模塊2CNC工作原理

1、數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3模塊模塊二二、 CNC裝置工作原理裝置工作原理 數(shù)控加工程序的輸入數(shù)控加工程序的輸入 數(shù)控加工程序的預(yù)處理數(shù)控加工程序的預(yù)處理 輪廓插補(bǔ)原理輪廓插補(bǔ)原理 位置控制原理位置控制原理 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-32.1 數(shù)控加工程序的輸入數(shù)控加工程序的輸入 數(shù)控加工程序的輸入，就是把已經(jīng)編數(shù)控加工程序的輸入，就是把已經(jīng)編制好的數(shù)控加工程序，通過(guò)輸入裝置輸入制好的數(shù)控加工程序，通過(guò)輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，供其存儲(chǔ)和執(zhí)行。到數(shù)控系統(tǒng)中，供其存儲(chǔ)和執(zhí)行。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 一、一、 輸入裝置輸入裝置 數(shù)控程序，可以存

2、儲(chǔ)在磁盤(pán)、穿孔數(shù)控程序，可以存儲(chǔ)在磁盤(pán)、穿孔紙帶等數(shù)控加工程序的外部存儲(chǔ)介質(zhì)。紙帶等數(shù)控加工程序的外部存儲(chǔ)介質(zhì)。根據(jù)數(shù)控加工程序的外部存儲(chǔ)介質(zhì)不同，根據(jù)數(shù)控加工程序的外部存儲(chǔ)介質(zhì)不同，可以選用不同的輸入裝置輸入程序。?？梢赃x用不同的輸入裝置輸入程序。常用的輸入裝置有用的輸入裝置有MDI鍵盤(pán)、紙帶閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、紙帶閱讀機(jī)、串行通信接口、以太網(wǎng)接口等。串行通信接口、以太網(wǎng)接口等。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 1.MDI鍵盤(pán)鍵盤(pán) MDI鍵盤(pán)是手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（鍵盤(pán)是手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（Manual Dada InputMDI）鍵盤(pán)的簡(jiǎn)稱(chēng)）鍵盤(pán)的簡(jiǎn)稱(chēng)。鍵盤(pán)鍵盤(pán)有兩種類(lèi)型：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。有

3、兩種類(lèi)型：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 編碼鍵盤(pán)使用方便，常用作微機(jī)鍵盤(pán)編碼鍵盤(pán)使用方便，常用作微機(jī)鍵盤(pán)等。等。 非編碼鍵盤(pán)，其硬件上僅提供鍵盤(pán)的非編碼鍵盤(pán)，其硬件上僅提供鍵盤(pán)的行和列的矩陣，其按鍵識(shí)別、譯碼等工作行和列的矩陣，其按鍵識(shí)別、譯碼等工作由軟件來(lái)完成。因此鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用由軟件來(lái)完成。因此鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中。靈活，廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖示為圖示為4行行4列非編碼式鍵盤(pán)，其工作原理列非編碼式鍵盤(pán)，其工作原理是采用逐行加低電平的辦法，判斷有無(wú)鍵鈕按下。是采用逐行加低電平的辦

4、法，判斷有無(wú)鍵鈕按下。鍵8765 V行0列0列2列1543210行1行20111101111010 1 1 11 1 0 11 0 1 1 “0”行0,行1,行2,行3 列0,列1,列2，列3表2.1 按鍵一覽表11101 1 1 0“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“A”“B”“C”“D”“E”“F”數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖中，鍵盤(pán)信號(hào)與圖中，鍵盤(pán)信號(hào)與AT89C51單片機(jī)單片機(jī)的的P1口相連接，行口相連接，行03的信號(hào)由的信號(hào)由P1.0P1.3輸出，而列輸出，而列03的信號(hào)由鍵盤(pán)反饋給的信號(hào)由鍵盤(pán)反饋給單片機(jī)的單片機(jī)的P1.4P1.7輸入，供單片

5、機(jī)判斷。輸入，供單片機(jī)判斷。在軟件上，單片機(jī)是分二步進(jìn)行查詢(xún)的，在軟件上，單片機(jī)是分二步進(jìn)行查詢(xún)的，即：即： （1）檢測(cè)有無(wú)鍵鈕按下。）檢測(cè)有無(wú)鍵鈕按下。 （2）分析哪一個(gè)鍵鈕按下。）分析哪一個(gè)鍵鈕按下。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖圖2.2 讀鍵盤(pán)程序流程圖讀鍵盤(pán)程序流程圖 否否是去鍵分析是開(kāi)始是否該行有鍵按下嗎？各行都查完？輸入列數(shù)據(jù)逐行加低電平有鍵按下嗎？輸入列數(shù)據(jù)使各行L1L6為低電平軟件程序流程圖如圖軟件程序流程圖如圖2.2所示。所示。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 2.紙帶閱讀機(jī)圖紙帶閱讀機(jī)圖 紙帶閱讀機(jī)是用來(lái)讀入以穿孔紙帶紙帶閱讀機(jī)是用來(lái)讀入以穿孔紙

6、帶為介質(zhì)的零件程序。為介質(zhì)的零件程序。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：體積大，存儲(chǔ)量小，在使用過(guò)程體積大，存儲(chǔ)量小，在使用過(guò)程中紙帶有磨損，可靠性低，已逐漸被淘中紙帶有磨損，可靠性低，已逐漸被淘汰。汰。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 3.串行通信接口串行通信接口 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都帶有標(biāo)準(zhǔn)串行通信現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都帶有標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，能夠方便地與微型計(jì)算機(jī)相連，接口，能夠方便地與微型計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)零件程序、參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)零件程序、參數(shù)的傳送。的傳送。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 在串行通信中，廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是在串行通信中，廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是RS232C標(biāo)準(zhǔn)。它

7、是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。它是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)頒布的數(shù)據(jù)通信推薦標(biāo)淮。頒布的數(shù)據(jù)通信推薦標(biāo)淮。RS是推薦是推薦標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(Recommended Standard)的英文縮寫(xiě)，的英文縮寫(xiě)，232C是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，該標(biāo)推定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，該標(biāo)推定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的連接信之間的連接信號(hào)的含義及其電壓信號(hào)規(guī)范等參數(shù)。號(hào)的含義及其電壓信號(hào)規(guī)范等參數(shù)。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3微型計(jì)算機(jī)or數(shù)控系統(tǒng)Modem公共電話網(wǎng)電話線微型計(jì)算機(jī)Modem電話線DTEDCEDTEDCERS-232C接口RS-232C接口圖2.3 遠(yuǎn)程數(shù)

8、據(jù)通信系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)or數(shù)控系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)DTEDTERS-232C接口圖2.4 零Modem數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 RS一一232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用25根插針根插針的的DB型連接器，并定義了其中的型連接器，并定義了其中的21個(gè)插個(gè)插針的功能。在微機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)中，針的功能。在微機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)中，RS-232C接口有接口有25針和針和9針兩種，實(shí)際只使用針兩種，實(shí)際只使用其中其中8針引腳，各引腳功能及對(duì)應(yīng)關(guān)系也針引腳，各引腳功能及對(duì)應(yīng)關(guān)系也列于表列于表2.2中。中。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3表表2.2 常用的常用的RS-232C引腳及其功

9、能引腳及其功能 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 數(shù)控系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)串行通信時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)串行通信時(shí)，根據(jù)其根據(jù)其RS-232C接口所用連接器不同，接口所用連接器不同，有有3種連接形式，如圖種連接形式，如圖2.5所示。圖中實(shí)所示。圖中實(shí)線必須連接，虛線的連接與否，可根據(jù)線必須連接，虛線的連接與否，可根據(jù)通信雙方的傳輸控制（握手）方式而定。通信雙方的傳輸控制（握手）方式而定。當(dāng)采用當(dāng)采用RTS/CTS握手時(shí)，虛線必須連接；握手時(shí)，虛線必須連接；當(dāng)采用同步字符當(dāng)采用同步字符XON/XOFF（11H/13H）握手時(shí)，虛線可以不連。握手時(shí)，虛線可以不連。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理

10、與應(yīng)用2022-2-3圖2.5 RS-232C接口連接形式 1232 07645TxD132672 05425-pinShieldRxDDTRGNDDSRRTSCTS25-pin12345678RxD132672 0549-pinShieldTxDDTRGNDDSRRTSCTS25-pin1325678RxD132654879-pinTxDDTRGNDDSRRTSCTS9-pin4數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.6 異步串行傳輸?shù)母袷?異步串行傳輸?shù)母袷饺鐖D異步串行傳輸?shù)母袷饺鐖D2.6所示。所示。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 在進(jìn)行計(jì)算機(jī)與在進(jìn)行計(jì)算機(jī)與CNC

11、控制器連線時(shí)，控制器連線時(shí)，連接電纜一般要求是帶屏蔽的雙絞線電連接電纜一般要求是帶屏蔽的雙絞線電纜，計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)之間的通信距離纜，計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)之間的通信距離一般能達(dá)到一般能達(dá)到30m，如果通信距離較長(zhǎng)，如果通信距離較長(zhǎng)，可在計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的可在計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的RS232C接頭接頭上分別加裝遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)模塊，此時(shí)通信距上分別加裝遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)模塊，此時(shí)通信距離可增加到離可增加到110km。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 在計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床之間進(jìn)行串行通在計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床之間進(jìn)行串行通信時(shí)，需要在微機(jī)上運(yùn)行專(zhuān)門(mén)的軟件，如信時(shí)，需要在微機(jī)上運(yùn)行專(zhuān)門(mén)的軟件，如PCIN、Multi-DN

12、C等，大多數(shù)等，大多數(shù)CADCAM集成軟件系統(tǒng)也都直接提供傳輸模塊。集成軟件系統(tǒng)也都直接提供傳輸模塊。 在進(jìn)行通信時(shí)，需要對(duì)這些軟件和數(shù)在進(jìn)行通信時(shí)，需要對(duì)這些軟件和數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行串行通信參數(shù)設(shè)置。這些參數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行串行通信參數(shù)設(shè)置。這些參數(shù)包括：設(shè)備（包括：設(shè)備（RTS/CTS、XON/XOFF）、）、波特率波特率(Baud Rate)、奇偶校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)(Parity)、數(shù)、數(shù)據(jù)位據(jù)位(Data bits)和停止位和停止位(Stop bits)等。如西等。如西門(mén)子門(mén)子802S系列數(shù)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)串行連接系列數(shù)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)串行連接時(shí)，參考表時(shí)，參考表2.3參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)

13、控原理與應(yīng)用2022-2-3表2.3 RS-232C接口通信參數(shù)表 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 二、數(shù)控加工程序輸入過(guò)程二、數(shù)控加工程序輸入過(guò)程 通過(guò)輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)中通過(guò)輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的程序段，一般先存放在的程序段，一般先存放在MDI鍵盤(pán)緩沖鍵盤(pán)緩沖器或零件程序緩沖器中，器或零件程序緩沖器中， 然后再根據(jù)控然后再根據(jù)控制要求將其傳送到零件程序存儲(chǔ)器中，制要求將其傳送到零件程序存儲(chǔ)器中，或者直接送譯碼執(zhí)行?；蛘咧苯铀妥g碼執(zhí)行。 零件程序輸入過(guò)零件程序輸入過(guò)程如圖程如圖2.7所示。所示。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.7 零件程序輸入過(guò)程 譯

14、碼處理零件程序緩沖器MDI緩沖器閱讀機(jī)串行通信口上位計(jì)算機(jī) 穿孔紙帶零件程序存儲(chǔ)器MDI鍵盤(pán)零件程序數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 1. 輸入工作方式輸入工作方式 在自動(dòng)譯碼執(zhí)行零件程序時(shí)，在自動(dòng)譯碼執(zhí)行零件程序時(shí)， 根據(jù)譯碼根據(jù)譯碼程序段的來(lái)源不同，程序段的來(lái)源不同， 有如圖所示的四種工作有如圖所示的四種工作方式。方式。 DNC計(jì)算機(jī)零件程序緩沖器譯碼處理(d)(c)MDI鍵盤(pán)MDI緩沖器譯碼處理(b)零件程序存儲(chǔ)器零件程序緩沖器譯碼處理(a)譯碼處理零件程序存儲(chǔ)器零件程序緩沖器紙帶 圖圖2.8 輸入工作方式輸入工作方式 (a) 紙帶工作方式；紙帶工作方式； (b) 存儲(chǔ)器工作

15、方式；存儲(chǔ)器工作方式； (c) 鍵盤(pán)工作方式；鍵盤(pán)工作方式； (d) DNC工作方式工作方式 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-31） 紙帶工作方式紙帶工作方式 在此工作方式下，在此工作方式下， 按下按下“啟動(dòng)啟動(dòng)”按按鈕后紙帶機(jī)開(kāi)始工作，鈕后紙帶機(jī)開(kāi)始工作， 一邊將紙帶上的一邊將紙帶上的零件程序逐段讀到零件程序緩沖器中，零件程序逐段讀到零件程序緩沖器中， 一邊從緩沖器中讀出，一邊從緩沖器中讀出， 連續(xù)自動(dòng)譯碼執(zhí)連續(xù)自動(dòng)譯碼執(zhí)行，行， 直到程序結(jié)束。直到程序結(jié)束。 2） 存儲(chǔ)器工作方式存儲(chǔ)器工作方式 工作時(shí)用鍵盤(pán)命令調(diào)出零件存儲(chǔ)器中工作時(shí)用鍵盤(pán)命令調(diào)出零件存儲(chǔ)器中指定的零件程序，指定的

16、零件程序， 逐段裝入零件程序緩逐段裝入零件程序緩沖器中供譯碼執(zhí)行，沖器中供譯碼執(zhí)行， 直到程序結(jié)束。直到程序結(jié)束。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 3） DNC工作方式工作方式 D N C 是 直 接 數(shù) 字 控 制是 直 接 數(shù) 字 控 制 ( D i r e c t Numerical Control)的簡(jiǎn)稱(chēng)，的簡(jiǎn)稱(chēng)， 即通過(guò)即通過(guò)RS-232C串行接口與上位微型計(jì)算機(jī)相連，串行接口與上位微型計(jì)算機(jī)相連， 用用微機(jī)中的零件程序直接控制機(jī)床的加工過(guò)微機(jī)中的零件程序直接控制機(jī)床的加工過(guò)程，程， 一般用于有較長(zhǎng)程序的復(fù)雜零件和模一般用于有較長(zhǎng)程序的復(fù)雜零件和模具的加工。具的加工。

17、4） 鍵盤(pán)工作方式鍵盤(pán)工作方式 鍵盤(pán)工作方式又叫鍵盤(pán)工作方式又叫MDA方式或方式或MDI方式，方式， MDA是手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入自動(dòng)執(zhí)行是手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入自動(dòng)執(zhí)行（Manual Data input Automatic）的英文縮）的英文縮寫(xiě)寫(xiě),可以直接用鍵盤(pán)輸入程序段，并立即執(zhí)可以直接用鍵盤(pán)輸入程序段，并立即執(zhí)行。通常用于機(jī)床的調(diào)整。行。通常用于機(jī)床的調(diào)整。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 2. 零件程序的存儲(chǔ)編碼零件程序的存儲(chǔ)編碼 在穿孔紙帶或數(shù)控裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)在穿孔紙帶或數(shù)控裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，零件程序的字母、數(shù)字和各種符器中，零件程序的字母、數(shù)字和各種符號(hào)是以二進(jìn)制代碼來(lái)表示的，這種二

18、進(jìn)號(hào)是以二進(jìn)制代碼來(lái)表示的，這種二進(jìn)制代碼稱(chēng)為零件程序的編碼。零件程序制代碼稱(chēng)為零件程序的編碼。零件程序編碼又可分為外碼和內(nèi)碼。編碼又可分為外碼和內(nèi)碼。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 （1）外碼）外碼 外碼是零件程序的外部存儲(chǔ)外碼是零件程序的外部存儲(chǔ)編碼，紀(jì)錄在紙帶等介質(zhì)上。國(guó)際上制編碼，紀(jì)錄在紙帶等介質(zhì)上。國(guó)際上制定了定了ISO和和EIA兩種標(biāo)準(zhǔn)格式。兩種標(biāo)準(zhǔn)格式。 （2）內(nèi)碼）內(nèi)碼 內(nèi)碼是零件程序在數(shù)控裝置內(nèi)碼是零件程序在數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)代碼。為簡(jiǎn)化后續(xù)程序的處內(nèi)部的存儲(chǔ)代碼。為簡(jiǎn)化后續(xù)程序的處理，在理，在CNC內(nèi)部應(yīng)以統(tǒng)一的編碼格式存內(nèi)部應(yīng)以統(tǒng)一的編碼格式存放，而不應(yīng)再分

19、放，而不應(yīng)再分ISO碼和碼和EIA碼。通?？纱a。通?？砂凑瞻凑誂SC代碼格式存放，也可以根據(jù)代碼格式存放，也可以根據(jù)情況，由情況，由CNC研制者自行定義內(nèi)碼格式。研制者自行定義內(nèi)碼格式。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3表2.4 常用數(shù)控代碼及其內(nèi)碼 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 例如零件程序段：例如零件程序段：N05 G90 G01 X106 Y-60 F46 M05 LF 如圖如圖2.9所示，假設(shè)該程序段采用所示，假設(shè)該程序段采用ISO代碼記錄在穿孔紙帶上，輸入代碼記錄在穿孔紙帶上，輸入CNC裝置后裝置后存儲(chǔ)在以存儲(chǔ)在以2000H單元為首地址的內(nèi)存緩沖區(qū)單元為首地

20、址的內(nèi)存緩沖區(qū)中。根據(jù)表中。根據(jù)表2.4中外碼與內(nèi)碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)中外碼與內(nèi)碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可將該程序段轉(zhuǎn)換成內(nèi)碼存儲(chǔ)在零件系，可將該程序段轉(zhuǎn)換成內(nèi)碼存儲(chǔ)在零件程序緩沖器中，存儲(chǔ)內(nèi)容如表程序緩沖器中，存儲(chǔ)內(nèi)容如表2.5所示。這所示。這一轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過(guò)程是由輸入中斷服務(wù)軟件一轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過(guò)程是由輸入中斷服務(wù)軟件來(lái)完成的。在此過(guò)程中，還要?jiǎng)h除無(wú)效代來(lái)完成的。在此過(guò)程中，還要?jiǎng)h除無(wú)效代碼，并進(jìn)行代碼校驗(yàn)。碼，并進(jìn)行代碼校驗(yàn)。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.9 穿孔紙帶 NX10G09G501 0Y-6 0 F 4 6 M0 5 LF6數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3表2.5

21、 零件程序的存儲(chǔ)信息 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-32.2 數(shù)控加工程序的預(yù)處理數(shù)控加工程序的預(yù)處理 數(shù)控加工程序的數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要包數(shù)控加工程序的數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要包括：數(shù)控加工程序的譯碼、運(yùn)動(dòng)軌跡的刀括：數(shù)控加工程序的譯碼、運(yùn)動(dòng)軌跡的刀補(bǔ)計(jì)算和速度處理三個(gè)部分。補(bǔ)計(jì)算和速度處理三個(gè)部分。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 一、數(shù)控加工程序的譯碼一、數(shù)控加工程序的譯碼 所謂譯碼，就是將輸入的數(shù)控加工程序段所謂譯碼，就是將輸入的數(shù)控加工程序段按一定規(guī)則翻譯成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，并按按一定規(guī)則翻譯成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，并按約定的格式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖器約定的格式存放在指定的譯

22、碼結(jié)果緩沖器中。中。 譯碼工作主要包括代碼識(shí)別和功能代碼的譯碼工作主要包括代碼識(shí)別和功能代碼的解釋兩大部分。解釋兩大部分。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 1. 代碼識(shí)別代碼識(shí)別 在在CNC系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 代碼識(shí)別由軟件代碼識(shí)別由軟件完成。完成。 代碼識(shí)別程序按順序逐個(gè)讀取字代碼識(shí)別程序按順序逐個(gè)讀取字符，符， 與各個(gè)文字碼的內(nèi)碼相比較。與各個(gè)文字碼的內(nèi)碼相比較。 若相若相等，等， 則說(shuō)明輸入了該字符，則說(shuō)明輸入了該字符， 于是系統(tǒng)設(shè)于是系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志或?qū)⒆址D(zhuǎn)給相應(yīng)的譯碼處置相應(yīng)標(biāo)志或?qū)⒆址D(zhuǎn)給相應(yīng)的譯碼處理子程序；理子程序； 如果不是內(nèi)碼表中規(guī)定的文如果不是內(nèi)碼表中規(guī)定的

23、文字碼，字碼， 則說(shuō)明程序有錯(cuò)，則說(shuō)明程序有錯(cuò)， 于是系統(tǒng)置出于是系統(tǒng)置出錯(cuò)標(biāo)志并返回主程序。錯(cuò)標(biāo)志并返回主程序。 代碼識(shí)別程序的代碼識(shí)別程序的流程圖如圖流程圖如圖2.10所示。所示。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.10 代碼識(shí)別程序流程圖 返回LF段結(jié)束，置譯碼完成標(biāo)志出錯(cuò)標(biāo)志？20H字符無(wú)法識(shí)別，置出錯(cuò)標(biāo)志20H10H首字符不是功能碼，置出錯(cuò)標(biāo)志13HY代碼譯碼子程序12HX代碼譯碼子程序11HG代碼譯碼子程序10HN代碼譯碼子程序查內(nèi)碼表？從零件緩沖器讀取一個(gè)字符譯碼開(kāi)始數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 2. 功能碼的譯碼功能碼的譯碼 功能碼譯碼子程序?qū)⒐?/p>

24、能碼后續(xù)的功能碼譯碼子程序?qū)⒐δ艽a后續(xù)的數(shù)字碼進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換，數(shù)字碼進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換， 然后送到該功能然后送到該功能碼指定的譯碼結(jié)果緩沖器單元中。碼指定的譯碼結(jié)果緩沖器單元中。 如果如果數(shù)字碼位數(shù)不夠，數(shù)字碼位數(shù)不夠， 則認(rèn)為程序出錯(cuò)，則認(rèn)為程序出錯(cuò)， 并并置出錯(cuò)標(biāo)志。置出錯(cuò)標(biāo)志。 例如，例如， N代碼譯碼子程序代碼譯碼子程序的流程圖如圖的流程圖如圖2.11所示。所示。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.11 N代碼譯碼子程序流程圖 數(shù)字個(gè)數(shù)少于2位，置出錯(cuò)標(biāo)志位數(shù)加一：i1i出口10Hi2？將壓縮BCD碼存到N代碼指定的單元將已讀出的2個(gè)數(shù)字碼拼成1個(gè)壓縮BCD碼暫存該數(shù)字碼查內(nèi)碼

25、表？從零件緩沖器讀取一個(gè)字符N位數(shù)清零：0i入口10HNYY數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3表2.6 譯碼結(jié)果緩沖器格式 3. 譯碼結(jié)果緩沖器的格式譯碼結(jié)果緩沖器的格式數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 表中，一般功能碼只占一個(gè)單元，而對(duì)于用二進(jìn)表中，一般功能碼只占一個(gè)單元，而對(duì)于用二進(jìn)制數(shù)表示的各坐標(biāo)值等則要占用兩個(gè)單元。另外，考制數(shù)表示的各坐標(biāo)值等則要占用兩個(gè)單元。另外，考慮到某些慮到某些G代碼、代碼、M代碼不能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)程序段代碼不能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)程序段中，如中，如G00、G01、G02、G03和和G33，是不可能同時(shí)在，是不可能同時(shí)在同一個(gè)程序段中出現(xiàn)的，

26、否則編程出錯(cuò)。因此，沒(méi)有同一個(gè)程序段中出現(xiàn)的，否則編程出錯(cuò)。因此，沒(méi)有必要為每一個(gè)必要為每一個(gè)G代碼（或代碼（或M代碼）準(zhǔn)備一個(gè)單元。可將代碼）準(zhǔn)備一個(gè)單元?？蓪⑺鼈兎炙鼈兎諫A、GB、GC四組，把互斥的四組，把互斥的G代碼（或代碼（或M代代碼）歸為一組，如表碼）歸為一組，如表2.8所示。這樣不僅能縮小緩沖區(qū)所示。這樣不僅能縮小緩沖區(qū)的容量，還能查出編程錯(cuò)誤。除的容量，還能查出編程錯(cuò)誤。除G代碼和代碼和M代碼需要分代碼需要分組外，其余的功能代碼均只有組外，其余的功能代碼均只有種格式，它的地址在種格式，它的地址在內(nèi)存中是可以指定的。內(nèi)存中是可以指定的。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3

27、表2.7 常用G代碼、 M代碼的分組 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 4. 譯碼過(guò)程譯碼過(guò)程 圖圖2.12是零件程序譯碼過(guò)程示意圖，是零件程序譯碼過(guò)程示意圖， 這里假設(shè)譯碼結(jié)果緩沖器的起始地址是這里假設(shè)譯碼結(jié)果緩沖器的起始地址是4000H。 譯碼軟件首先從零件程序緩沖譯碼軟件首先從零件程序緩沖器中讀入一個(gè)字符，器中讀入一個(gè)字符， 判斷出該字符是該判斷出該字符是該程序段的第一個(gè)功能碼程序段的第一個(gè)功能碼N， 設(shè)標(biāo)志后接設(shè)標(biāo)志后接著讀取下一個(gè)字符，著讀取下一個(gè)字符， 判斷是數(shù)字碼判斷是數(shù)字碼0。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.12 零件程序譯碼過(guò)程示意圖 程序IS

28、O碼N(4EH)0(30H)5(35H)G(47H)9(39H)0(30H)G(47H)0(30H)1(B1H)X(D8H)1(B1H)0(30H)6(36H)Y(59H)-(2DH)6(36H)0(30H)F(C6H)4(B4H)6(36H)M(4DH)0(30H)5(35H)LF(0AH)內(nèi)存地址2000H2001H2002H2003H2004H2005H2006H2007H2008H2009H200AH200BH200CH200DH200EH2010H2011H2012H2013H2014H2015H2016H2017H200FH內(nèi)碼10H00H05H11H09H00H11H00H01H

29、12H01H00H06H13H21H00H18H04H06H19H00H05H20H06H地址碼NXYZIJKFSTMAMBMCGAGBGC內(nèi)存地址4000H4001H4002H4003H4004H4005H4006H4007H4008H4009H400AH400BH400CH400DH400EH4010H4011H4012H4013H4014H4015H4016H4017H400FH譯碼結(jié)果零件程序緩沖器譯碼結(jié)果緩沖器05H6AH00HC4HFFH00H00H00H00H00H00H00H00H2EH00H03H01HFFH05H00H01H00H90HE8H數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用20

30、22-2-3 由于由于N后面應(yīng)該是后面應(yīng)該是2位的位的BCD碼，故碼，故再讀取一個(gè)字符，判斷是數(shù)字碼再讀取一個(gè)字符，判斷是數(shù)字碼5，將它，將它們拼裝成壓縮們拼裝成壓縮BCD碼，并存入譯碼結(jié)果碼，并存入譯碼結(jié)果緩沖器緩沖器N代碼對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元代碼對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元4000H中。中。再取下一個(gè)字符是再取下一個(gè)字符是G代碼，同樣先設(shè)立代碼，同樣先設(shè)立相應(yīng)標(biāo)志，接著分兩次取出相應(yīng)標(biāo)志，接著分兩次取出G代碼后面代碼后面的二位數(shù)碼的二位數(shù)碼(90)，判別出是屬于，判別出是屬于GC組，組，則在譯碼結(jié)果緩沖器中則在譯碼結(jié)果緩沖器中GC對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元元4017H置入置入“90H”即可。即可。數(shù)控原理與應(yīng)

31、用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 繼續(xù)再讀入下一個(gè)字符仍是繼續(xù)再讀入下一個(gè)字符仍是G代碼，并根代碼，并根據(jù)其后的數(shù)字據(jù)其后的數(shù)字(01)判斷出應(yīng)屬于判斷出應(yīng)屬于GA組，這樣只組，這樣只要在要在GA對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元中置入對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元中置入“01H”即可；即可；接著讀入的代碼是接著讀入的代碼是X代碼和代碼和Y代碼及其后緊跟代碼及其后緊跟的坐標(biāo)值，這時(shí)需將這些坐標(biāo)值內(nèi)碼進(jìn)行拼接，的坐標(biāo)值，這時(shí)需將這些坐標(biāo)值內(nèi)碼進(jìn)行拼接，并轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，同時(shí)檢查無(wú)誤后即將其存并轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，同時(shí)檢查無(wú)誤后即將其存入入X或或Y對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元之中。如此重復(fù)進(jìn)行，對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元之中。如此重復(fù)進(jìn)行，一直讀到結(jié)束字符一直讀

32、到結(jié)束字符LF后，才進(jìn)行有關(guān)的結(jié)束后，才進(jìn)行有關(guān)的結(jié)束處理，并返回主程序。對(duì)于程序段中沒(méi)有出現(xiàn)處理，并返回主程序。對(duì)于程序段中沒(méi)有出現(xiàn)的功能碼，則保留其初始結(jié)果。的功能碼，則保留其初始結(jié)果。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 二、刀具補(bǔ)償原理二、刀具補(bǔ)償原理 在編寫(xiě)零件加工程序時(shí)，一般按照零在編寫(xiě)零件加工程序時(shí)，一般按照零件輪廓要求決定零件程序中坐標(biāo)尺寸。在件輪廓要求決定零件程序中坐標(biāo)尺寸。在數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工時(shí)，CNC系統(tǒng)控制的是系統(tǒng)控制的是刀具中心（或基準(zhǔn)點(diǎn)）軌跡，靠刀具的刀刀具中心（或基準(zhǔn)點(diǎn)）軌跡，靠刀具的刀尖或刀刃外緣來(lái)實(shí)現(xiàn)切削。因此，必須根尖或刀刃外緣來(lái)實(shí)

33、現(xiàn)切削。因此，必須根據(jù)刀具的形狀、尺寸等對(duì)刀具中心位置進(jìn)據(jù)刀具的形狀、尺寸等對(duì)刀具中心位置進(jìn)行偏置，將編程零件軌跡變換為刀具中心行偏置，將編程零件軌跡變換為刀具中心軌跡，從而保證刀具按其中心軌跡移動(dòng)，軌跡，從而保證刀具按其中心軌跡移動(dòng)，能夠加工出所要求的零件輪廓。這種變換能夠加工出所要求的零件輪廓。這種變換的過(guò)程就稱(chēng)之為刀具補(bǔ)償，也叫刀具偏置。的過(guò)程就稱(chēng)之為刀具補(bǔ)償，也叫刀具偏置。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償以及刀具磨損量的補(bǔ)償，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)償以及刀具磨損量的補(bǔ)償，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)床與刀具，需要考慮

34、的補(bǔ)償形式也不一樣，如床與刀具，需要考慮的補(bǔ)償形式也不一樣，如圖圖2.13所示。所示。OZXABBArFXOZFL1XrL2L1FZO(a)(b)(b) 圖2.13 刀具補(bǔ)償原理 (a) 銑刀； (b) 鉆頭； (c) 車(chē)刀 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 1. 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度補(bǔ)償 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償可以在不改變零件程序的情況下隨時(shí)補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度補(bǔ)償可以在不改變零件程序的情況下隨時(shí)補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度尺寸的變化。刀具長(zhǎng)度尺寸的變化。 1） 銑床、銑床、 鉆床刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償鉆床刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 一般用一把標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀頭作為刀具中心控制點(diǎn)，一般用一把標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀頭作為刀具中心控制點(diǎn)， 將這把刀具定為

35、零長(zhǎng)度刀具。將這把刀具定為零長(zhǎng)度刀具。 如果加工時(shí)用到長(zhǎng)度不一樣如果加工時(shí)用到長(zhǎng)度不一樣的刀具，的刀具， 則要進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。則要進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 刀偏值等于所用刀具與刀偏值等于所用刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀具的長(zhǎng)度差值。標(biāo)準(zhǔn)刀具的長(zhǎng)度差值。 用用G43、 G44指令指定偏置方向，指令指定偏置方向， 其中其中G43為正向偏置，為正向偏置， G44為負(fù)向偏置，為負(fù)向偏置， G40為取消偏置，為取消偏置， 如圖如圖2.14所示。所示。 銑床刀補(bǔ)的計(jì)算公式為銑床刀補(bǔ)的計(jì)算公式為 ZS=ZPL 使用使用G43指令時(shí)用加號(hào)，指令時(shí)用加號(hào)， G44指令時(shí)用減號(hào)。指令時(shí)用減號(hào)。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-

36、2-3 圖2.14 銑床刀偏情況 (a) 標(biāo)準(zhǔn)刀具G40； (b) 負(fù)向偏置G43； (c) 正向偏置G43 LL(a)(c)(b)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.15 鉆床刀補(bǔ)坐標(biāo)計(jì)算 LP(XP, YP, ZP)ZXOS(XS, YS, ZS)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 另外， 也可以把刀具長(zhǎng)度的測(cè)量基準(zhǔn)面作為刀具中心， 則每一把銑刀、 鉆頭都要進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償才能加工出正確的零件表面。 如圖2.15所示， 設(shè)鉆床編程坐標(biāo)點(diǎn)P（XP， YP， ZP）， 鉆頭長(zhǎng)度為L(zhǎng)， 建立刀補(bǔ)后的坐標(biāo)點(diǎn)在S（XS， YS， ZS）， 則有計(jì)算公式： XS=XP YS=YP

37、ZS=ZP+L 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 2） 車(chē)床刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償車(chē)床刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 車(chē)床的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償是對(duì)車(chē)床的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償是對(duì)X、 Z平面的坐標(biāo)軸實(shí)施的。平面的坐標(biāo)軸實(shí)施的。 通常以刀架參考通常以刀架參考點(diǎn)（也可用標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀尖）作為刀具點(diǎn)（也可用標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀尖）作為刀具中心控制點(diǎn)，中心控制點(diǎn)， 進(jìn)行進(jìn)行X、 Z兩個(gè)方向的長(zhǎng)兩個(gè)方向的長(zhǎng)度補(bǔ)償。度補(bǔ)償。 如圖如圖2.16所示，所示， 設(shè)編程坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)編程坐標(biāo)點(diǎn)為為P（XP， ZP），）， 車(chē)刀長(zhǎng)度為車(chē)刀長(zhǎng)度為L(zhǎng)X、 LZ， 刀架參考點(diǎn)坐標(biāo)為刀架參考點(diǎn)坐標(biāo)為F（XF， ZF），）， 則刀則刀補(bǔ)計(jì)算公式為補(bǔ)計(jì)算公式為 XF=XP+

38、LX ZF=ZP+LZ數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.16 車(chē)床刀補(bǔ)計(jì)算 ZXOLXPFLZ這里，忽略了刀具圓弧半徑補(bǔ)償，認(rèn)為是理想刀尖。這里，忽略了刀具圓弧半徑補(bǔ)償，認(rèn)為是理想刀尖。實(shí)際上，刀尖處總是存在圓弧的，要想正確地實(shí)現(xiàn)零件加實(shí)際上，刀尖處總是存在圓弧的，要想正確地實(shí)現(xiàn)零件加工，除了進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償外，還需進(jìn)行刀具圓弧半徑補(bǔ)償。工，除了進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償外，還需進(jìn)行刀具圓弧半徑補(bǔ)償。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 2. 刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償 在連續(xù)輪廓加工過(guò)程中，在連續(xù)輪廓加工過(guò)程中， 由于刀具總有由于刀具總有一定的半徑，一定的半徑， 例如銑刀的半徑或線切割機(jī)

39、例如銑刀的半徑或線切割機(jī)的鉬絲半徑等。的鉬絲半徑等。 如果不考慮刀具半徑讓刀如果不考慮刀具半徑讓刀具中心按編程軌跡運(yùn)動(dòng)，具中心按編程軌跡運(yùn)動(dòng)， 則加工出來(lái)的零則加工出來(lái)的零件輪廓就會(huì)偏離圖紙要求。件輪廓就會(huì)偏離圖紙要求。 例如，在編制數(shù)控車(chē)床加工程序時(shí)，通例如，在編制數(shù)控車(chē)床加工程序時(shí)，通常將刀尖看作是一個(gè)點(diǎn)。然而在實(shí)際應(yīng)用常將刀尖看作是一個(gè)點(diǎn)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高刀具壽命和降低加工表面的中，為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度，一般是將車(chē)刀刀尖磨成半徑約為粗糙度，一般是將車(chē)刀刀尖磨成半徑約為0.41.6mm的圓弧，如的圓弧，如2.17所示。這樣，如所示。這樣，如果仍以理論刀尖點(diǎn)果仍以

40、理論刀尖點(diǎn)P來(lái)編程，數(shù)控系統(tǒng)控制來(lái)編程，數(shù)控系統(tǒng)控制P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，而切削時(shí)，實(shí)際起作用的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，而切削時(shí)，實(shí)際起作用的切削刃是圓弧的各切點(diǎn)，這勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生加切削刃是圓弧的各切點(diǎn)，這勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生加工表面的形狀誤差。工表面的形狀誤差。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.17 刀具半徑補(bǔ)償 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 因此，在進(jìn)行實(shí)際加工之前，操作因此，在進(jìn)行實(shí)際加工之前，操作者必須將車(chē)刀、銑刀或鉬絲的半徑作為者必須將車(chē)刀、銑刀或鉬絲的半徑作為刀偏參數(shù)輸入到刀偏參數(shù)輸入到CNC系統(tǒng)中。并由零件系統(tǒng)中。并由零件程序的編程人員根據(jù)刀具的行進(jìn)方向以程序的編程人員根據(jù)刀

41、具的行進(jìn)方向以及刀具與工件之間的相對(duì)位置，在零件及刀具與工件之間的相對(duì)位置，在零件程序中用程序中用G41、G42指令指定偏置方向。指令指定偏置方向。CNC系統(tǒng)就能夠根據(jù)零件程序和輸入的系統(tǒng)就能夠根據(jù)零件程序和輸入的刀具半徑值進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算，使刀具半徑值進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算，使刀具中心偏移零件輪廓表面一個(gè)刀具半刀具中心偏移零件輪廓表面一個(gè)刀具半徑值，自動(dòng)地加工出符合圖紙要求的零徑值，自動(dòng)地加工出符合圖紙要求的零件。這種偏移就稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償，如件。這種偏移就稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償，如圖圖2.18所示。所示。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.18 刀具半徑補(bǔ)償 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控

42、原理與應(yīng)用2022-2-3 圖中，要求加工的零件輪廓為圖中，要求加工的零件輪廓為ABCDEFGHIJA，起刀點(diǎn)在起刀點(diǎn)在01處，經(jīng)過(guò)刀具半徑補(bǔ)償處理后，獲得如處，經(jīng)過(guò)刀具半徑補(bǔ)償處理后，獲得如虛線所示的刀具中心軌跡，其中虛線所示的刀具中心軌跡，其中O1A1為刀補(bǔ)建立為刀補(bǔ)建立段，段，A2Ol為刀補(bǔ)撤消段為刀補(bǔ)撤消段,其它各段均為刀補(bǔ)進(jìn)行段。其它各段均為刀補(bǔ)進(jìn)行段。（1）刀補(bǔ)方向）刀補(bǔ)方向 為了規(guī)范零件編程，為了規(guī)范零件編程，ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)?shù)毒哐鼐帢?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)?shù)毒哐鼐幊誊壽E前進(jìn)方向左側(cè)行進(jìn)時(shí)，稱(chēng)為左刀補(bǔ)，用程軌跡前進(jìn)方向左側(cè)行進(jìn)時(shí)，稱(chēng)為左刀補(bǔ)，用G41表示；反之，沿編程軌跡前進(jìn)方向右側(cè)行進(jìn)時(shí)

43、，稱(chēng)表示；反之，沿編程軌跡前進(jìn)方向右側(cè)行進(jìn)時(shí)，稱(chēng)為右刀補(bǔ)，用為右刀補(bǔ)，用G42表示；當(dāng)取消刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，表示；當(dāng)取消刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，用以用以G40表示。如圖表示。如圖2.19所示。所示。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3補(bǔ)償量刀具旋轉(zhuǎn)方向前進(jìn)方向(a)左刀補(bǔ)G41補(bǔ)償量刀具旋轉(zhuǎn)方向前進(jìn)方向(b)右刀補(bǔ)G42圖2.19 刀補(bǔ)方向數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 （2）刀補(bǔ)的執(zhí)行過(guò)程）刀補(bǔ)的執(zhí)行過(guò)程 在實(shí)際輪廓加工過(guò)程中，刀具半徑補(bǔ)償在實(shí)際輪廓加工過(guò)程中，刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過(guò)程分為刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的進(jìn)行和刀的執(zhí)行過(guò)程分為刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的進(jìn)行和刀補(bǔ)的撤消三個(gè)步驟。補(bǔ)的撤消三

44、個(gè)步驟。 刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)建立 刀具由起刀點(diǎn)接近工件刀具由起刀點(diǎn)接近工件(圖圖2.18中中O1A1段段)過(guò)程中，執(zhí)行過(guò)程中，執(zhí)行G41（或（或G42）指令建立刀補(bǔ)，）指令建立刀補(bǔ)，刀具中心逐漸偏離編程軌跡，當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)刀具中心逐漸偏離編程軌跡，當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)A時(shí)，時(shí)，正好偏離一個(gè)刀具半徑的距離。正好偏離一個(gè)刀具半徑的距離。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)進(jìn)行 刀補(bǔ)建立后，刀具中心始終垂直偏離編刀補(bǔ)建立后，刀具中心始終垂直偏離編程軌跡一個(gè)刀具半徑的距離，靠刀刃外緣加工程軌跡一個(gè)刀具半徑的距離，靠刀刃外緣加工零件輪廓。零件輪廓。 刀補(bǔ)撤消刀補(bǔ)撤消 零件加工完畢后，刀具撤離工件，回零

45、件加工完畢后，刀具撤離工件，回到起刀點(diǎn)到起刀點(diǎn)(圖圖2.18中中A2O1段段)的過(guò)程中，執(zhí)行的過(guò)程中，執(zhí)行G40指令，刀具逐漸回位。指令，刀具逐漸回位。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 （3）刀具半徑補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型）刀具半徑補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型 一般的一般的CNC系統(tǒng)，所能控制的加工軌跡系統(tǒng)，所能控制的加工軌跡僅限于直線和圓弧，前后兩段編程軌跡間共有僅限于直線和圓弧，前后兩段編程軌跡間共有四種連接形式，即直線與直線相接四種連接形式，即直線與直線相接(L-L)、直線、直線與圓弧相接與圓弧相接(L-C)、圓弧與直線相接、圓弧與直線相接(C-L)、圓弧、圓弧與圓弧相接與圓弧相接(C-C

46、)。根據(jù)兩輪廓段交點(diǎn)處在工件。根據(jù)兩輪廓段交點(diǎn)處在工件側(cè)的夾角側(cè)的夾角的不同，直線過(guò)渡的刀具半徑補(bǔ)償可的不同，直線過(guò)渡的刀具半徑補(bǔ)償可以分為以下三種轉(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型。以分為以下三種轉(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 18003600，縮短型過(guò)渡； 9001800，伸長(zhǎng)型過(guò)渡； 00 900，插入型過(guò)渡； 角度稱(chēng)為轉(zhuǎn)接角，其變化范圍為 00 3600，角的約定如圖2.20所示，為兩個(gè)輪廓段轉(zhuǎn)接處工件一側(cè)的夾角。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.20 轉(zhuǎn)接角示意圖 (a) G41時(shí)； (b) G42時(shí) (a)(b)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3

47、在刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過(guò)程的三個(gè)步驟中，在刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過(guò)程的三個(gè)步驟中，均有可能遇到上述三種轉(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型。下面僅均有可能遇到上述三種轉(zhuǎn)接過(guò)渡類(lèi)型。下面僅以直線接直線以直線接直線(L-L)為例，加以說(shuō)明。其他為例，加以說(shuō)明。其他L-C、C-L、C-C的情況讀者自行分析。的情況讀者自行分析。 圖圖2.21所示，是所示，是LL刀補(bǔ)建立過(guò)程中刀補(bǔ)建立過(guò)程中三種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形式。圖三種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形式。圖2.22所示，是所示，是LL刀補(bǔ)進(jìn)行過(guò)程中三種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形刀補(bǔ)進(jìn)行過(guò)程中三種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形式。圖式。圖2.23所示，是所示，是LL刀補(bǔ)撤銷(xiāo)過(guò)程中三種刀補(bǔ)撤銷(xiāo)過(guò)程中三種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形式。轉(zhuǎn)接過(guò)

48、渡的原則是：保轉(zhuǎn)接類(lèi)型的過(guò)渡形式。轉(zhuǎn)接過(guò)渡的原則是：保證零件輪廓接近編程輪廓，確保轉(zhuǎn)接處的工藝證零件輪廓接近編程輪廓，確保轉(zhuǎn)接處的工藝性，刀具緊貼工件輪廓。性，刀具緊貼工件輪廓。數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.21 刀補(bǔ)建立示意圖 (a) 縮短型； (b) 伸長(zhǎng)型； (c) 插入型 (a)(b)(c)SG42rG42rrSSSSrrrSG42r數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.22 刀補(bǔ)進(jìn)行示意圖 (a) 縮短型； (b) 伸長(zhǎng)型； (c) 插入型rSrrrrrrrSSS(a)(b)(c)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.23 刀補(bǔ)撤消示

49、意圖 (a) 縮短型； (b) 伸長(zhǎng)型； (c) 插入型G42rSG40G40G42rSSrrSrSSG40G42r(a)(b)(c)r數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 4） 刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠?jì)算刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算的主要工作是計(jì)算各刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算的主要工作是計(jì)算各種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值，種轉(zhuǎn)接類(lèi)型的轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值， 即根據(jù)相鄰編程即根據(jù)相鄰編程輪廓段的起止點(diǎn)坐標(biāo)值判斷轉(zhuǎn)接類(lèi)型，輪廓段的起止點(diǎn)坐標(biāo)值判斷轉(zhuǎn)接類(lèi)型， 調(diào)用相調(diào)用相應(yīng)的計(jì)算程序計(jì)算出轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值。應(yīng)的計(jì)算程序計(jì)算出轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值。 通過(guò)下面通過(guò)下面的分析，的分析， 將推導(dǎo)出判斷依據(jù)和轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算將推導(dǎo)出判

50、斷依據(jù)和轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式，公式， 從而可以了解刀具補(bǔ)償計(jì)算軟件的工作從而可以了解刀具補(bǔ)償計(jì)算軟件的工作過(guò)程。過(guò)程。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 （1） 矢量分析。矢量分析。 為了判斷轉(zhuǎn)接類(lèi)型，為了判斷轉(zhuǎn)接類(lèi)型， 引入矢量的引入矢量的概念，概念， 包括方向矢量和刀具半徑矢量。包括方向矢量和刀具半徑矢量。 （a）方向矢量）方向矢量: 指與運(yùn)動(dòng)方向一指與運(yùn)動(dòng)方向一致的單位矢量，致的單位矢量， 用用 id表示。表示。 方向矢量的方向矢量的求法又分直線和圓弧兩種情況求法又分直線和圓弧兩種情況, 如圖如圖2.24所示。所示。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.24 方向

51、矢量的定義 (a) 直線； (b) 圓弧(X0, Y0)|R|Xl(X, Y)YlOBAYBXYY2YlXllAY1O X1X2X(b)(a)l數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 對(duì)圖2.24(a)所示直線AB， 設(shè)起點(diǎn)為A(X1， Y1)， 終點(diǎn)為B(X2， Y2)， 則對(duì)應(yīng)的矢量AB可表示為2122121212)()()()(YYYXABjYYiXXAB矢量長(zhǎng)度為 其比值 jYYXXjXXiYYXXXXYYXXjYYiXXABAB21221212212212122122121212)()()()()()()()()(數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 是長(zhǎng)度為1個(gè)單位，

52、 方向與AB一致的矢量， 稱(chēng)為直線AB的方向矢量， 記為ld矢量。 令jYiXlYYXXYYYYYXXXXXlldll2122121221221212)()()()(則有 其中, Xl、 Yl分別為ld矢量在兩坐標(biāo)軸上的投影分量。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圓弧的方向矢量是指圓弧上某一動(dòng)點(diǎn)(X， Y)的切線方向上的單位矢量， 進(jìn)一步又分順圓和逆圓兩種情況。 如圖2.24(b)所示， 圓心為(X0， Y0) ， 圓弧上的動(dòng)點(diǎn)為(X， Y) ， 圓弧半徑為R， 則有RXXYRYYXGRXXYRYYXGllll0000)(03)(02）逆園時(shí)（）順園時(shí)（數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)

53、用2022-2-3 現(xiàn)若規(guī)定順圓(G02)時(shí)R0， 逆圓(G03)時(shí)R0， 即RRR（順圓） （逆圓） 則可獲得圓弧上任一點(diǎn)的方向矢量及投影分量為 RYYXjYiXlllld0數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 刀具半徑矢量刀具半徑矢量: 指垂直于編程軌指垂直于編程軌跡，跡， 且大小等于刀具半徑值，且大小等于刀具半徑值， 方向指向方向指向刀具中心的矢量，刀具中心的矢量， 用用rd表示。表示。 如圖如圖2.25所示，所示， 設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于于X軸的傾角為軸的傾角為， 直線直線AB的方向矢量的方向矢量為為ld=Xli+Ylj， 刀具半徑為刀具半徑為r， 刀具半刀具半徑矢量為

54、徑矢量為rd=Xdi+Ydj， 根據(jù)圖中幾何關(guān)系根據(jù)圖中幾何關(guān)系可推得可推得 sin=Yl cos=Xl數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 現(xiàn)規(guī)定左刀補(bǔ)現(xiàn)規(guī)定左刀補(bǔ)(G41)時(shí)時(shí)r0， 右刀補(bǔ)右刀補(bǔ)(G42)時(shí)時(shí)r0， 即即rrr （左刀補(bǔ)） （左刀補(bǔ)） 進(jìn)一步可推得刀具半徑矢量投影分量與直線方向矢量進(jìn)一步可推得刀具半徑矢量投影分量與直線方向矢量投影分量之間的關(guān)系式為投影分量之間的關(guān)系式為ldldrXYrYX數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.25 刀具半徑矢量與方向矢量 (a) 左刀補(bǔ)； (b) 右刀補(bǔ)XXlXdOAYdYlYBrdlYYlYdAOXlXdXBlrd(

55、b)(a)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3（2） 轉(zhuǎn)接類(lèi)型的判別。 由轉(zhuǎn)接類(lèi)型的定義可以看出， 它與轉(zhuǎn)接角有著直接的關(guān)系， 如圖2.26所示。 OOX1A(X0, Y0)B(X1, Y1)221C(X2, Y2)YXYA(X0, Y0)212C(X2, Y2)1B(X1, Y1)(a)(b) 圖2.26 轉(zhuǎn)接類(lèi)型判別 (a) 左刀補(bǔ)時(shí)； (b) 右刀補(bǔ)時(shí) 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.26中， 設(shè)直線輪廓AB與BC相接， 其中 ld1=Xl1i+Yl1j=cos1i+sin1j ld2=Xl2i+Yl2j=cos2i+sin2j 左刀補(bǔ)時(shí) =180+（2-1）

56、 cos=cos180+（2-1）=-cos（ 2-1 ）sin=sin180+（ 2-1 ）=-sin（ 2-1 ） 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 右刀補(bǔ)時(shí) 0011)sgn(rrr(左刀補(bǔ)G41時(shí)) (右刀補(bǔ)G42時(shí)) 則無(wú)論是左刀補(bǔ)還是右刀補(bǔ)， 均有 sin=-sgn（r）sin（2-1）=-sgn（r）（Yl2Xl1-Xl2Yl1） cos=-cos（ 2-1 ）=-（Xl2Xl1+Yl2Yl1） 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 由此可獲得轉(zhuǎn)接類(lèi)型的判別條件為 縮短型條件： 180360， sin0， cos任意， 即 sgn（r）（Yl2Xl1-Xl2Y

57、l1）0 伸長(zhǎng)型條件： 90180， sin0， 且cos0， 即 sgn（ r ）（ Yl2Xl1-Xl2Yl1 ）0且（Xl2Xl1+Yl2Yl1）0 插入型條件： 090， sin0， 且cos0， 即 sgn（ r ）（ Yl2Xl1-Xl2Yl1 ）0且（ Xl2Xl1+Yl2Yl1 ）0數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 (3) 轉(zhuǎn)接點(diǎn)的計(jì)算。 轉(zhuǎn)接點(diǎn)的計(jì)算就是指運(yùn)用矢量方法求出刀補(bǔ)軌跡上的各個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值， 下面以直線接直線為例推導(dǎo)轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式。 圖2.27所示為直線接直線的縮短型刀補(bǔ)建立的情況， 其轉(zhuǎn)接點(diǎn)S(XS， YS)相對(duì)于點(diǎn)B(X1， Y1)來(lái)講僅相差一

58、個(gè)刀具半徑矢量， 則有數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 OB=X1i+Y1j r=-rYl2i+rXl2j OS= OB +rd=(X1-rY12)i+(Y1+rX12)j=XSi+YSj 因此有 XS=X1-rY12 YS=Y1+rX12 左刀補(bǔ)撤消的情況與此類(lèi)似。 數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.27 直線接直線縮短型刀補(bǔ)建立時(shí)的轉(zhuǎn)接點(diǎn)計(jì)算 YOXB(X1, Y1)rdS(Xs, Ys)A(X0, Y0)數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 圖2.28所示為直線接直線的縮短型刀補(bǔ)進(jìn)行的情況， 設(shè)編程輪廓l1和l2的方向矢量分別為 ld1=Xl1i+Yl

59、1j ld2=Xl2i+Yl2j 分別作直線l1和l2的等距線l1和l2，且其間的垂直距離為r，則如果將xOy 坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到B（X1，Y1）后，可求得l1和l2的直線方程為 -Yl1X+Xl1Y=r -Yl2X+Xl2Y=r 聯(lián)立方程組解得 122112122112)()(llllllllllllYXYXrYYYYXYXrXXX數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3圖2.28 直線接直線縮短型刀補(bǔ)進(jìn)行時(shí)的轉(zhuǎn)接點(diǎn)計(jì)算 (a) =180; (b) 180360YOXYOXl1A(X0, Y0)rdrdB(X1, Y1)C(X2, Y2)S(Xs1, Ys1)1l(a)(b)rdB(X1,

60、 Y1)S(Xs, Ys)YXrd2ll21ll12ll2數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 轉(zhuǎn)換到XOY坐標(biāo)系， 并考慮到特殊情況后， 可求得交點(diǎn)S(XS， YS)的坐標(biāo)值如下： 當(dāng)Xl1Yl1-Xl2Yl2=0時(shí)， 對(duì)應(yīng)于圖2.28（a）的情況， 即轉(zhuǎn)接角為=180。 此時(shí) XS1=X1-rXl1 YS1=Y1+rXl1 當(dāng)Xl1Yl1-Xl2Yl20時(shí)， 對(duì)應(yīng)于圖2.28（b）的情況， 即轉(zhuǎn)接角為180360。 此時(shí)1221121112211211)()(llllllSllllllSYXYXrYYYYYXYXrXXXX數(shù)控原理與應(yīng)用數(shù)控原理與應(yīng)用2022-2-3 三、三、 進(jìn)給