黑 线如N
§1概述 §2硬件按集统 §3计算机数控绕 系 统§4c的豪件指补 5C2含数 理
州4 1.数羟系统酌技术发屡 2.机数系统的分类 其按所用数控装置的构成方式 硬线数控糸统(NC 它的输入、插补运算和控制功能,都由专用的固定组 合逻辑电路来实现,不同功能的机床,其组合逻辑电 路不同。改变或增堿控制、运算功能肘,需改变硬件 电路。,通用性、灵话性差,制造周期长,成本高 计算机数控系统`(CN)a(软线 乞的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用 的大规模集成电路制成,教控机床的主要功能由糸统软 「件来实现,不同功能的机床糸统软件不同。修改或增减 「糸统功能时,不需变动硬件电路,只需改变糸统软件 」有较高灵活性,利于縮短制造周期,降低成本
按所用数控装置的构成方式 硬线数控系统（NC） 计算机数控系统（CNC）（软线） 它的输入、插补运算和控制功能，都由专用的固定组 合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其组合逻辑电 路不同。改变或增减控制、运算功能时，需 改变硬件 电路。通用性、灵活性差，制造周期长，成本高 它的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用 的大规模集成电路制成，数控机床的主要功能由系统软 件来实现，不同功能的机床系统软件不同。修改或增减 系统功能时，不需变动硬件电路，只需改变系统软件。 有较高灵活性，利于缩短制造周期，降低成本
箕按所用进给伺服糸统 机床工作台 开环数控糸统 半闭环数控余统制条统」一“步进电」 闭环数控糸统 机床工作台 数控装置 何服马达 位置检 测器 D位置检测器 机床工作台 数控装置伺服马达~
按所用进给伺服系统 开环数控系统 半闭环数控系统 闭环数控系统 步进电机 机床工作台 控制系统 伺服马达 机床工作台 数控装置 位置检 测器 伺服马达 机床工作台 数控装置 位置检测器
其按数控糸统加工功能 点位控制糸统( Positioning Control Systen) 特点只要求保证点与点之间的准确定位即只控制行程的终 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制,在移动立 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定仁 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床 特点除了控制点与点之间的准确定位外,还要保证刀具在被“ 直线控制糸统( Line Motion Control System) 制的两点之间的运动轨迹是一条直线,且在运动过程中,刀具 按给定的进给速废进行切削。如车床、铣床、磨床 轮廓控制糸统( Contouring Control System 特点能同肘对两个或两个以上坐标方向的联动进行连续控制 不仅要控制起点、终点坐标的准确性,而且对每噼肘的位移和 速度进行严格的不间新的控制具有这种控制糸统的数控机床 可以加工曲线和曲面如:具有两坐标或两坐标以上联动的数控 铣床、车床、磨床和加工中心
按数控系统加工功能 点位控制系统（Positioning Control System） 直线控制系统（Line Motion Control System） 轮廓控制系统（Contouring Control System） 特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制.在移动过 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床 特点:除了控制点与点之间的准确定位外, 还要保证刀具在被控 制的两点之间的运动轨迹是一条直线，且在运动过程中，刀具 按给定的进给速度进行切削。如:车床、铣床、磨床 特点:能同时对两个或两个以上坐标方向的联动进行连续控制, 不仅要控制起点、终点坐标的准确性,而且对每瞬时的位移和 速度进行严格的不间断的控制,具有这种控制系统的数控机床 可以加工曲线和曲面.如:具有两坐标或两坐标以上联动的数控 铣床、车床、磨床和加工中心
分类界限其按功能水干分类 中档 低档 匚项目低档中档 高档 分辨率 10m 1(m 0.1m 进给速度8-15mmin1524m/min15-100ymn 联动轴数2~3轴 2~4轴或3~5轴以上 主CPU 8位 16位、32位、64位 伺服系统步进电机开环直流及交流闭环伺服系统 内装PC 无 有 显示功能数码管有字符图形、人机对话、自诊断 L通信功能 无DNC接口MAP接口
按功能水平分类 高档 中档 低档 项目 低档 中档 高档 分辨率 10 1 0.1 进给速度 8-15m/min 15-24m/min 15-100m/min 联动轴数 2～3轴 2～4轴或3～5轴以上 主CPU 8位 16位、32位、64位 伺服系统 步进电机开环 直流及交流闭环伺服系统 内装PC 无 有 显示功能 数码管 有字符图形、人机对话、自诊断 通信功能 无 DNC接口 MAP接口 m m m 分类界限
$發發老条莸 机床数控糸统轮廓控制的主要问题,是怎样控制刀 施实时地算出各个中间的坐标。即需 具或工件的运动轨迹。一般情况是已知运动轨迹 起点坐标、终点坐标、曲线类型和走向,由 补上”运动轨迹各个中间点的坐标,这个过程称为 “插补”( Interpolation)。插补结果是输出运动轨‖ 迹的中间点坐标值,常用的插补计算方法有:逐点 比较法和数字积分法
机床数控系统轮廓控制的主要问题，是怎样控制刀 具或工件的运动轨迹。一般情况是已知运动轨迹的 起点坐标、终点坐标、曲线类型和走向，由数控系 统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、 补上”运动轨迹各个中间点的坐标，这个过程称为 “插补”（Interpolation）。插补结果是输出运动轨 迹的中间点坐标值，常用的插补计算方法有：逐点 比较法和数字积分法
1.逐点比较插补法( point-by- point relative method) 本原理:每走一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的图形轨速相比较 判断一下偏差,然后决定下一步的走向,如果加工点走到图形外面去了, 那么下一步就往图形里面走;如加工点在图形里面,则下一步就向图形 外面走,以缩小差距。这样就能得到一个非常接近规定图形的轨迹。 图中AB是需要插补的曲线,用逐点比较法 插补前先要根据AB的形状构造一个函数 Y F=F(X ,y) X,y为刀具的坐标 P 函数F的正负必须反映出刀具与曲线的相对 位置关系,设这种关系为 A Po( F(x,y)>0 刀具在曲线上方 刀具 O F(x,y)<0刀具在曲线下方 由于F(x,y)反映了刀具偏离曲线的情况,称之为偏差函数
1. 逐点比较插补法(point-by-point relative method) 基本原理：每走一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的图形轨迹相比较 判断一下偏差，然后决定下一步的走向，如果加工点走到图形外面去了， 那么下一步就往图形里面走；如加工点在图形里面，则下一步就向图形 外面走，以缩小差距。这样就能得到一个非常接近规定图形的轨迹。 A B O Y X P0(x,y) P1 P2 图中AB是需要插补的曲线，用逐点比较法 插补前先要根据AB的形状构造一个函数 F=F（x,y） x,y为刀具的坐标 函数F的正负必须反映出刀具与曲线的相对 位置关系，设这种关系为 F(x,y)>0 刀具在曲线上方 F(x,y)=0 刀具在曲线上 F(x,y)<0 刀具在曲线下方 由于F(x,y)反映了刀具偏离曲线的情况，称之为偏差函数
逐点比较法的程序流程如图。一个插补循环由偏差判别、进 给、偏差计算和终点判别四个工作节拍组成。各节拍功能 ■偏差判别 判别偏差函数的正负,以确定刀具相对于所 加工曲线的位置 偏差判别 进给 根据上一节拍的判断结果确定刀具的进给方向。若 偏差画数F(x,y)小于枣,说明刀具在曲线下方(PO进给 点)。请回答,为了让刀具向曲线靠近并朝曲线的 终点运动,刀具应沿Ⅹ轴或Y轴走一步?若偏差函 数大于委呢?等于季? 偏差计算 ■偏差计算计算出刀具进给后在新位置上的偏差 值,为下一插补循环做好准备 终点判别 终点判别判新刀具是否到达曲线的终点。若到达终点, 则插补工作结束;若未到达,则返回到节拍 继续插补
逐点比较法的程序流程如图。一个插补循环由偏差判别、进 给、偏差计算和终点判别四个工作节拍组成。各节拍功能： 偏差判别 进 给 偏差计算 终点判别 偏差判别 进给 偏差计算 终点判别 判别偏差函数的正负，以确定刀具相对于所 加工曲线的位置 根据上一节拍的判断结果确定刀具的进给方向。若 偏差函数F(x,y)小于零，说明刀具在曲线下方（P0 点）。请回答，为了让刀具向曲线靠近并朝曲线的 终点运动，刀具应沿X轴或Y轴走一步？若偏差函 数大于零呢？等于零？ 计算出刀具进给后在新位置上的偏差 值，为下一插补循环做好准备 判断刀具是否到达曲线的终点。若到达终点， 则插补工作结束；若未到达，则返回到节拍 1继续插补
直线插补(1 inear interpolation) ①偏差函数 Y OA是要加工的直线。起点坐标O为坐 A(Ye, Ye) 标原点,终点A坐标为(XeYe)。点P(X1,Y1) F>0 为任一加工点(刀具),若P点正好在 直线OA上时,下式成立y1Y P(XY Xi X F<0 即xny-xyn=0 C 若加工点P在直线OA上方,则互、Y 即Xe-X;e 若加工点P在直线OA下方,则Y1Ye Xi X 即X1-XPe<0 设某时刻刀具运动到P(X1,Y;)偏差函数为F,则F=Xl-XPe F的数值称为该点的“偏差值
•直线插补（linear interpolation） − = 0 = e i i e e i e X Y X Y X Y Xi Y 即 若加工点P 在直线OA上方，则 − 0 e i i e e i e X Y X Y X Y Xi Y 即 若加工点P 在直线OA下方，则 − 0 e i i e e i e X Y X Y X Y Xi Y 即 设某时刻刀具运动到P（Xi ,Yi）偏差函数为Fi，则 F的数值称为该点的“偏差值” Fi = Xe Yi − Xi Ye ① 偏差函数 OA是要加工的直线。起点坐标O为坐 标原点，终点A坐标为 。点P 为任一加工点（刀具），若P点正好在 直线OA上时，下式成立 (Xe,Ye) ( , ) Xi Yi O Y X A P ( , ) Xi Yi (Xe,Ye) F >0 F <0