ye / 2 ）同时累

24、加的过程。累加的结果为：,N,N,DDA直线插补：以Xe/2 、Ye/2 （二进制小数，形式上即Xe，Ye）作为被积函数，同时进行积分（累加），N为累加器的位数，当累加值大于2 -1时，便发生溢出，而余数仍存放在累加器中。 积分值=溢出脉冲数代表的值+余数 当两个积分累加器根据插补时钟脉冲同步累加时，用这些溢出脉冲数（最终X坐标接收Xe个脉冲、Y坐标接收Ye个脉冲分别控制相应坐标轴的运动，加工出要求的直线。,N,N,N,第二节 CNC的轨迹控制原理,终点判别 累加次数、即插补循环数是否等于2 可作为DDA法直线插补判别终点的依据。 组成 二坐标DDA直线插补器包括X积分器和Y积分器，每个积分器

25、都由被积函数寄存器JVX（速度寄器）和累加器JRX（余数寄存器）组成。初始时，X被积函数寄存器存Xe， Y被积函数寄存器存Ye。,N,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JR

26、X、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,2,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,3,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，

27、终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,4,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,5,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为

28、JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,6,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,7,第二节 CNC的轨迹控制原理,DDA法直线插补举例 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三

29、位二进制寄存器。,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,8,第二节 CNC的轨迹控制原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,数字积分法（DDA）圆弧插补,由：,令：,则：,圆弧插补时，是对切削点的 当前坐标Xi与Yi的数值 分别进行累加,原理,第二节 CNC的轨迹控制原理,特点,各累加器的初始值为零，各寄存器为起点坐标值； X被寄函数积存器存Yi ,Y 被寄函数积存器存Xi，为动点坐 标； Xi 、Yi在积分过程中，产生进给脉冲X、Y时，要对相 应坐标进行加1或减1的修改； DDA圆弧插补的终点判别要有二个计数器，哪个坐标终点 到了哪个坐标停止积分迭代； 与DDA直线插补

30、一样，JVX、JVY中的值影响插补速度。,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,1,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,2,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,3,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,4,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi

31、,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,5,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,6,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,7,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,1,8,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,

32、1,9,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,10,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,11,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,12,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,13,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，

33、起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,0,0,1,14,DDA法圆弧插补举例,插补第一象限圆弧，起点为（3，0），终点为（0，3）。,Yi,Xi,第二节 CNC的轨迹控制原理,数字增量插补法,数据采样插补的基本原理 粗插补：采用时间分割思想，根据进给速度F和插补周期T，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长L,L=FT(一个插补采样周期的轮廓步长)，然后计算出每个插补周期的坐标增量。 精插补：根据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统完成。 插补周期和检测采样周期 插补周期大于插补运算时间与完成其它实时任务时间之和 ，现代第二节 CNC的轨迹控制原理一般为24m

34、s，有的已达到零点几毫秒。插补周期应是位置反馈检测采样周期 的整数倍。,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,一、 刀具补偿,定义：将编程时工件轮廓数据转换成刀具中心轨迹数据。 种类：长度补偿和半径补偿。,用铣刀铣削工件的轮廓时，刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的实际轮廓。 注意到零件轮廓可能需要粗铣、半精铣和精铣三个工步，由于每个工步加工余量不同，因此它们都有相应的刀心轨迹。 另外刀具磨损后，也需要重新计算刀心轨迹,外轮廓加工时：,使刀具偏移零件外轮廓表面 一个刀具半径值；,内轮廓加工时：,使刀具偏移零件内轮廓表面 一个刀具半径值。,二、 刀具半径补偿,1. 刀具半径补偿的作用,第三节 刀具位置补

35、偿和半径补偿,2.B刀具半径补偿的实现,刀具半径补偿的建立 刀具从原点接近工件，在 原来程序轨迹的基础上伸长 或缩短一个刀具半径值。 G41、G42 刀具补偿进行 在刀具补偿期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。 刀具补偿撤销 刀具补偿撤销用G40。,刀具半径补偿仅指在指定的二维坐标平面内进行,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（1）刀具半径补偿计算,直线刀具半径补偿,由：,偏移量：,刀具实际轨迹：,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（2）圆弧刀具半径补偿,由：,偏移量：,刀具实际轨迹：,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（3）B刀具补偿的不足,B功能刀具半径补偿只根据本段程序进行

36、刀补计算，不能解决程序段之间的过渡问题，编程人员将工件轮廓处理或圆角过渡，即人为地加上过渡圆弧。,VS,VS,A,B,C”,C,B,A,G41,刀具,G42,刀具,编程轨迹,刀具中心轨迹,C,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,3. C功能刀具半径补偿,（1）C刀具补偿的基本设计思想,处理两个程序段间转接（即尖角过渡）的各种情况,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（2）程序段间转接情况,直线与,直线转接,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（2）程序段间转接情况,圆弧与,圆弧转接,直线与,圆弧转接,第三节 刀具位置补偿和半径补偿,（2）程序段间转接情况,实例,第四节 进给速度和加减速控制,一、进给速度计

37、算 开环系统: 速度通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。 速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统: 采用数据采样方法进行插补加工 速度计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长。,第四节 进给速度和加减速控制,VS,VS,（1）开环系统进给速度的计算 脉冲的频率决定进给速度。 （4.7） 为脉冲当量，单位：mm ， 则 （4.8） 两轴联动时，各坐标轴速度为: 合成速度（即进给速度）V为 （4.9）,第四节 进给速度和加减速控制,（2）半闭环和闭环系统的速度计算: 确定一个采样周期的轮廓步长和各坐标轴的进给步长。 直线插补速度计算： a)程序段投影 Lx=xe-x0 Ly=ye-y0 b)直线方向余弦 cos=Lx/L cos=Ly/L c)一个插补周期的步长（