机床设计中CNC系统和曲线设定研究(精品).doc

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1、机床设计中CNC系统和曲线设定研究摘要：本文以机床加工屮cnc系统为资料，提出了机加工屮对机床的设计、改造的一些内容，重点提及了机床中cnc部分单元的模块的利用，机床运动脚线设定和使用相关刀具来提升产品质量的问题。关键词：cnc提升偏置补偿运动进给利用机床对机件加工过程中，要求必须控制到表面粗糙度。改造后机床要求能达到的技术参数必须符合机床的要求。cnc单元，刀具运动坐标和运动曲线都要按照相应的设计执彳亍。刀具偏置补偿也耍在规定的范围之内。1cnc系统的作用cnc（数控机床）是计算机数字控制机床（computernumeric

2、alcontro1）的简称，是一种由程序控制的口动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床执行规定好了的动作，通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件。cnc对机床的坐标运动进行控制。在控制原理上这是位置量控制系统。需要控制的是：几个轴的联动，运动轨迹（加工轮廓）的计算：最重要的是保证运动精度和定位精度（动态的轮廓儿何精度和静态的位置几何精度）；各轴的移动量（mm）；移动速度（mm/分）；移动方向；起/制动过程（加速/降速）;移动的分辨率。现代的cnc系统是纯电气的控

3、制系统。进给轴的移动是由伺服电动机执行的。通常，一个进给轴由一个伺服电动机驱动。电动机由伺服放大器供给动力。伺服放大器的工作由cnc的插补器的分配输出信号控制。2数控机床的组成主机，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置,是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、crt显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、

4、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当儿个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。3机床的运动坐标及进给轴一台机床有几个运动轴执行加工时的切削进给，因此称其为进给轴。机床开机后以机床零点为基准建立了机床

5、的机械坐标系（直角坐标系）。每个轴对应于其中的一个相应的坐标。轴有直线运动的,有回转运动的。国际标准iso对坐标轴的方向与名称是有规定的。根据规定，按直角坐标系右手法则定义各坐标轴，Z轴正方向一般为机床主轴的方向。X、y、z定义为直线运动轴；u、v、W为分别平行于x、y、z的直线运动轴；a.b、c为回转运动轴，分别围绕x、y、z运动，其正方向符合右手螺旋规则。cmc控制时用程序命令x、y、7、u、v>w、a>b、c等指令被控的坐标轴，用数值指令其运动的距离，正负号指令移动方向，f指令运动速度。例如：g0lx120y-300fl

6、OOO；意义是gOl：x轴与y轴协调运动,加工一条直线；xl20,y-300：x轴走120mm；y轴走—300mm；f：进给速度为1000mm/分。4cnc插补与位置控制指令的输出cnc对机床进给轴的控制，是执行事先编制好的加工程序指令。程序指令是按零件的轮廓编制的加工刀具运动轨迹。程序是根据零件轮廓分段编制的。直线运动指令；g02——顺时针圆弧运动指令;g03——逆时针运动圆弧指令；g32(g33)——螺纹加工……但是,在一段加工指令中，只是编写此段的走刀终点。g90gl7g02xlOO.y-200.r50.f500；此段的

7、起点已在前一段编写，就是前段的终点。因此，加工此段时，cnc控制器即计算机处理器只知道该段的起点和终点坐标值。段中的刀具运行轨迹上其它各个点的坐标值必须由处理器计算出来。处理器是依据该段轮廓指令(g02)和起点和终点的坐标值计算的，即必须算出希望加工的工件轮廓，算出在执行该段指令过程中刀具沿x轴和y轴同时移动的中间各点的位置。x轴和y轴的合成运动即形成了刀具加工的工件轮廓轨迹。除此之外，在程序中必须指令运动速度(加工速度),如：f500(mm/min)o在位置计算时,要根据轮廓位置算出对应点的刀具运动方向速度。此例中是分别算出

8、沿x轴各点的对应速度和沿y轴各点的对应速度。实现上述运算的机构称之为插补器。插补器每运算一次称为一个插补周期，一般为8ms；计算复杂型面的插补器使用高速cpu,插补周期可缩短，目前可达2ms。一个程序段分多个插补周期，取决于轮廓形状和轮廓尺寸。执行上例程序段的指令是进行顺时针