第5章_数控机床的控制原理_2011.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2. C功能刀具半径补偿 B刀具补偿只能计算出直线或圆弧终点的刀具中心值，而对于两个程序段之间在刀补后可能出现的一些特殊情况没有给予考虑。 实际上，当程序编制人员按零件的轮廓编制程序时，各程序段之间是连续过度的，没有间断点，也没有重合段。但是，当进行了刀具半径补偿（ B刀具补偿）后，在两个程序段之间的刀具中心轨迹就可能会出现间断点和交叉点。粗线为编程轮廓，当加工外轮廓时，会出现间断 ；当加工内轮廓时，会出现交叉点 。 对于只有B刀具补偿的CNC系统，编程人员必须事先估计出在进行刀具补偿后可能出现的间断点和交叉点的情况，并进行人为的处理。如遇到间断点时，可以在两个间断点之间增加一个半径为刀具半径的过渡圆弧段 。遇到交叉点时，事先在两程序段之间增加一个过渡圆弧段AB ，圆弧的半径必须大于所使用的刀具的半径。显然这种仅有B刀具补偿功能的CNC系统对编程人员是很不方便的。 最容易为人们所想到的刀具半径补偿方法，就是由数控系统根据和实际轮廓完全一样的编程轨迹，直接算出刀具中心轨迹的转接交点 和 ，然后再对原来的程序轨迹作伸长或缩短的修正。 从前, C`和 点不易求得，主要是由于NC装置的运算速度和硬件结构的限制。随着CNC技术的发展，系统工作方式、运算速度及存储容量都有了很大的改进和增加，采用直线或圆弧过渡，直接求出刀具中心轨迹交点的刀具半径补偿方法已经能够实现了，这种方法被称为C功能刀具半径补偿（简称C刀具补偿）。 2. C刀具补偿的设计思想 B刀具补偿对编程限制的主要原因：在确定刀具中心轨迹时，采用了读一段，算一段，再走一段的控制方法。这样，就无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响。于是，对于给定的加工轮廓轨迹来说，当加工内轮廓时，为了避免刀具干涉，合理地选择刀具的半径以及在相邻加工轨迹转接处选用恰当的过渡圆弧等问题，就不得不靠程序员自己来处理。 2. C刀具补偿的设计思想 为了解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响，需要在计算完本段轨迹后，提前将下一段程序读入，然后根据它们之间转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当的修正，得到正确的本段加工轨迹。 2. C刀具补偿的设计思想 图(a) 是普通NC系统的工作方法，程序轨迹作为输入数据送到工作寄存器AS后，由运算器进行刀具补偿运算，运算结果送输出寄存器OS，直接作为伺服系统的控制信号。图(b)中是改进后的NC系统的工作方法。与图(a)相比，增加了一组数据输入的缓冲器BS，节省了数据读入时间。往往是AS中存放着正在加工的程序段信息，而BS中已经存放了下一段所要加工的信息。 图(c)中是在CNC系统中采用C刀具补偿方法的原理框图。与从前方法不同的是，CNC装置内部又设置了一个刀具补偿缓冲区CS。 2. C刀具补偿的设计思想 在系统启动后，第一段程序先被读入BS，在BS中算得的第一段编程轨迹被送到CS暂存后，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。接着，对第一、第二两段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果，再对CS中的第一段编程轨迹作相应的修正。修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送入CS。随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送伺服驱动装置予以执行。 当修正了的第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS，随后，又根据BS、CS中的第三、第二段编程轨迹的连接方式，对CS中的第二段编程轨迹进行修正。依此进行，可见在刀补工作状态，CNC装置内部总是同时存有三个程序段的信息。 3. 编程轨迹转接类型 在普通的CNC装置中，所能控制的轮廓轨迹通常只有直线和圆弧。所有编程轨迹一般有以下四种轨迹转接方式： 1）直线与直线转接 2）直线与圆弧转接 3）圆弧与直线转接 4）圆弧与圆弧转接。 根据两个程序段轨迹矢量的夹角α （锐角和钝角）和刀具补偿的不同，又有以下过渡类型：伸长型、缩短型和插入型。 1） 直线与直线转接 直线转接直线时，根据编程指令中的刀补方向G41／G42和过程类型有8种情况。右图是直线与直线相交进行左刀补的情况。图中编程轨迹为 。 a）、b）缩短型转接 c）插入型转接 d）伸长型转接 (1)直线接直线右刀补的情况 1） 缩短型转接 在图a、b中角JCK相对于角OAF来说，是内角，AB、AD为刀具半径。对应于编程轨迹OA和AF，刀具中心轨迹JB和DK将在C点相交。这样，相对于OA 和AF 来说，缩短了BC 和DC 的长度。 2）插入型转接 在图d中，