机床数控技术及应用重点复习提纲 - 图文 (4)

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自动编程方法有：语言编程、图形交互编程??。

图形交互编程系统： ? Pro/Engineer软件 ? UG软件

? MasterCAM软件 ? CAXA ??

1、UG 是美国UnigraphicsSolution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。

2、CATIA是法国达索（Dassault）公司推出的产品，据有强大的曲面造型功能，在所有的CAD三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选 3、Pro/E 是 美国 PTC （参数技术有限公司）开发的软件，是全世界最普及的三维 CAD/CAM （计算机辅助设计与制造）系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业，具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。 4、CimatronCAD/CAM系统是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 5、MasterCAM是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型 MasterCAM提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计复杂的曲线、曲面零件。

6、CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的CAM产品，为国产CAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。 CAXA制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。 7、EdgeCAM是英国Pathtrace公司出品的具有智能化的专业数控编程软件，可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。目前流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作，为国内的制造业的客户提供更多的选择。

8、VERICUT是美国CGTECH公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。对数控加工过程的模拟极其逼真。

第四章 计算机数控装置

位置控制单元

进给运动的坐标轴位置控制（包括位置 和速度控制)，如工作台的移动，主轴箱的移动，围绕某一直线轴的旋转运动等。

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主轴控制，一般只包括速度控制，在很宽的范围内速度连续可调，并在每一种速度下均能提供足够的切削所需的功率和转矩。

轴位置控制：包括位置和速度控制，主轴位置可任意控制。

刀库位置控制：加工中心刀库位置控制，与轴控制相比，性能和要求都低得多，故称简易位置控制。

多微处理器结构

在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，分别实现相应的数控功能。

特点：能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可继续工作。 理器组成：同构多处理器、异构多处理器 结构形式：分布式、主从式、总线式。

多微处理器典型结构: 共享总线型；共享存储器型；混合型结构。

大板式结构：就是将所有或大部分硬件电路集中设计在一块大印刷电路板上，在其插槽内插入部分辅助小印刷电路板，构成硬件，配合软件实现预定数控功能。

功能模块式结构：将CPU、存储器、输入输出控制、位置控制、显示部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件也是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形成一个功能模块。将各功能模块以总线方式实现连接，以积木方式构成CNC装置。 开放式数控系统结构：可移植性、可扩展性、可协同性、规模可变。 刀具半径补偿

刀补处理的主要工作：根据G90/G91计算零件轮廓的终点坐标值。根据R和G41/42，计算本段刀具中心轨迹的终点坐标值。根据本段与前段连接关系，进行段间连接处理。

开环系统：通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。

半闭环和闭环系统：采用数据采样方法进行插补加工，速度计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长。 CNC系统软件的特点和结构

特点：多任务性与并行处理技术。

多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、位置控制、?

并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理。 并行处理的实现方式：①资源分时共享（单CPU）；②资源重叠流水处理（多CPU）。 资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）

在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共享”并行处理技术。即：在规定的时间长度（时间片）内，根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。

“资源分时共享”的技术关键： 其一：各任务的优先级分配问题。其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分配问题。

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并发处理和流水处理（对多资源的系统）

在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程度，可采用以下两种并行处理技术： ① 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上同时执行—— 并发处理； ② 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。

前台程序：主要完成插补运算、位置控制、故障诊断等实时性很强的任务，它是一个实时中断服务程序。

后台程序(背景程序)：完成显示、程序编辑管理、系统输入/输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预处理)等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，其在运行过程中，不断地定时被前台中断程序所打断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。 可编程控制器PLC类型——内装型、独立型

内装型PLC：从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部实现。

独立型PLC：独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务。

CNC名牌厂家：FANUC、SIEMENS、AB、CINCINNATI、NUM、HP、FAG 、GE-FANUC、三菱、华中数控、广州数控、航天数控、蓝天数控、北京FANUC、上海开通数控、南京方达数控、威海华东数控、南京清华数控?

日本FANUC公司和德国SIEMENS公司的数控系统在数控机床行业占据主导地位。

第五章 数控机床的控制原理

插补：是一种运算程序，经过运算，判断出每一步怎样进给误差更小？应同时向几个、还是一个坐标轴进给？进多少？??

插补技术：是数控系统的核心技术。数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨迹的问题。

脉冲当量或最小分辨率：刀具或工件移动的最小位移量。 插补的实质 是根据有限的信息完成“数据密化”工作。 粗插补：采用软件方法，将加工轨迹分割为线段

精插补：采用硬件插补器，将粗插补分割的线段进一步密化数据点。

直线和圆弧是构成零件轮廓的基本线型，CNC系统都有直线插补、圆弧插补两种基本功能。 三坐标以上联动的CNC系统中，一般还有螺旋线插补等功能。 主要插补方法：基准脉冲插补、数据采样插补。 基准脉冲插补（脉冲增量插补、行程标量插补）

每次插补结束时向各运动坐标轴输出一个基准脉冲序列，驱动各坐标轴进给电机的运动。 每个脉冲使坐标轴产生1个脉冲当量的增量，代表刀具或工件的最小位移； 脉冲数量 代表刀具或工件移动的位移量； 脉冲序列频率 代表刀具或工件运动的速度。

特点：运算简单，用硬件电路实现，运算速度快。适用步进电机驱动的、中等精度或中等速度要求的开环数控系统。有的数控系统将其用于数据采样插补中的精插补。

基准脉冲插补方法：逐点比较法、数字积分法、比较积分法、数字脉冲乘法器法、最小偏差法、矢量判别法、单步追踪法、直接函数法等。 应用较多方法：逐点比较法、数字积分法 数据采样插补（数据增量插补、时间分割法）

采用时间分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段（又称轮廓步长）进行数据密化，以此来逼近轮廓曲线。 第一步粗插补：

时间分割，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔,称为插补周期T。在每个T 内,计算轮廓步长 l＝F2T,将轮廓曲线分割为若干条长度为轮廓步长l的微小直线段；

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第二步精插补：

在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化”工作。 一般将粗插补运算称为插补，由软件完成；精插补可由软件、硬件实现。 着重解决两个问题（选择题）

1. 如何选择插补周期T？2. 如何计算在一个插补周期内各坐标轴的增量值△x或△y？ 答：1、①插补周期与插补运算时间的关系，插补周期T必须稍大于插补运算时间与完成其他实时任务所需时间之和。

②插补周期与位置反馈采样周期的关系，插补周 期应该是采样周期的整数倍，或者两者相同。 ③插补周期与精度，速度的关系，直线插补中理论上不会造成轨迹误差，圆弧插补会造成理论轨迹误差，插补周期T应该尽可能地小。

插补周期T＞插补运算时间，为什么？（选择题） 答：因为除完成插补运算外，

还要执行显示、监控、位置采样及控制等实时任务。

T与采样周期T(反馈)可相同或不同，一般：T＝ T(反馈)的整数倍

如：美国A-B公司的7300系列，T＝T(反馈)，日本FANUC 7M系统，T＝8ms，T(反馈)=4ms 现代数控系统的 T 已缩短到 2~4ms，有的小于1ms。 闭环、半闭环系统采用数据采样插补方法。

数据采样插补方法：直线函数法、扩展数字积分法、 二阶递归扩展数字积分法、双数字积分插补法等。 应用较多方法：直线函数法、扩展数字积分法

插补方法：脉冲增量插补(逐点比较法（大题）S5P54，DDA法)、数据采样插补(直线函数法，扩展DDA法)

222圆弧插补：（要掌握圆弧插补的计算,记公式，要填表） Fi,j?xi?yj?RFi，j＝0时，点在圆弧上；Fi，j＞0时，点在圆弧外；Fi，j＜0时，点在圆弧内。将Fi，j=0归于Fi，j＞0

插补第Ⅰ象限逆圆弧

1）Fi，j≥0时 2) Fi，j＜0时

Fi?1,j

2?xi2?1?y2j?R2?(xi?1)2?y2j?R2?(xi2?y2j?R)?2xi?12Fi,j?1?xi2?y2j?1?R?xi2?(yj?1)2?R22?(xi2?y2j?R)?2yj?1?Fi,j?2xi?1?Fi,j?2yj?1插补第Ⅰ象限顺圆弧

1）Fi，j≥0时 2）Fi，j＜0时

2Fi,j?1?xi2?y2j?1?R

?xi2?(yj?1)2?R2

2 ?(xi2?y2?R)?2yj?1j?Fi,j?2yj?12Fi?1,j?xi2?1?y2j?R2?(xi?1)2?y2?Rj2?(xi2?y2?R)?2xi?1j?Fi,j?2xi?1 该复习资料仅供参考

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