数控系统及工作原理

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1、第二章数控系统及工作原理第一节概述1.1数控系统概念数控系统（CNC系统）是借助于计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要求的部分或全部功能，并配有接口电路、伺服驱动装置的一种专用计算机系统。1.2数控系统的基本构成主轴伺服单元数控装置输出设备PLC进给伺服单元机床本体接口电路操作面板输入设备主轴电机进给电机位置检测1.3数控装置的主要工作CNC装置的控制流程信息输入存储译码插补位置控制驱动控制机床预处理电动机位置反馈PLCI/OCNC装置CNC装置的功能简介系统初始化；输入；加工程序的执行；译码、数据处理、插补、位置控制、开关量控制显

2、示；故障检测与诊断第二节数控插补原理在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”。起点终点曲线插补插补实质上是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。目前普遍应用的两类插补方法：1.基准脉冲插补2.数据采样插补所谓逐点比较法，就是每走一步都要和给定轨迹比较一次，根据比较结果来决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向移动,并逐渐趋向终点，刀具所走的轨迹应该和给定轨迹非常相“像”。逐点比较法逐点比较法插补过程

3、可按四个步骤进行：偏差判别；坐标进给；偏差计算；终点判别逐点比较法直线插补逐点比较法圆弧插补逐点比较法——直线插补1.偏差判别2.进给3.偏差计算4.终点判别1.偏差判别XY直线OE的方程：设加工时刀具的瞬时位置为，XY取偏差函数为：XY将F≥0作为同一中情况考虑回到直线插补2.进给（+X）2.进给（+Y）回到直线插补3.偏差计算（F≥0）3.偏差计算（F＜0）F≥0F＜0回到直线插补4.终点判别通常采用插补循环或进给的总步数来判断是否到达终点：每进行一次插补，就对E进行一次减一运算，当E=0时，表明到达终点，插补结束逐点比较法直线插补示

4、例例：用逐点比较法加工第一象限直线OE，终点坐标为E（5，3）解：总步数加工开始时刀具对准在直线OE的起点O处因此，此时F=0直线插补示例（续）偏差判别进给偏差计算终点判别起点12345678练一练直线插补示例（续）XYE（5，3）O加工第一象限直线OE，起点为坐标原点，终点坐标为E（4，3）。试用逐点比较法对该段直线进行插补，并画出插补轨迹。练一练进给一步+x进给一步+y结束第一象限直线插补流程图四个象限的直线插补yxL1L2L3L4用L1、L2、L3、L4分别表示第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限的直线。yxL1F³0L2L3F

5、³0F³0F³0L4F<0F<0F<0F<0进给沿着X轴使X绝对值增大靠近Y轴区域偏差大于零靠近X轴区域偏差小于零进给沿着Y轴使Y绝对值增大四象限直线偏差符号和进给方向偏差判别F≥0F＜0进给第一象限+X+Y第二象限-X+Y第三象限-X-Y第四象限+X-Y偏差计算插补运算时用∣X∣，∣Y∣代替X，Y，偏差符号确定可将其转化到第一象限，动点与直线的位置关系按第一象限判别方式进行判别。开始初始化

6、Xe

7、，

8、Ye

9、∑＝

10、Xe

11、＋

12、Ye

13、F≥0F←F－∣Ye∣F←F＋∣Xe∣∑=0∑＝∑-1沿Xe向走一步Y结束Y沿Ye向走一步NN四象限直线

14、插补流程图逐点比较法——圆弧插补1.偏差判别YXYX将F≥0作为同一中情况考虑2.进给（-X）2.进给（+Y）3.偏差计算（-X）3.偏差计算（+Y）F≥0F＜04.终点判别通常采用插补循环或进给的总步数来判断是否到达终点：每进行一次插补，就对E进行一次减一运算，当E=0时，表明到达终点，插补结束逐点比较法圆弧插补示例例：用逐点比较法加工第一象限逆圆弧AE，起点A(4，1)，终点E(1，4)解：总步数加工开始时刀具对准在圆弧AE的起点A，因此，此时F=0偏差判别进给方向偏差计算坐标值计算终点计算起点123456练一练圆弧插补过程

15、图现欲加工第一象限顺圆弧AB，起点A（0，4），终点B（4，0），试用逐点比较法进行插补。练一练结束第一象限逆圆弧插补流程图四个象限中圆弧插补NR——逆圆弧SR——顺圆弧F≥0F≥0四个象限圆弧进给方向NR1NR2NR3NR4XYSR1SR2SR3SR4XYOO(a)逆圆弧(b)顺圆弧F＜0F＜0NR1NR2NR3NR4XYSR1SR2SR3SR4XYOONR1，NR3，SR2，SR4NR2，NR4，SR1，SR3偏差判别F≥0F<0进给-X+Y+X-Y+X+Y-X-Y偏差计算偏差判别F≥0F<0进给-Y+X+Y-X

16、-Y-X+Y+X偏差计算圆弧插补计算过程CAy跨象限圆弧BX圆弧过象限，即圆弧的起点和终点不在同一象限内若坐标采用绝对值进行插补运算，应先进行过象限判断，当X＝0或Y＝0时过象限将圆弧AC分成