《機(jī)床數(shù)控技術(shù) 第4版》課件 李郝林 第3-9章 數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理-自由曲線及曲面的加工

機(jī)床數(shù)控技術(shù)

第一節(jié)概述一、數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1.數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體 2.數(shù)控加工的工藝處理相對嚴(yán)密二、數(shù)控加工工藝處理的主要內(nèi)容 1.選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件的內(nèi)容 2.對被加工零件的圖樣進(jìn)行工藝分析 3.設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序 4.選擇對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置，確定加工路線，刀補(bǔ)。 5.分配數(shù)控加工中的容差。 6.數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理一、選擇數(shù)控加工的零件

1.最適應(yīng)類 1）形狀復(fù)雜，加工精度要求高。 2）用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或者曲面輪廓零件。 3）具有難測量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的內(nèi)腔殼體或者盒型零件。 4）必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸等多工序的零件。第二節(jié)選擇數(shù)控加工的零件及數(shù)控加工的內(nèi)容第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理

2.較適應(yīng)類 1）在通用機(jī)床上加工時(shí)極易受人為因素的干擾，零件價(jià)值高的零件。 2）在通用機(jī)床上加工時(shí)必須制造復(fù)雜的專用工裝的零件。 3）多次更改設(shè)計(jì)后才能定型的零件。 4）通用機(jī)床上加工需要作長時(shí)間調(diào)整的零件。 5）通用機(jī)床加工生產(chǎn)效率很低的零件。 3.不適應(yīng)類 1）生產(chǎn)批量大的零件。 2）裝夾困難的零件。 3）加工余量很不穩(wěn)定。 4）必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。二、選擇數(shù)控加工的內(nèi)容第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理一、分析零件圖樣中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)二、分析構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分三、分析零件定位的基準(zhǔn)的可靠性第三節(jié)數(shù)控加工零件的工藝性分析第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理一、加工工序劃分

在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序。與普通機(jī)床加工相比，加工工序劃分有其自己的特點(diǎn)。第四節(jié)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理2.以粗精加工劃分工序

數(shù)控加工要求工序盡可能集中，常常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，留少量余量精加工，來保證表面質(zhì)量要求。同時(shí)，對一些箱體工件，為保證孔的加工精度，應(yīng)先加工表面而后加工孔。3.按所用刀具劃分工序

數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。1.根據(jù)裝夾定位劃分工序一、走刀路線（加工路線）的確定在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點(diǎn)）相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。

確定加工路線的原則：（1）必須保證被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。第五節(jié)數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理切向切入徑向切入第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理n個(gè)))(1)1(2bananb+-=-+=（黃線長紅線長ba+切入/出段+切入/出段（2）走刀路線盡量短，為了提高生產(chǎn)效率，在確定加工路線時(shí)應(yīng)盡量縮短加

工路線，減少刀具空行程時(shí)間。（3）為了減少編程工作量，還應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，程序段數(shù)量減少，程序短。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)

準(zhǔn)備時(shí)間。

2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。

3）裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。

4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。四、刀具的選擇五、確定對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)六、切削用量的確定二、定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定七、數(shù)控編程的誤差控制第五節(jié)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理八、數(shù)控加工工藝分析實(shí)例

數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動(dòng)卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺(tái)上，其形式根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)可多種多樣。如：通用臺(tái)虎鉗、數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)等。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1．夾具的選擇

數(shù)控機(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意以下兩點(diǎn)：

第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的簡便性和精確性。

2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。2.工件裝夾方法的確定

與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理四、刀具的選擇

工件裝夾方式在機(jī)床確定后，通過確定工件原點(diǎn)來確定了工件坐標(biāo)系，加工程序中的各運(yùn)動(dòng)軸代碼控制刀具作相對位移。例如：某程序開始第一個(gè)程序段為N0010G90G00X100Z20，是指刀具快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)下X=100mmZ=20mm處。究竟刀具從什么位置開始移動(dòng)到上述位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對刀點(diǎn)。

第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理五、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的設(shè)置1．對刀點(diǎn)的定義

在編制程序時(shí)，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是：

1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制。

2）易于找正并在加工過程中便于檢查。

3）引起的加工誤差小。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點(diǎn)作為對刀點(diǎn)。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動(dòng)對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動(dòng)對刀裝置等，以減少對刀時(shí)間，提高對刀精度。

加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時(shí)不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。

第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理2．對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的設(shè)置第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理1．主軸轉(zhuǎn)速的確定

主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計(jì)算公式為：

n=1000v/πD

式中 v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；

n----主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。

計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理六、切削用量的確定第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理2．進(jìn)給速度的確定

進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。

確定進(jìn)給速度的原則：

1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。

2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。

3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。

4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。

3．背吃刀量確定

背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理1.數(shù)控編程的誤差組成

逼近誤差

插補(bǔ)誤差

圓整誤差

程序誤差一般控制在零件公差的1/5~1/10第三章數(shù)控機(jī)床程序編制中的工藝處理七、數(shù)控編程的誤差控制機(jī)床數(shù)控技術(shù)第一節(jié)概述1、操作面板知識(shí)。數(shù)控機(jī)床所提供的各種功能是通過控制面板上的鍵盤操作得以實(shí)現(xiàn)的。因此學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作，需要了解操作面板上各種鍵的使用方法。2、加工準(zhǔn)備知識(shí)。在實(shí)現(xiàn)零件的數(shù)控加工前需對一些加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如刀具補(bǔ)償值、零點(diǎn)偏置值、進(jìn)給率、主軸數(shù)據(jù)等3、程序管理知識(shí)包括程序編輯、復(fù)制、刪除等。4、數(shù)控操作幾種模式的內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)方法的知識(shí)。數(shù)控操作分為手動(dòng)、MDA以及自動(dòng)運(yùn)行三種模式。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的操作面板數(shù)控系統(tǒng)為數(shù)控機(jī)床提供了較完善的遠(yuǎn)硬件資源，以滿足不同數(shù)控機(jī)床的性能要求。數(shù)控機(jī)床的操作可以通過數(shù)控系統(tǒng)提供的人機(jī)對話界面顯示器、CNC面板、機(jī)床數(shù)控操作面板上相關(guān)的遠(yuǎn)硬件、按鍵來有序的操作實(shí)現(xiàn)。對于數(shù)控機(jī)床操作控制的基本要求是必須熟練掌握各個(gè)軟硬件按鍵的功能。并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求正確使用這些按鍵。這樣才能充分利用數(shù)控機(jī)床的功能。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)

控制面板主要實(shí)現(xiàn)：加工程序編寫、坐標(biāo)系、刀具參數(shù)、機(jī)床參數(shù)等設(shè)置，程序、各種參數(shù)、報(bào)警信息顯示等功能。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的操作面板第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)數(shù)控機(jī)床操作面板由進(jìn)給控制鍵、主軸控制鍵、加工方式選擇鍵、急停開關(guān)等組成。在該操作面板上可控制進(jìn)給軸快速進(jìn)給，切削進(jìn)給；控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。控制主軸速度，切削進(jìn)給速度等。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的操作面板第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)機(jī)床可以裝配絕對的或增量的行程測量系統(tǒng)。配備增量行程測量系統(tǒng)的軸在打開控制系統(tǒng)之后必須返回參考點(diǎn)，而配備絕對行程測量系統(tǒng)的軸則不必返回參考點(diǎn)。在增量行程測量系統(tǒng)中，所有的機(jī)床軸必須首先返回參考點(diǎn)，該參考點(diǎn)參照于機(jī)床零點(diǎn)且坐標(biāo)已知。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)機(jī)床一旦斷電后，機(jī)床機(jī)械原點(diǎn)的坐標(biāo)值丟失。故當(dāng)再次接通數(shù)控電源后，操作者必須首先進(jìn)行返回參考點(diǎn)的操作在重復(fù)的加工過程中，返回參考點(diǎn)點(diǎn)可消除進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)累計(jì)誤差。機(jī)床操作過程當(dāng)中遇到急停信號(hào)或超程報(bào)警后，恢復(fù)機(jī)床正常工作時(shí)必須返回參考點(diǎn)的操作。返回參考點(diǎn)的目的第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)1.按下<JOG>鍵2.按下<REF.POINT>鍵。3.選擇待運(yùn)行的軸。4.按下<->或者<+>鍵。所選的軸返回到參考點(diǎn)。如果您按下錯(cuò)誤的方向鍵，則無法進(jìn)行操作，無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如果到達(dá)參考點(diǎn)，在軸旁邊會(huì)顯示一符號(hào)。返回參考點(diǎn)的步驟第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)在加工程序執(zhí)行自動(dòng)運(yùn)行之前，必須通過面板操作，設(shè)定刀具的半徑，長度，補(bǔ)償值。以便加工程序中用半徑補(bǔ)償指令和長度補(bǔ)償指令調(diào)用其值。刀具補(bǔ)償功能的作用主要在于簡化編程。G代碼在編制程序時(shí)可以只按零件輪廓進(jìn)行編制。在加工前，操作者測量實(shí)際的刀具長度、半徑和確定補(bǔ)償正負(fù)符號(hào)，作為刀具補(bǔ)償參數(shù)，輸入數(shù)控系統(tǒng)使得由于換刀或刀具磨損帶來的刀具尺寸參數(shù)變化時(shí)，不改變源程序卻仍能加工出圖紙尺寸的零件輪廓。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)對于車刀而言，刀具參數(shù)指刀偏量（刀具偏置量或位置補(bǔ)償量），刀尖半徑和刀尖位置。車刀參數(shù)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)數(shù)控對數(shù)控銑刀而言，刀具參數(shù)指銑刀直徑（或半徑）、銑刀長度。當(dāng)程序調(diào)用刀具半徑，長度補(bǔ)償指令時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行刀具的半徑和長度補(bǔ)償。銑刀參數(shù)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)激活的程序

通過程序管理器您可以隨時(shí)訪問程序，執(zhí)行、更改、復(fù)制或重命名程序，或者刪除多余的程序，清空存儲(chǔ)器。當(dāng)前選中的程序即：激活的程序標(biāo)有綠色符號(hào)第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)打開和關(guān)閉程序如果您希望進(jìn)一步查看程序或更改程序，可以在編輯器中打開程序。保存在NCK存儲(chǔ)器中的程序在打開時(shí)便可以瀏覽，但是要等程序完全打開后，才能夠加以編輯。在對話框中您可以查看程序的打開進(jìn)度。但是如果程序保存在本地驅(qū)動(dòng)器、USB設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器中，則只有在程序完全打開時(shí)，才可以瀏覽，窗口中會(huì)有一個(gè)進(jìn)度條顯示打開進(jìn)度。第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)

選擇操作區(qū)域“程序管理器”。2.選擇所需存儲(chǔ)器，將光標(biāo)移到需要處理的程序上。3.按下軟鍵“打開”?；蛘甙聪?lt;INPUT>鍵。或者

按下<光標(biāo)向右>鍵。

或者

雙擊程序。所選的程序在“編輯器”操作區(qū)打開。4.進(jìn)行所需的程序修改。5.按下軟鍵“NC選擇”，切換至“加工”操作區(qū)并開始執(zhí)行程序。

打開程序第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)按下軟鍵“>>”和“關(guān)閉”，重新關(guān)閉程序和編輯器?；蛘?/p>

位于程序的第一行開頭時(shí)，可以按下<光標(biāo)向左>鍵關(guān)閉程序和編輯器。要重新打開已經(jīng)關(guān)閉的程序時(shí)，可以按下<PROGRAM>鍵。關(guān)閉程序第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)

JOG運(yùn)行方式屬于機(jī)床的手動(dòng)操作與調(diào)整適用于以下的情況：●返回參考點(diǎn)，即：將加工軸返回參考點(diǎn)●為機(jī)床在自動(dòng)方式下執(zhí)行程序做準(zhǔn)備，即測量刀具、測量工件以及定義程序中使用的零點(diǎn)偏移?！褚苿?dòng)軸，例如當(dāng)程序中斷時(shí)手動(dòng)移動(dòng)個(gè)坐標(biāo)軸●實(shí)現(xiàn)軸定位功能第五節(jié)JOG運(yùn)行方式第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)第六節(jié)MDA運(yùn)行方式在MDA運(yùn)行方式下，可以用程序段方式輸入和執(zhí)行G代碼命令，以便設(shè)置機(jī)床或執(zhí)行某些特定操作和程序測試。執(zhí)行MDA程序1.選擇操作區(qū)域“Machine”（加工）。2.按下<MDA>鍵。打開MDA編輯器。

3.使用鍵盤輸入所需的G代碼指令。4.按下<CYCLESTART>（循環(huán)啟動(dòng)）鍵。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)第七節(jié)自動(dòng)加工操作在自動(dòng)模式下，啟動(dòng)程序運(yùn)行后，工件加工將自動(dòng)開始和停止。機(jī)床進(jìn)行對工件的自動(dòng)加工過程。必須滿足以下前提才能執(zhí)行程序：●加工程序進(jìn)入CNC系統(tǒng)●控制系統(tǒng)的測量系統(tǒng)建立了機(jī)床坐標(biāo)系。●輸入了所需的刀具補(bǔ)償和零偏?！窦せ盍擞蓹C(jī)床制造商設(shè)置的必須的安全鎖止。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)3.按下<CYCLESTART>（循環(huán)啟動(dòng)）鍵。啟動(dòng)和處理程序。1.在程序管理器中選擇所需程序。在“NC”、“本地驅(qū)動(dòng)器”、“USB”或設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器下選擇所需程序。2.按下軟鍵“Select”（選擇）。選擇要進(jìn)行處理的程序并自動(dòng)切換到“Machine”（加工）操作區(qū)中。執(zhí)行自動(dòng)加工程序第七節(jié)自動(dòng)加工操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)停止加工按下<CYCLESTOP>鍵。加工立即停止，單個(gè)程序段不會(huì)執(zhí)行到程序結(jié)束。在下一次啟動(dòng)時(shí)，會(huì)從上次中斷的位置開始加工。中斷加工按下<RESET>鍵。程序中斷。下次開始時(shí)繼續(xù)加工。第七節(jié)自動(dòng)加工操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)1.按下軟鍵“程序控制”并在欄“SBL”中選擇需要的類型。2.按下<SINGLEBLOCK>鍵。3.按下<CYCLESTART>鍵。根據(jù)選擇的處理類型開始處理第一個(gè)程序段。然后停止加工。通道狀態(tài)行中會(huì)顯示：停止：單步結(jié)束”。4.按下<CYCLESTART>鍵。根據(jù)模式繼續(xù)處理程序直至下一停止。5.如果不再需要以單段方式加工，再次按下<SINGLEBLOCK>鍵。再次取消選擇該鍵。如果再次按下<CYCLESTART>鍵，程序?qū)]有任何中斷執(zhí)行到結(jié)尾。單段運(yùn)行程序第七節(jié)自動(dòng)加工操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識(shí)機(jī)床數(shù)控技術(shù)43第一節(jié)概述數(shù)控系統(tǒng)的組成第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹1、具有靈活性CNC裝置的硬件、軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。只要改變相應(yīng)控制軟件，就可改變和擴(kuò)展其功能，以滿足用戶的不同需要。2、具有通用性CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)有多種形式，模塊化硬件結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)易于擴(kuò)展；模塊化軟件能滿足各類數(shù)控機(jī)床(如車床、銑床、加工中心等)的不同控制要求；標(biāo)準(zhǔn)化的用戶接口，統(tǒng)一的用戶界面，既方便系統(tǒng)的維護(hù)又方便用戶的培訓(xùn)。第一節(jié)概述數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹3、豐富的數(shù)控功能利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力，及高級(jí)語言的應(yīng)用，使CNC裝置能方便地實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，如曲線插補(bǔ)功能、曲面直接插樸功能、各類固定循環(huán)、函數(shù)和子程序調(diào)用、動(dòng)態(tài)圖形顯示、刀具半徑和長度補(bǔ)償功能等。4、提高系統(tǒng)的可靠性隨著大規(guī)模集成電路，超大規(guī)模集成電路芯片技術(shù)的發(fā)展，硬件使用的元器件數(shù)量少，質(zhì)量高?？煽啃垣@得了極大的提高。5、使用維修方便CNC裝置有診斷程序，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修停機(jī)的時(shí)間。第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹無論是普及型數(shù)控機(jī)床，還是標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床，或者是模塊化高端機(jī)床，SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)都能為不同類型的機(jī)床提供最佳解決方案。無論是單件生產(chǎn)還是批量生產(chǎn)，無論是簡單工件還是復(fù)雜工件，無論是何種加工工藝，從原型樣機(jī)、刀具制造到模具制造再到大批量生產(chǎn)，SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)始終能高效勝任。第二節(jié)西門子數(shù)控系統(tǒng)簡介第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹SINUMERIK808?基于操作面板的緊湊型數(shù)控系統(tǒng)?最多控制5根進(jìn)給軸/主軸?1個(gè)加工通道?8.4"彩色顯示屏?SIMATICS7-200PLC第二節(jié)西門子數(shù)控系統(tǒng)簡介第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹SINUMERIK828

緊湊型數(shù)控系統(tǒng)，適用于標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床SINUMERIK828數(shù)控系統(tǒng)適用于大批量加工、模塊化程度較低的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床。不論是SINUMERIK828DBASIC、828D還是SINUMERIK828DADVANCED，都是一款高性價(jià)比的數(shù)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)控性能高，便于調(diào)試。第二節(jié)西門子數(shù)控系統(tǒng)簡介第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹SINUMERIK840基于傳動(dòng)的模塊化CNC適用于各種CNC工藝應(yīng)用最多控制93根進(jìn)給軸/主軸任意數(shù)量的PLC軸最多控制30個(gè)加工通道模塊化面板設(shè)計(jì)，最大支持24"彩色顯示屏SIMATICS7-300PLCSINAMICSS120CombiSINUMERIK840DslBASICSINUMERIK840DslSINAMICSS120,第二節(jié)西門子數(shù)控系統(tǒng)簡介第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

2024/10/714:04數(shù)控50第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹NC模塊軌跡控制、數(shù)據(jù)傳輸、輸入輸出及人機(jī)信息交換管理。它是核心模塊。電源模塊提供各個(gè)模塊的電源。驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)各伺服電機(jī)的運(yùn)行及反饋信號(hào)的處理。伺服電機(jī)機(jī)床傳動(dòng)的動(dòng)力。HMI模塊人機(jī)通信界面模塊包括顯示器、NC操作模板、機(jī)床操作面板。第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹數(shù)控第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

NC模塊接口第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹2024/10/714:04數(shù)控53第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

NC模塊接口第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹數(shù)控驅(qū)動(dòng)與電機(jī)第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹驅(qū)動(dòng)、電機(jī)與測量實(shí)例第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

驅(qū)動(dòng)、電機(jī)與測量實(shí)例第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹第三節(jié)西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)組成

驅(qū)動(dòng)、電機(jī)與測量實(shí)例第五章典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)介紹機(jī)床數(shù)控技術(shù)一、概述1、位置檢測的作用實(shí)時(shí)測量執(zhí)行部件的位移和速度信號(hào)。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、光電編碼器

2、光柵尺2、旋轉(zhuǎn)變壓器3、霍爾元件4、激光測量系統(tǒng)5、陀螺儀測角

6、測速發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器

角度編碼器

常見的位置檢測裝置第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置第二節(jié)編碼器

裝在被檢測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，可將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換為增量脈沖形式或絕對式的代碼形式。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和角位移檢測方式可分為：接觸式、光電式和電磁式。增量式編碼器絕對式編碼器第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置角度編碼器18000線旋轉(zhuǎn)編碼器3600線第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、增量式脈沖編碼器光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)及工作原理abz碼盤基片透鏡光源光敏元件透光狹縫光柵板節(jié)距τm+τ/4信號(hào)處理裝置第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、增量式脈沖編碼器光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)及工作原理信號(hào)處理裝置abz節(jié)距τm+τ/4AAa第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、增量式脈沖編碼器光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)及工作原理信號(hào)處理裝置abz節(jié)距τm+τ/4第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置Z……碼盤轉(zhuǎn)一圈AB90°第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、增量式脈沖編碼器各輸出信號(hào)的作用：A、B兩相的作用：根據(jù)脈沖的數(shù)目可得出被測軸的角位移；根據(jù)脈沖的頻率可得被測軸的轉(zhuǎn)速；根據(jù)A、B兩相的相位超前滯后關(guān)系可判斷被測軸旋轉(zhuǎn)方向。后續(xù)電路可利用A、B兩相的90°相位差進(jìn)行細(xì)分處理。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置ABCP90O四倍頻細(xì)分處理第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、增量式脈沖編碼器各輸出信號(hào)的作用：

Z相的作用：被測軸的周向定位基準(zhǔn)信號(hào)；被測軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)數(shù)信號(hào)。相的作用：后續(xù)電路可利用A、兩相實(shí)現(xiàn)差分輸入，以消除遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓材８蓴_。Z……碼盤轉(zhuǎn)一圈回參考點(diǎn)時(shí)！第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置作業(yè)請繪制增量編碼器正反轉(zhuǎn)輸出A相、B相、Z相及反相的信號(hào)波形，敘述各波形的作用。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置

結(jié)構(gòu)和工作原理

碼盤基片上有多圈碼道，且每碼道的刻線數(shù)相等；對應(yīng)每圈都有光電傳感器；輸出信號(hào)的路數(shù)與碼盤圈數(shù)成正比；檢測信號(hào)按某種規(guī)律編碼輸出，故可測得被測軸的周向絕對位置。0101111001100111100010011010101111001101111100000001001000110100232221202、絕對式脈沖編碼器定義：碼盤每一轉(zhuǎn)角位置刻有表示該位置的唯一代碼第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置2、絕對式脈沖編碼器編碼方式及特點(diǎn)方式：二進(jìn)制編碼，特點(diǎn)：編碼循序與位置循序相一致，但可能產(chǎn)生非單值性誤差。01011110011001111000100110101011110011011111000000010010001101001111100023222120請問：8位輸出的編碼，可測量的最小角位移是幾度？第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置2、絕對式脈沖編碼器格雷碼（循環(huán)碼、葛萊碼）特點(diǎn)：任何兩個(gè)編碼之間只有一位是變化的，因而可把誤差控制在最小分辨率上。但編碼與位置循序無直接規(guī)律。1111000111011100010001010111011000100011000010001001101110101110232221200001->0011->0010->0110第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置第三節(jié)光柵用途分：物理光柵和計(jì)量光柵運(yùn)動(dòng)方式分：長光柵和圓光柵光線的走向分：透射光柵和反射光柵光柵的分類：第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置按原理分物理光柵計(jì)量光柵按形狀分直線光柵圓光柵按輸出信號(hào)種類分增量式光柵絕對式光柵第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置按材質(zhì)分-金屬光柵-玻璃光柵-陶瓷光柵按光路分-透射式光柵-反射式光柵按結(jié)構(gòu)分-封閉式光柵-開放式光柵第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1－床身；2－光柵尺；3－掃描頭；4－滾珠絲杠螺母副；5－床鞍光柵尺在機(jī)床上的安裝示意圖第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置光柵尺在機(jī)床導(dǎo)軌上的安裝第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)透射光柵第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置1、計(jì)量光柵的組成標(biāo)尺光柵光源指示光柵光電接受器件第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置010,00,11,01,1衍射光柵第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置透射光柵優(yōu)點(diǎn)：1）光源垂直入射，信號(hào)幅值比較大，信噪比好，光電轉(zhuǎn)換器（光柵讀數(shù)頭）的結(jié)構(gòu)簡單；2）光柵每毫米的線紋數(shù)多，減輕了電子線路的負(fù)擔(dān)。缺點(diǎn)：玻璃易破裂，熱脹系數(shù)與機(jī)床金屬部件不一致，影響測量精度。透射光柵尺的長度一般都在1～2m，常見的線紋密度為每毫米4、10、25、50、100、200、250線。反射光柵優(yōu)點(diǎn)：光柵和機(jī)床金屬部件的線膨脹系數(shù)一致，可用鋼帶做成長達(dá)數(shù)米的長光柵。安裝面積小，調(diào)整方便，適應(yīng)于大位移測量場所。缺點(diǎn)：為了使反射后的莫爾條紋反差較大，每毫米內(nèi)線紋不宜過多，常用線紋數(shù)為4、10、25、40、50。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置光柵讀數(shù)頭與標(biāo)尺光柵配合起光電轉(zhuǎn)換作用，將位移量轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸出。有垂直入射讀數(shù)頭、分光讀數(shù)頭、鏡像讀數(shù)頭和反射讀數(shù)頭等。圓光柵測量角位移圓光柵刻有輻射形的線紋，相互間的夾角相等。圓周內(nèi)線紋的數(shù)制一般有二進(jìn)制、十進(jìn)制和六十進(jìn)制等三種形式。直徑為Ф270mm，360進(jìn)制的圓光柵，一周內(nèi)有刻線10,800條。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置光柵尺橫向莫爾條紋及其參數(shù)

光柵原理（莫爾條紋）

-柵距，a-線寬，b-縫寬=a+b,a=b=/2

第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置條紋寬度：

特例：當(dāng)=0,1=2

→W=

→光閘莫爾條紋當(dāng)=0,

1≠2

→縱向莫爾條紋均勻刻線主光柵指示光柵夾角明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng)第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置放大作用；使柵距的節(jié)距誤差平均化；根據(jù)莫爾條紋的移動(dòng)方向可以辨別光柵的移動(dòng)方向莫爾條紋的特點(diǎn)：光柵橫向移動(dòng)一個(gè)節(jié)距ω，莫爾條紋正好沿刻線上下移動(dòng)一個(gè)節(jié)距W，用光電元件檢測莫爾條紋信號(hào)的變化就可以測量光柵的位移。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置2、光柵測量的基本原理第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置

當(dāng)指示光柵和標(biāo)尺光柵的線紋相交一個(gè)微小的夾角時(shí)，由于擋光效應(yīng)(當(dāng)線紋密度≤50條/mm時(shí))或光的衍射作用(當(dāng)線紋密度≥100條/mm時(shí))，在與光柵線紋大致垂直的方向上(兩線紋夾角的等分線上)產(chǎn)生出亮、暗相間的條紋——稱為“莫爾條紋”。莫爾條紋：第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置2、光柵測量的基本原理當(dāng)主光柵間距W1=指示光柵間距W2時(shí)：tana=-tanθ/2B=W/θB=W1/θ第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置平均效應(yīng)3、莫爾條紋特點(diǎn)若移動(dòng)的指示光柵長度10mm,當(dāng)光柵距離W=0.01mm,則一條莫爾條紋由1000條線紋組成。測量長度時(shí)，決定其精度的不是一兩條線紋，而是一組線紋的平均效應(yīng)。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置放大作用3、莫爾條紋特點(diǎn)B=W/θB是W的1/θ倍若W=0.01mm,θ=0.001rad，則光柵的柵距是多少？放大了多少倍？第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置S1S2S1和S2的光元件信號(hào)曲線？對應(yīng)關(guān)系第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置作業(yè)光柵柵距為0.02mm，指示光柵與標(biāo)尺光柵的夾角為0.0057度時(shí)，莫爾條紋的寬度。第六章數(shù)控機(jī)床位移檢測裝置機(jī)床數(shù)控技術(shù)97第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.4直流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)7.3交流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)7.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)7.1概述第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

機(jī)床伺服系統(tǒng)接受來自數(shù)控裝置的指令，控制伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件，按指定的速度與目標(biāo)位置運(yùn)行，達(dá)到工件加工所需要的外形與尺寸。99第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.1概述電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令伺服驅(qū)動(dòng)功率放大位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋開環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)100第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.1概述位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋全閉環(huán)系統(tǒng)101第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)。它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。步距角

輸入一個(gè)電脈沖

電機(jī)就轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)角度。轉(zhuǎn)子的角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)量及其頻率成正比。102第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)（一）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理B

假設(shè)三相電源供電，定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每兩個(gè)相對的繞組組成一相，采用Y連接，假設(shè)轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。ACIAIBIC定子轉(zhuǎn)子103第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)以ABCA的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。BCIAIBIC104第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)1.三相單三拍運(yùn)行方式CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊。

“三相”指三相步進(jìn)電機(jī)；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。105第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過30

角，2、4齒和B、B′磁極軸線對齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30

角，1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'A106第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個(gè)齒距角)。107第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對齊。2.三相六拍運(yùn)行方式

按AABBBCCCA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)CA'BB'C'A3412A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15

，到達(dá)左圖所示位置。

A、B相同時(shí)通電，第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對齊,又轉(zhuǎn)過15

。第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)3412CA'BB'C'AB、C相同時(shí)通電，C'、C磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15

。第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：AABBBCCCA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。

與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A34123412CA'BB'C'A第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412

與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。3.三相雙三拍運(yùn)行方式

按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)A

B

C

D4.四相通電的情景（1）單四拍通電（2）雙四拍通電AB

BC

CD

DA（3）四相八拍通電A

AB

B

BC

C

CD

D

DA第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

從以上對三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角計(jì)算公式：

—步距角Z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)K—每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)m—給電的相數(shù)第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，下圖中三相定子A、B、C，三相每相兩極：AA’,BB’,CC’，每極上5個(gè)齒。齒距角9度

為了獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

定子上線圈的繞法

轉(zhuǎn)子（40齒）

齒距角9度第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)A相

B相C相定子轉(zhuǎn)子定子轉(zhuǎn)子定子轉(zhuǎn)子B相C相第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

由于交流電動(dòng)機(jī)可變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制的數(shù)字化，使得交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)大范圍平滑調(diào)速成為現(xiàn)實(shí)，且其具有結(jié)構(gòu)簡單，容易維護(hù)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，可經(jīng)受高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。7.3交流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.3交流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)交流伺服電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)Nsnsnr

θ

SsSNf:電源頻率p:定子磁極對數(shù)交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子繞組在接通三相交流電或兩相交流電，產(chǎn)生圓形或近似橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(Ns,Ss)以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)。第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、成本低較硬的機(jī)械特性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小`機(jī)械特性：轉(zhuǎn)速受負(fù)載影響的程度第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例上海開通數(shù)控KT220系統(tǒng)第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)7.4直流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)RdIdIdFUaEdΦUd=Ea+IaRaEd=CeΦnM=CmΦIa基本方程：第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程第七章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程可調(diào)整多個(gè)參量實(shí)現(xiàn)調(diào)速，調(diào)速性能好。輸出扭矩大，過載能力強(qiáng)。電刷和換向器易磨損，最高轉(zhuǎn)速受限制。直流伺服電機(jī)逐漸的被交流伺服電機(jī)所取代。特點(diǎn)：機(jī)床數(shù)控技術(shù)127第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理

什么是插補(bǔ)?

通過在鄰近點(diǎn)取已知函數(shù)值的加權(quán)平均來估計(jì)缺失的函數(shù)值。插補(bǔ)是一個(gè)數(shù)據(jù)密化的過程.

G01X45Y75F0.1yoxA(xe,ye)yox在直線上在直線上方在直線下方(1)偏差函數(shù)-F第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理§8-1逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法一、平面直線插補(bǔ)(2)進(jìn)給方向及偏差函數(shù)計(jì)算偏差判別進(jìn)給方向坐標(biāo)計(jì)算偏差計(jì)算yoxF<0F>0進(jìn)給方向判斷刀具始終朝向終點(diǎn)坐標(biāo)移動(dòng)，并且始終靠近直線移動(dòng)當(dāng)?shù)毒咴谥本€上或在直線上方，刀具將沿著+X方向移動(dòng)一步。當(dāng)?shù)毒咴谥本€的下方，刀具將沿著+Y方向移動(dòng)一步。第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理進(jìn)給的總步數(shù)：(3)終點(diǎn)判斷yoxF<0F>0(4)插補(bǔ)過程偏差判別進(jìn)給方向偏差計(jì)算終點(diǎn)判斷第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理脈沖數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計(jì)算終點(diǎn)判斷0

12345678910AYX∑=10∑=10-1=9∑=9-1=8∑=8-1=7∑=7-1=6∑=6-1=5∑=5-1=4∑=4-1=3∑=3-1=2∑=2-1=1∑=1-1=0F0=0F1=F0-Ye=0-4=-4F6=F5-Ye=0-4=-4F2=F1+Xe=-4+6=2F3=F2-Ye=2-4=-2F4=F3+Xe=-2+6=4F5=F4-Ye=4-4=0F9=F8+Xe=-2+6=4F7=F6+Xe=-4+6=2F8=F7-Ye=2-4=-2F10=F9-Ye=4-4=0F=0F=0F<0F<0F<0F<0F>0F>0F>0F>0+X+X+X+X+X+X+Y+Y+Y+Y當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行以下指令時(shí)，請用逐點(diǎn)比較法在右圖做出插補(bǔ)曲線，并在下表中填寫計(jì)算過程.N10G0X0Y0N20G1X6Y4F0.1練習(xí)

第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理OE(6,4)98754321610YX練習(xí)

第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理象限處理XY處理方法:使用坐標(biāo)的絕對值計(jì)算偏差.進(jìn)給方向:絕對坐標(biāo)增大的方向?yàn)檫M(jìn)給方向.F<0F>0F<0F>0F<0F>0F<0F>0第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理0

F0=0∑=101F=0-XF1=F0-|Ye|=-4∑=10-1=92F<0+YF2=F1+|xe|=2∑=9-1=83F>0-XF3=F2-|Ye|=-2∑=8-1=74F<0+YF4=F3+|xe|=4∑=7-1=65F>0-XF5=F4-|Ye|=0∑=6-1=56F=0-XF6=F5-|Ye|=-4∑=5-1=47F<0+YF7=F6+|xe|=2∑=4-1=38F>0-XF8=F7-|Ye|=-2∑=3-1=29F<0+YF9=F8+|xe|=4∑=2-1=110F>0-XF10=F9-|Ye|=0∑=1-1=0脈沖數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計(jì)算終點(diǎn)判斷第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理yox圓弧上圓弧外圓弧內(nèi)二、圓弧插補(bǔ)第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(1)偏差函數(shù)偏差判別進(jìn)給方向坐標(biāo)計(jì)算偏差計(jì)算yoxF<0F>0A(xa,ya)進(jìn)給方向判別刀具朝終點(diǎn)移動(dòng)并向圓弧靠近刀具在圓外/上，則向圓內(nèi)進(jìn)給刀具在圓內(nèi)，則向圓外進(jìn)給終點(diǎn)第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(2)進(jìn)給方向與偏差計(jì)算-逆圓偏差判別進(jìn)給方向坐標(biāo)計(jì)算偏差計(jì)算yoxF<0F>0A(xa,ya)進(jìn)給方向判別刀具朝著終點(diǎn)移動(dòng)并向圓弧靠近刀具在圓外/上，則向圓內(nèi)進(jìn)給刀具在圓內(nèi)，則向圓外進(jìn)給終點(diǎn)第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(2)進(jìn)給方向與偏差計(jì)算-順圓1）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)yox2）分別判斷各坐標(biāo)軸進(jìn)給步數(shù)第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理（3）終點(diǎn)判別對于第一象限圓弧AB，起點(diǎn)A（4，0），終點(diǎn)B（0，4）

步數(shù)偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算終點(diǎn)判別起點(diǎn)12345678F0=0x0=4,y0=0Σ=4+4=8F0=0-xF1=F0-2x0+1=0-2×4+1=-7x1=4-1=3，y1=0Σ=8-1=7F1<0+yF2=F1+2y1+1=-7+2×0+1=-6x2=3，y2=y1+1=1Σ=7-1=6+yF2<0F3=F2+2y2+1=-3x3=3,y3=2Σ=5F3<0+yF4=F3+2y3+1=2x4=3,y4=3Σ=4F4>0-xF5=F4-2x4+1=-3x5=2,y5=3Σ=3F5<0+yF6=F5+2y5+1=4x6=2,y6=4Σ=2F6>0-xF7=F6-2x6+1=1x7=1,y7=4Σ=1F7<0-xF8=F7-2x7+1=0x8=0,y8=4Σ=0第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理插補(bǔ)舉例逆圓逆圓逆圓順圓順圓順圓逆圓順圓OXY處理方法：偏差函數(shù)坐標(biāo)以絕對值運(yùn)算，軸走向按圖示方向。過象限標(biāo)志：xi=0或yj=0，每走一步進(jìn)行終點(diǎn)、過象限判別。第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理象限處理對于第三象限圓弧AB，起點(diǎn)A（-4，0），終點(diǎn)B（0，-4）

步數(shù)偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算終點(diǎn)判別起點(diǎn)12345678F0=0x0=-4,y0=0Σ=4+4=8F0=0+xF1=F0-2│x0│+1=0-2×4+1=-7x1=4-1=3，y1=0F1<0-yF2=F1+2│y1│+1=-7+2×0+1=-6x2=3，y2=y1+1=1-yF2<0F3=F2+2│y2│+1=-3x3=3,y3=2Σ=5Σ=7Σ=6F3<0-yF4=F3+2│y3│+1=2x4=3,y4=3Σ=4F4>0+xF5=F4-2│x4│+1=-3x5=2,y5=3Σ=3F5<0-yF6=F5+2│y5│+1=4x6=2,y6=4Σ=2F6>0+xF7=F6-2│x6│+1=1x7=1,y7=4Σ=1F7<0+xF8=F7-2│x7│+1=0x8=0,y8=4Σ=0第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理綜合練習(xí)數(shù)字積分法：數(shù)字微分分析器（DigitalDifferentialAnalyzer，簡稱DDA）。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算速度快、脈沖分配均勻、易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)或多坐標(biāo)空間曲線的插補(bǔ)。第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理§8-2數(shù)字積分插補(bǔ)法求函數(shù)x=f（t）對t的積分運(yùn)算，是求函數(shù)曲線與t軸在積分區(qū)間所包圍的面積F。求面積F可轉(zhuǎn)化成

數(shù)字運(yùn)算時(shí)，一般取Δt為單位“1”，即一個(gè)脈沖當(dāng)量，則第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(1)數(shù)字積分原理起點(diǎn)O（0,0），終點(diǎn)A（xe

,ye），設(shè)進(jìn)給速度V是均勻的，直線長度L，則有：△t時(shí)間內(nèi)，X和Y方向移動(dòng)的微小增量△x、△y

：積分可得第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(2)DDA直線插補(bǔ)取△t＝1，則若寄存器位數(shù)為n，則xe

、ye最大值為2n－1，所以DDA直線插補(bǔ)整個(gè)過程需要2n次累加才能到達(dá)終點(diǎn)。一般取

k（2n－1）<1，則：m＝2n時(shí)插補(bǔ)完成，即：第八章數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)原理(2)DDA直線插補(bǔ)要插補(bǔ)如圖所示直線軌跡OA，起點(diǎn)坐標(biāo)為O(0,0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為A(5,3),若被積函數(shù)寄存器Rx、Ry和余數(shù)寄存器Rax、Ray以及終點(diǎn)計(jì)數(shù)器Re均為三位二進(jìn)制寄存器。請寫出插補(bǔ)過程、畫出DDA直線插補(bǔ)軌跡。yxoA(5,3)注：插補(bǔ)前Rax、Ray、Re為零，Rx、Ry分別存放xe=5，ye=3，