1、数控系统数控系统（Numerical Control System）是一种程序是一种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。计算机数控系统计算机数控系统（Computer Numerical Control，CNC）是以计算机为核心的数控系统。是以计算机为核心的数控系统。第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.2 1.2 数控技术组成数控技术组成计算机数控系统计算机数控系统 机床机床I/OI/O电路和装置电路和装置检测装置检测装置主轴驱动装置主轴驱动装置进给驱
2、动装置进给驱动装置主轴伺服单元主轴伺服单元进给伺服单元进给伺服单元计算机计算机数数 控控 装装 置置 操作面板操作面板PLC机机床床辅助控制机构辅助控制机构进给传动机构进给传动机构主运动机构主运动机构输入输出输入输出装置装置第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.2 1.2 数控技术组成数控技术组成数控机床的分类数控机床的分类 (Types)(Types)分分 类类 方方 法法数控机床类型数控机床类型按运动控制按运动控制方式方式点位点位控制控制数控机床数控机床直线直线控制控制数控机床数控机床轮廓轮廓控制控制数控机床数控机床按伺服系统按伺服系统开环开环数控数控数控机床数控机床半闭环半闭环
3、控制控制数控机床数控机床闭环闭环控制控制数控机床数控机床按功能水平按功能水平经济型经济型数控机床数控机床中档型中档型数控机床数控机床高档型高档型数控机床数控机床按工艺方法按工艺方法金属切削金属切削数控机床数控机床金属成形金属成形数控机床数控机床特种加工特种加工数控机床数控机床第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床的特点与分类开环控制开环控制 (Open-Loop Servo-Drive)(Open-Loop Servo-Drive)按伺服系统类型分类按伺服系统类型分类:步步进进驱驱动动器器指令脉冲指令脉冲步进电机步进电机工作台工作台第一章第一章
4、 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床的特点与分类开环控制开环控制 (Open-Loop Servo-Drive)(Open-Loop Servo-Drive)特点特点:没有位置检测装置，指令信号是单向的。结构简单，没有位置检测装置，指令信号是单向的。结构简单，制造成本较低，价格便宜制造成本较低，价格便宜,精度一般不高。用于经济型精度一般不高。用于经济型数控车、铣、线切割机床。数控车、铣、线切割机床。电机电机机械执行部件机械执行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNCCNC插补插补指令指令脉冲频率脉冲频率f f脉冲个数脉冲个数n n换算换算脉冲环脉冲环形
5、分配形分配变换变换功率功率放大放大第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床的特点与分类半闭环控制半闭环控制(Half-Closed-Loop Servo-Drive)(Half-Closed-Loop Servo-Drive)速度控制速度控制电路电路工作台工作台伺服电机伺服电机位置比较位置比较电路电路指令脉冲指令脉冲速度反馈速度反馈位置反馈位置反馈检测元件检测元件第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床的特点与分类特点特点:带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝带有位置检测装置，常安装在伺服电机上
6、或丝杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置值，然后与指算出机床工作台等执行部件的实际位置值，然后与指令位置值进行比较，进行差值控制。令位置值进行比较，进行差值控制。闭环控制环内不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副闭环控制环内不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，因此可以获得稳定的控制特性，而且等大惯量环节，因此可以获得稳定的控制特性，而且调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜。调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜。第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床
7、的特点与分类闭环控制闭环控制(Closed-Loop Servo-Drive)特点特点:带有位置检测装置带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执安装在机床刀架或工作台等执行部件上行部件上,随时检测执行部件的实际位置。差值控制，随时检测执行部件的实际位置。差值控制，误差修正，直到消除。加工精度很高误差修正，直到消除。加工精度很高,但由于它将丝杠但由于它将丝杠螺母副及工作台导轨副这些大惯量环节放在闭环之内螺母副及工作台导轨副这些大惯量环节放在闭环之内,系统稳定性受到影响系统稳定性受到影响,调试困难调试困难,且结构复杂、价格昂贵。且结构复杂、价格昂贵。位置反馈位置反馈速度控制速度控制电路电路工作
8、台工作台伺服电机伺服电机位置比较位置比较电路电路指令脉冲指令脉冲速度反馈速度反馈检测元件检测元件第一章第一章 数控技术概论数控技术概论CNC1.4 1.4 数控机床的特点与分类数控机床的特点与分类 机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。第三章 数控加工程序编制基础C N C3.1 概述 机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不
9、作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。第三章 数控加工程序编制基础C N C3.1 概述G00G00、G01G01、G02G02、G03G03数控车床常用指令介绍数控车床常用指令介绍 快速点定位：快速点定位：G00 XG00 X（U U）_ Z_ Z（W W）_ _ ；直线插补：直线插补：G01 XG01 X（U U）_ Z_ Z（W W）_ F_ _ F_；圆弧插补：圆弧插补：；）（）（F_ K_ I_ _W Z_UXG03G02F_ R_ _W Z_UXG03G02）（）（第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法50503
10、0R251020按绝对坐标编程时程序段为按绝对坐标编程时程序段为G01 X30.0 Z50.0 F50G01 X30.0 Z50.0 F50；G02 X50.0 Z30.0 R25.0G02 X50.0 Z30.0 R25.0；按增量坐标编程时程序段为按增量坐标编程时程序段为G01 U0.0 W-20.0 F50 G01 U0.0 W-20.0 F50；G02 U20.0 W-20.0 R25.0G02 U20.0 W-20.0 R25.0；第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法G04 U_G04 U_（或（或P_P_）；）；在在G
11、98G98进给模式下，指令中输入的时间即为进给模式下，指令中输入的时间即为停止进给的时间；在停止进给的时间；在G99G99进给模式下，则为进给模式下，则为暂停进刀的主轴回转数。暂停进刀的主轴回转数。第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法560503040203040502540P0(1)(2)(3)(1)(2)(3)N10G90X35.0Z20.0F50N10G90X35.0Z20.0F50；N20 X30.0N20 X30.0；N30 X25.0N30 X25.0；N10G90X40.0Z20.0N10G90X40.0Z20.0I
12、-5.0I-5.0F50F50；N20 X35.0N20 X35.0；N30 X30.0N30 X30.0；第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法4 4）多重复合循环）多重复合循环 在多重循环中，只须指定精加工路线和粗加工的背吃在多重循环中，只须指定精加工路线和粗加工的背吃刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和走刀次数。刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和走刀次数。(a)(a)外圆粗车循环外圆粗车循环G71G71G71 UG71 U（d d）R R（e e）；）；G71PG71P（nsns）Q Q（nfnf）U U（u u）W W（w
13、 w）F_ S_ T_ F_ S_ T_；N N（nsns）N N（nfnf）第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法Ce45AABdu/2wC C为粗车循环的起点，为粗车循环的起点，A A是毛坯外径与轮廓端面的交点是毛坯外径与轮廓端面的交点 第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC1105285402020 10 2030302102304565140150ZXO起点终点切削深度为切削深度为5mm5mm，退刀量为，退刀量为
14、1mm1mm，X X向精车余量为向精车余量为2mm2mm，Z Z向精车余量为向精车余量为2mm2mm 3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法N20 G00 Xl70.0 Z180.0 S750 T0202 M03；N30 G71 U5.0 R1.0；N35 G71 P40 Q100 U4.0 W2.0 F0.3 S500；N40 G00 X45.0 S750；N50 G01 Z140.0 F0.1；N60 X65.0 Z110；N70 Z90.0；N80 X140.0 Z80.0；N90 Z60.0；N100 Xl50.0 Z40.0；第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法C
15、NC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法1105285402020 10 2030302102304565140150ZXO起点终点4 4）多重复合循环）多重复合循环 在多重循环中，只须指定精加工路线和粗加工的背吃在多重循环中，只须指定精加工路线和粗加工的背吃刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和走刀次数。刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和走刀次数。(a)(a)外圆粗车循环外圆粗车循环G71G71G71 UG71 U（d d）R R（e e）；）；G71PG71P（nsns）Q Q（nfnf）U U（u u）W W（w w）F_ S_ T_ F_ S_ T_；N N（nsns）N
16、N（nfnf）第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法Ce45AABdu/2wC C为粗车循环的起点，为粗车循环的起点，A A是毛坯外径与轮廓端面的交点是毛坯外径与轮廓端面的交点 第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC1105285402020 10 2030302102304565140150ZXO起点终点切削深度为切削深度为5mm5mm，退刀量为，退刀量为1mm1mm，X X向精车余量为向精车余量为2mm2mm，Z Z
17、向精车余量为向精车余量为2mm2mm 3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法N20 G00 Xl70.0 Z180.0 S750 T0202 M03；N30 G71 U5.0 R1.0；N35 G71 P40 Q100 U4.0 W2.0 F0.3 S500；N40 G00 X45.0 S750；N50 G01 Z140.0 F0.1；N60 X65.0 Z110；N70 Z90.0；N80 X140.0 Z80.0；N90 Z60.0；N100 Xl50.0 Z40.0；第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.2 3.2 数控车床编程方法数控车床编程方法110528
18、5402020 10 2030302102304565140150ZXO起点终点G02、G03指令指令第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.3 3.3 数控铣床编程方法及实例数控铣床编程方法及实例_;_030219_;_030218_;_030217FKJRZYGGGFKIRZXGGGFJIRYXGGGPPPPPPI,J,K从圆弧起点到从圆弧起点到圆心位置，在圆心位置，在x,y,z方向上的分量方向上的分量铣削编程实例铣削编程实例YXR10R10R10R1070705050163.98OYZO100R10第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.3 3.3 数控铣
19、床编程方法及实例数控铣床编程方法及实例O1000；N10 G92 X35.0 Y35.0 Z100.0；N15 S500 M03；N17 G90 G00 X14.0 Y0.0 Z1.0 M08；N20 G01 Z-3.98 F100；YXR10R10R10R1070705050163.98OYZO100R10第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNC3.3 3.3 数控铣床编程方法及实例数控铣床编程方法及实例YXO第三章第三章 数控加工编程方法数控加工编程方法CNCN30 G03 X14.0 Y0 I-14.0 J0；走圆轨迹；走圆轨迹1N40 G01 X20.0；N50 G03 X
20、20.0 Y0 I-20.0 J0；走圆轨迹走圆轨迹2N60 G41 G01 X25.0 Y0 D01；切入槽外轮廓，建立补偿；切入槽外轮廓，建立补偿N65 G01 Y15.0；以下为槽外轮廓加工程序以下为槽外轮廓加工程序N70 G03 X15.0 Y25.0 I-10.0 J0；N80 G01 X-15.0；N90 G03 X-25.0 Y15.0 I0 J-10.0；N100 G01 Y-15.0；N110 G03 X-15.0 Y-25.0 I10.0 J0；N120 G01 X15.0；N130 G03 X25.0 Y-15.0 I0 J10.0；N140 G01 Y0；N150 G0
21、0 Z150.0；N160 G40 X35.0 Y35.0 M09；N160 M30；2 2、CNCCNC装置的软件结构的分类装置的软件结构的分类前后台型结构前后台型结构此结构将此结构将CNCCNC系统软件划分成两部分：系统软件划分成两部分：o前台程序前台程序:主要完成插补运算、位置控制、故障诊主要完成插补运算、位置控制、故障诊断等实时性强的任务，它是一个实时中断服务程序。断等实时性强的任务，它是一个实时中断服务程序。o后台程序后台程序(背景程序背景程序):):完成显示、零件加工程序的完成显示、零件加工程序的编辑管理、系统的输入编辑管理、系统的输入/输出、插补预处理（译码、输出、插补预处理（译
22、码、刀补处理、速度预处理刀补处理、速度预处理)等弱实时性的任务，它是一等弱实时性的任务，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。加工任务。该结构仅适用于控制功能较简单的系统。该结构仅适用于控制功能较简单的系统。4.3 CNCCNC系统的软件系统的软件中断型结构中断型结构此结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各此结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中
23、，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成）中，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成）对各级中断服务程序实施调度管理。整个软件就对各级中断服务程序实施调度管理。整个软件就是一个大的中断管理系统。是一个大的中断管理系统。4.3 CNCCNC系统的软件系统的软件一、定义：一、定义：可编程控制器（简称可编程控制器（简称PLCPLC）是以微处理器技术为基）是以微处理器技术为基础，综合了计算机、自动化和通信技术的一种新型工础，综合了计算机、自动化和通信技术的一种新型工业控制装置。业控制装置。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，采用可编程存储器，用于其内部存储程
24、序，执行逻辑采用可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数操作等面向用户运算、顺序控制、定时、计数和算数操作等面向用户的指令，的指令，并通过数字式或模拟式输入并通过数字式或模拟式输入/输出方式控制输出方式控制各种类型的机器或生产过程。各种类型的机器或生产过程。可编程控制器具有很强的逻辑运算能力，而且可编程控制器具有很强的逻辑运算能力，而且PLCPLC的输入的输入/输出接口适应了工业过程的需要，具有功输出接口适应了工业过程的需要，具有功率放大的功能，可直接带负载运行，这就是率放大的功能，可直接带负载运行，这就是PLCPLC在工在工业控制上优于普通微型计算机的地方。
25、业控制上优于普通微型计算机的地方。4.4可编程控制器可编程控制器PLCPLC二、二、CNCCNC系统中的系统中的PLCPLC1 1、作用：、作用：完成各种辅助功能完成各种辅助功能o机床主轴的起停、正反转控制及主轴转速的控制、机床主轴的起停、正反转控制及主轴转速的控制、倍率的选择。倍率的选择。o机床冷却、润滑系统的接通和断开。机床冷却、润滑系统的接通和断开。o机床刀库的起停和刀具的选择、更换。机床刀库的起停和刀具的选择、更换。o机床卡盘的夹紧、松开。机床卡盘的夹紧、松开。o机床自动门的打开、闭合。机床自动门的打开、闭合。o机床尾座和套筒的起停、前进、后退控制。机床尾座和套筒的起停、前进、后退控制
26、。o机床排屑等辅助装置的控制。机床排屑等辅助装置的控制。4.4可编程控制器可编程控制器PLCPLC2 2、类型：、类型：内装型、独立型内装型、独立型3 3、内装型、内装型 内装型内装型PLC PLC 内装型内装型PLCPLC从属于从属于CNCCNC装置，装置，PLCPLC与与NCNC间的信号传送在间的信号传送在CNCCNC装置内部实现。装置内部实现。CNC计计算算机机PLCI/O电电路路操作面板操作面板强电电路强电电路主轴单元主轴单元进给控制单元进给控制单元进给电动机进给电动机主轴电动机主轴电动机辅助动作辅助动作换刀动作换刀动作冷却排屑冷却排屑S、TMDI/CRT面板面板MCNC装置装置4.4
27、可编程控制器可编程控制器PLCPLC3 3、内装型、内装型PLCPLC特点：特点：1 1）实际上是）实际上是CNCCNC装置带有装置带有PLCPLC功能；功能；2 2）一般单独制成一块附加板，插装到）一般单独制成一块附加板，插装到CNCCNC主板插座主板插座上，不单独配备上，不单独配备I/OI/O接口。接口。3 3）采用内装型）采用内装型PLCPLC结构，结构，CNCCNC系统可以具有某些高系统可以具有某些高级控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。级控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。4.4可编程控制器可编程控制器PLCPLC三、三、M M、S S、T T功能的实现功能的实现1 1、辅助、辅助M
28、 M功能功能 PLCPLC完成的完成的M M功能是很广泛的。根据不同的功能是很广泛的。根据不同的M M代码，代码，可控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，可控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开、关、卡盘的夹紧和松开，以及自动换冷却液的开、关、卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置机械手换刀动作等运动。刀装置机械手换刀动作等运动。4.4可编程控制器可编程控制器PLCPLC5.2 逐点比较法逐点比较法逐点比较法逐点比较法（代数运算法、醉步法）（代数运算法、醉步法）开环数控机床采用，可实现直线、圆弧、其他开环数控机床采用，可实现直线、圆弧、其他二次曲线（椭圆、抛物线、双曲线等）插补。
29、二次曲线（椭圆、抛物线、双曲线等）插补。特点：运算直观，最大插补误差特点：运算直观，最大插补误差1个脉冲当量，个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便。脉冲输出均匀，调节方便。原理：原理：每次向一个坐标轴输出每次向一个坐标轴输出1个进给脉冲，每个进给脉冲，每走一步将点的瞬时坐标与理想轨迹比较，判断走一步将点的瞬时坐标与理想轨迹比较，判断实际点与理想轨迹的偏移位置，通过偏差函数实际点与理想轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者偏差（计算二者偏差（用最简捷的方式计算每步进给用最简捷的方式计算每步进给后的位置误差），后的位置误差），决定下步进给方向（决定下步进给方向（误差小误差小的方向），的方向），每进给一
30、步要完成偏差判别、坐标每进给一步要完成偏差判别、坐标进给、新偏差计算和终点判别进给、新偏差计算和终点判别4个工作节拍个工作节拍。第第象限一加工直线，起点坐标原点象限一加工直线，起点坐标原点O，终，终点坐标为点坐标为A（xe，ye），），则直线方程可表示为则直线方程可表示为0eeijxyxy0iejexyyxFi,j0A(xe,ye)P(xi,yj)OYPP即：即：5.2 逐点比较法逐点比较法1）Fi，j0时，向时，向X方向进给一个脉冲当量，到方向进给一个脉冲当量，到达点达点Pi1,j，此时，此时xi1=xi1，则点，则点Pi1,j的偏差判的偏差判别函数别函数Fi+1，j为为 令令 为偏差判别函
31、数，为偏差判别函数，则有：则有：iejejixyyxF,ejiiejeiejejiyFxyyxxyyxF,1,1)1(5.2 逐点比较法逐点比较法ejiiejeiejejixFxyyxxyyxF,11,)1(2）当当Fi，j0时，向时，向Y方向进给一个脉冲当量，方向进给一个脉冲当量，到达点到达点Pi1,j，此时，此时yj+1=yj1，则点，则点Pi,j1的偏差判的偏差判别函数别函数Fi，j+1为为可见，新加工点的偏差可见，新加工点的偏差Fi+1，j或或Fi，j+1是由前一个加工是由前一个加工点的偏差点的偏差Fi，j和终点的坐标值递推出来的，如果按前和终点的坐标值递推出来的，如果按前两式计算偏差
32、，则计算大为简化。两式计算偏差，则计算大为简化。5.2 逐点比较法逐点比较法三种方法判别三种方法判别当前加工点是否到达终点：当前加工点是否到达终点：n判别插补或进给的总步数：判别插补或进给的总步数：N=Xe+Yen分别判别各坐标轴的进给步数分别判别各坐标轴的进给步数n仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。5.2 逐点比较法逐点比较法 结束结束 YN 偏差判别偏差判别 开始开始 坐标进给坐标进给 偏差计算偏差计算 终点判别终点判别5.2 逐点比较法逐点比较法第第象限直线插补流程图象限直线插补流程图N NY Yy yn n+Y Y向走一步向走一步初始化初始化x
33、 xe eX Xy ye eY YE=NE=NF F00？+X X 向走一步向走一步E=0E=0？结束结束起始起始F F F F+X XF FF F-Y YE E E E-1 1N=Xe+Ye5.2 逐点比较法逐点比较法例例5-1:设加工第一象限直线，起点为坐标原设加工第一象限直线，起点为坐标原点点O（0，0），终点），终点A（6,4），用逐点比较），用逐点比较法对其进行插补，并画出插补轨迹。法对其进行插补，并画出插补轨迹。插补从直线的起点开始，故插补从直线的起点开始，故F0，0=0；终点判别寄存器终点判别寄存器 E 存入存入X、Y两个坐标方向总两个坐标方向总步数，即步数，即E64=10，每进
34、给一步减，每进给一步减1，E=0时停止插补。时停止插补。插补运算过程如表所示，插补轨迹如图示。插补运算过程如表所示，插补轨迹如图示。5.2 逐点比较法逐点比较法步数步数 偏差判别偏差判别坐标进给坐标进给偏差计算偏差计算终点判断终点判断起点起点 F0，0=0E=101F0，0=0XF1，0=F0，0ye=04=4E=101=92F1，00YF1，1=F1，0 xe=46=2E=91=83F1，10XF2，1=F1，1ye=24=2E=81=74F2，10YF2，2=F2，1xe=26=4E=71=65F2，20XF3，2=F2，2ye=44=0E=61=56F3，2=0XF4，2=F3，2ye=
35、04=4E=51=47F4，20YF4，3=F4，2xe=46=2E=41=38F4，30XF5，3=F4，3ye=24=2E=31=29F5，30YF5，4=F5，3xe=26=4E=21=110F5，40XF6，4=F5，4ye=44=0E=11=05.2 逐点比较法逐点比较法XOY1234561234A(6,4)5.2 逐点比较法逐点比较法5.2.2逐点比较法圆弧插补逐点比较法圆弧插补与直线插补类似，每进给一步也完成偏差判别、坐标与直线插补类似，每进给一步也完成偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别进给、偏差计算、终点判别4 4个工作节拍。但以点距圆个工作节拍。但以点距圆心的距离大于、小
36、于圆弧半径作为偏差判别依据。心的距离大于、小于圆弧半径作为偏差判别依据。圆弧圆弧ABAB的圆心的圆心O（0 0，0 0），半径），半径R，加工点坐标为，加工点坐标为P P（xi，yj），则圆弧插补偏差判别函数为：），则圆弧插补偏差判别函数为：Fi，j0时，点在圆弧上；时，点在圆弧上；Fi，j0时，点在圆弧外；时，点在圆弧外；Fi，j0时，点在圆弧内。将时，点在圆弧内。将Fi，j=0归于归于Fi，j0 RAFi,j0P(xi,yj)OYBPP222,RyxFjiji5.2 逐点比较法逐点比较法1 1插补第一象限逆圆弧插补第一象限逆圆弧 1 1）Fi，j j0 0时，点时，点P P（xi，yj）在
37、圆弧上或圆弧外，）在圆弧上或圆弧外，向趋近圆弧的向趋近圆弧的-X X方向进给一个脉冲当量，到新方向进给一个脉冲当量，到新点点P Pi i1 1,j,j，此时，此时xi1=xi1 1，则点，则点P Pi i1 1,j,j的偏差的偏差判别函数判别函数Fi1，j为：为：1212)()1(,2222222221,1ijiijijijijixFxRyxRyxRyxF5.2 逐点比较法逐点比较法2）Fi，j0时，点时，点P（xi，yj）在圆弧内，向）在圆弧内，向趋近圆弧的趋近圆弧的+Y方向进给一个脉冲当量，到新方向进给一个脉冲当量，到新点点Pi，j1，此时，此时yj+1=yj1，则点，则点Pi，j1的偏差
38、的偏差判别函数判别函数Fi，j+1为：为：1212)()1(,22222222121,jjijjijijijiyFyRyxRyxRyxF5.2 逐点比较法逐点比较法2插补第一象限顺圆弧插补第一象限顺圆弧1）Fi，j0时，点时，点P（xi，yj）在圆弧上或圆）在圆弧上或圆弧外，向趋近圆弧的弧外，向趋近圆弧的-Y方向进给一个脉冲方向进给一个脉冲当量，到新点当量，到新点Pi，j1，此时，此时yj1=yj1，则，则点点Pi，j1的偏差判别函数的偏差判别函数Fi，j1为：为：1212)()1(,22222222121,jjijjijijijiyFyRyxRyxRyxF5.2 逐点比较法逐点比较法2）Fi
39、，j0时，点时，点P（xi，yj）在圆弧内，向）在圆弧内，向趋近圆弧的趋近圆弧的+X方向进给一个脉冲当量，到方向进给一个脉冲当量，到达新点达新点Pi1,j，此时，此时xi1=xi1，则点，则点Pi1,j的的偏差判别函数为偏差判别函数为Fi+1，j:1212)()1(,2222222221,1ijiijijijijixFxRyxRyxRyxF5.2 逐点比较法逐点比较法例例5-2 设加工第一象限逆圆弧设加工第一象限逆圆弧AB，起点，起点A（6,0）,终点终点B（0,6）。用逐点比较法对其）。用逐点比较法对其进行插补并画出插补轨迹。进行插补并画出插补轨迹。插补从圆弧起点开始，故插补从圆弧起点开始，
40、故F F0 0，0 0=0=0；E E 存存X X、Y Y方向总步数，方向总步数，E E6 66=126=12，每进，每进给一步减给一步减1 1，E=0E=0时停止插补。时停止插补。应用第一象限逆圆弧插补计算公式，运算应用第一象限逆圆弧插补计算公式，运算过程如表所示，插补轨迹如图示。过程如表所示，插补轨迹如图示。5.2 逐点比较法逐点比较法步数步数 偏差判偏差判别别坐标坐标进给进给偏差计算偏差计算坐标计算坐标计算终点终点判断判断起点起点 F0，0=0 x0=6 y0=0E=121F0，0=0 XF1，0=F0，02x01=0121=11x1=61=5 y1=0 E=112F1，00 Y F1，
41、1=F1，02y11=1101=10 x2=5 y2=01=1 E=103F1，10 Y F1，2=F1，12y21=1021=7 x3=5 y3=11=2E=94F1，20 YF1，3=F1，22y31=741=2x4=5 y4=21=3E=85F1，30 YF1，4=F1，32y41=261=5x5=5 y5=31=4E=76F1，40 XF2，4=F1，42x51=5101=4x6=51=4 y6=4E=67F2，40 YF2，5=F2，42y61=481=5x7=4 y7=41=5E=58F2，50 XF3，5=F2，52x71=581=2x8=41=3 y8=5E=49F3，50 Y
42、F3，6=F3，52y81=2101=9x9=3 y9=51=6E=310 F3，60 XF4，6=F3，62x91=961=4x10=31=2 y10=6 E=211 F4，60 XF5，6=F4，62x101=441=1x11=21=1 y11=6 E=112 F5，60 XF6，6=F5，62x111=121=0 x12=11=0 y12=6 E=05.2 逐点比较法逐点比较法B(0,6)A(6,0)5431234512YOX66插补轨迹理想轨迹5.2 逐点比较法逐点比较法例例3 3：当函数寄存器位数：当函数寄存器位数N=3N=3，对第一象限直，对第一象限直线线OEOE进行进行DDADD
43、A插补，起点（插补，起点（0 0，0 0），），终点终点E E（5 5，3 3），写出插补过程并画出插补轨），写出插补过程并画出插补轨迹。迹。解：解：1 1）基本参数）基本参数N=3N=3，则累加次数，则累加次数m=2m=23 3=8=8，X Xe e=5=5，Y Ye e=3,=3,x=000 x=000，y=000 y=000。M累加次累加次数数 X坐标坐标 Y坐标坐标 Rx x X Ry yy05030155+0=58033+0=38133+3=680355+2=781455+7=128133+1=48133+4=780655+1=681755+6=118133+2=580855+3=8
44、13100013 3）插补轨迹如图所示）插补轨迹如图所示53yx0例例4 4：n=3n=3，在第一象限逆时针插补圆弧，在第一象限逆时针插补圆弧ABAB，A A（5 5，0 0），），B B（0 0，5 5），求解：），求解：1 1）写出插补过程；）写出插补过程；2 2）画出插补轨迹。）画出插补轨迹。解：解：X X0 0=5 y=5 y0 0=0=0 X Xe e=0 y=0 ye e=5=5初始状态：初始状态：x=0 y=0 x=0 y=0终点判断：终点判断：Y Y向：向：|X|Xe eX X0 0|5 5 X X向：向：|Y|Ye eY Y0 0|5 5插补插补次数次数 Ry y y1 Rx
45、 xx20505005155+0=58141005355+2=780411+0=181321+1=281232+2=4805655+1=680233+4=781143+7=10814844+3=780144+2=681054+6=10813 Rx x Y Ry yX21055+2=78121255+4=98111355+1=6810 插补轨迹如图所示。插补轨迹如图所示。6.1 概述概述位置检测装置位置检测装置作用作用：检测位移（线位移或角：检测位移（线位移或角位移）和速度，发送反馈信号至数控装置，位移）和速度，发送反馈信号至数控装置，构成伺服系统的闭环或半闭环控制，使工作构成伺服系统的闭环或半
46、闭环控制，使工作台按指令的路径精确地移动。台按指令的路径精确地移动。位置测量装置位置测量装置组成组成：检测元件（传感器）和：检测元件（传感器）和信号处理装置。信号处理装置。数控系统中的检测装置分：位移、速度和电数控系统中的检测装置分：位移、速度和电流三种类型。流三种类型。常用常用位移位移检测装置：旋转变压器、感应同步检测装置：旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅、磁栅等。器、编码器、光栅、磁栅等。闭环或半闭环控制的数控机床的加工精度主闭环或半闭环控制的数控机床的加工精度主要由检测系统精度决定。要由检测系统精度决定。半闭环控制的数控机床：半闭环控制的数控机床：旋转变压器、编码器旋转变压器、编码器
47、等等，安装在电机或丝杠，安装在电机或丝杠上，测量电机或丝杠的角位移间接测量工作上，测量电机或丝杠的角位移间接测量工作台的直线位移。台的直线位移。闭环控制系统的数控机床：闭环控制系统的数控机床：感应同步器、光栅、磁栅等，安装在工作台感应同步器、光栅、磁栅等，安装在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。和导轨上，直接测量工作台的直线位移。6.1 概述概述1增量式与绝对式增量式与绝对式 1）增量式检测方式）增量式检测方式测量位移增量，移动一个测量单位就发出一个测量位移增量，移动一个测量单位就发出一个测量信号。测量信号。如：测量单位为如：测量单位为0.001mm，每移动，每移动0.001mm发出发
48、出1个脉冲信号，通过对脉冲计数个脉冲信号，通过对脉冲计数可得到位移量。可得到位移量。优点：检测装置较简单，任何一个对中点均可优点：检测装置较简单，任何一个对中点均可作为测量起点；作为测量起点；缺点：一旦计数有误，此后测量结果全错；发缺点：一旦计数有误，此后测量结果全错；发生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故前的位置，必须将工作台移至起点重新计数。前的位置，必须将工作台移至起点重新计数。6.1 概述概述1鉴相工作方式鉴相工作方式给定子的两个绕组通以相同幅值、相同频率，给定子的两个绕组通以相同幅值、相同频率，但相位差但相位差/2的交流激磁电压的交流激磁电
49、压 U1sUmsint U1cUm（sint+/2）Umcost当转子正转时当转子正转时，这两个激磁电压在转子绕组，这两个激磁电压在转子绕组中产生的感应电压经叠加，得到转子的感应中产生的感应电压经叠加，得到转子的感应电压电压U2为为 6.2 旋转变压器旋转变压器cossin112cskUkUUU2kUmsintsinkUmcostcos=kUmcos（t-）Um激磁电压幅值；激磁电压幅值；k电磁耦合系数，电磁耦合系数，k1；相位角，即：转子偏转角。相位角，即：转子偏转角。当转子反转时当转子反转时，同样可得到，同样可得到 U2kUmcos（t+）转子输出电压的相位角和转子输出电压的相位角和间有严
50、格对应关系，只要检间有严格对应关系，只要检测出转子输出电压的相位角，就可以求得测出转子输出电压的相位角，就可以求得，也就可得，也就可得到被测轴的角位移。到被测轴的角位移。实际应用时，把定子余弦绕组激磁电压的相位作为基准实际应用时，把定子余弦绕组激磁电压的相位作为基准相位，与转子绕组的输出电压相位做比较，来确定相位，与转子绕组的输出电压相位做比较，来确定的的大小。大小。6.2 旋转变压器旋转变压器2鉴幅工作方式鉴幅工作方式 给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即压，即
