数控加工程序输入及预处理——其他预处理和小结习题.pdf

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1、第四节第四节其他预处理其他预处理数控系统内部的数据预处理是指从数控加工程序输入到插补前的整个过程，它不仅包括译码、诊断、刀具补偿计算，而且还涉及到速度处理、坐标转换、某些辅助功能的实现等内容。下面继续对其他数据预处理过程进行介绍。一、进给速度处理一、进给速度处理在零件加工过程中，根据工艺要求，数控加工程序中总是要用代码 F 来指定轮廓加工的进给速度。F 需经译码后存入指定的单元，供后续的速度处理程序调用。根据轮廓插补方法的不同，其速度处理算法也不一样。下面就分脉冲增量插补法和数据采样插补法来简单介绍相应的速度处理算法。（一）脉冲增量插补法的速度处理脉冲增量插补法一般用在以步进电动机为执行元件的

2、开环数控系统中。各坐标轴的运动速度是通过向该轴步进电动机发送进给脉冲来实现的，而进给脉冲又是通过程编进给速度F确定的。设轮廓加工程编进给速度为 F（mm/min），脉冲源（MF）的频率为 f（HZ），数控系统的脉冲当量为（mm/step），则可推导出进给速度与脉冲频率的关系为F60f（2-97）据此反过来可求得脉冲源频率为fF/(60)（2-98）在进给速度控制过程中，只要按照式（2-98）来选取脉冲源频率，就可以实现所需的进给速度。（二）数据采样插补法的速度处理数据采样插补法一般用在以直流或交流伺服电动机为执行元件的闭环或半闭环数控系统中。各坐标轴的运动速度是通过控制其伺服系统的位移量来实现

3、的，即由一个插补周期内坐标轴的进给量大小来确定。现假设某数控系统的插补周期为TS（ms），程编进给速度为F（mm/min），机床面板进给速度倍率为 K，则在一个插补周期内进给位移量为LL KFTS（mm）（2-99）601000因此，只要让数控系统在每一个插补周期内保证式（2-99）所规定的进给量，就可以实现程编所设定的进给速度。还要指出的是，式（2-98）和式（2-99）中的速度是指稳定状态下的进给速度，但在机床的启动过程、停止过程和改变加工速度的过程中，还需要进行自动加/减速处理，以满足变速控制的需要。二、工件零点设置与撤消的处理二、工件零点设置与撤消的处理每一台数控机床都设置了两个极其重

4、要的坐标原点，一个是机床零点(机械原点)，另一个是机床参考点(电气原点)。机床零点的位置是由机床制造厂家确定的，它是机床坐标系的基准点，位置固定，例如：数控车床的机床零点常常设置在机床主轴安置卡盘的法兰盘中心位置。机床参考点在数控机床上的位置也是固定的，主要用于确定机床移动部件的参考位置，例如：当数控车床刀架上的相关点移至机床参考点处时，以此作为数控系统的坐标计量基准。总之，机床零点和机床参考点应配合使用，以帮助操作人员确定机床坐标系。在编制数控加工程序时，如果将机床零点或机床参考点选作工件零点，则数控加工程序的编写相当麻烦。为了简化编程以及方便加工程序坐标系的调整，数控系统必须允许编程人员在

5、机床移动部件的运动范围内任意设置工件坐标系，而不必另外考虑工件坐标系与机床坐标系之间的关系。为此，数控系统专门设置了两条指令来完成上述功能，即用准备功能 G92 设置工件零点，用准备功能 G99 撤消 G92 所设置的零点。当 G92 与坐标信息一起编程时，数控装置便自动将程编值置入命令位置寄存器。例如：当 G92 代码后的坐标值为零，则表示在机床坐标系中选择的当前位置就是工件坐标系的零点；若 G92 代码后的坐标值不为零，则表示工件坐标系的零点相对所选的当前位置有一定距离，其值为G92 代码后的坐标值。在加工过程中，CRT 显示的坐标位置均是相对工件坐标系的，但在数控系统内部仍以机床坐标系的

6、绝对零点进行坐标位置的计算。这需要一个坐标系转换计算程序来实现，也就是说通过软件对坐标轴的现行位置和命令位置进行转换，其处理过程如图2-34 所示。YN是G92设置零点？设置零点前命令位置值计算偏置值零偏=现行位置程编值设置命令值程编值命令位置撤消零偏计算命令位置=现行位置零偏设置零点后命令位置值零偏值OO（现行位置）程编值清除零偏寄存器（绝对零点）（工件零点）a)图2-34工件零点设置与撤消的处理b)此外，除了 G99 可以撤消所设置的工件零点以外，机床返回参考点的操作也能撤消由G92 所设置的零点，使命令位置寄存器恢复为按机床坐标系计算的命令位置值。三、绝对编程与增量编程的处理三、绝对编程

7、与增量编程的处理数控系统一般都设有绝对编程方式(G90)和增量编程方式(G91)二种。所谓绝对编程方式是指描述零件轮廓段的坐标值均采用绝对坐标值，即各轮廓段的终点坐标均为相对工件坐标系零点的绝对值；而增量编程方式则是指描述零件轮廓段的坐标值采用增量坐标值，即各轮G90绝对编程？廓段的终点坐标为相对该轮廓段起点的相对坐标增量坐标。由于绝对编程方式和增量编程方式中坐标值的度量方式不同，因此，数控系统在内部必现行段终点=程编值行段终点=程编值现行段起点须作相应的转换，其处理过程如图2-35 所示。YN是G90绝对编程？2-35绝对编程与增量编程的处理现行段终点=程编值现行段位移增量=程编值现行段起点

8、现行段终点=程编值现行段起点现行段位移增量=程编值图2-35绝对编程与增量编程的处理本章小结本章小结本章主要介绍了数控加工程序输入到轮廓插补计算之前的数据预处理过程，具体包括：数控加工程序的输入、译码、诊断、刀补计算、速度处理、坐标转换等环节。常用的数控加工程序输入方法有纸带阅读机输入、键盘方式输入、存储器方式输入、通信方式输入等几种。无论是哪一种输入方法都需要设置一定格式的缓冲器和存储器来保存数控加工程序，以便于后续的译码处理。译码是将数控加工程序翻译成CNC 装置能够识别的数据形式，并按约定格式存储的全过程。译码操作按两个基本步骤进行：一是属性判别；二是功能翻译。按功能码属性分组建表进行相

9、应处理，以便压缩译码结果缓冲器的规模，提高译码速度。数控加工程序的诊断是指在程序输入、译码过程中，对不规范的代码进行检查、监控与处理。数控加工程序的主要错误有语法错误和逻辑错误两大类。刀具补偿分为刀具长度补偿和刀具半径补偿两大类。补偿的目的在于简化数控加工程序的编制。其计算的基本原理是根据被加工零件的几何形状以及刀具参数，在刀具的长度方向或半径方向计算其补偿量，并在轮廓转接处作相应的过渡处理，从而避免了加工过程中的刀具干涉，改善尖角加工的工艺性。进给速度预处理的目的是指要求系统如何保证数控加工程序给定的加工速度。对于脉冲增量插补法的速度处理而言，是如何选择合适的脉冲源频率。对于数据采样插补法的

10、速度处理而言，是如何获得一个插补周期内的位移量。坐标转换包括工件零点设置与撤消、绝对编程和增量编程的处理。不管数控加工程序采用哪种坐标方式编程，但一般情况下系统内部都将其转换成绝对坐标进行计算。思考题与习题思考题与习题2-1常用的数控加工程序输入方法有哪些？各有何特点？2-2请采用 MCS-51 系列 8031 单片机为 CPU，设计一个纸带阅读机的接口电路，并给出电路原理图、端口地址和中断服务程序。2-3请采用 MCS-51 系列 8031 单片机为 CPU，设计一个 44 的键盘接口电路，并给出电路原理图、端口地址和中断服务程序。2-4现假设某数控系统采用 MCS-51 系列 8031 单

11、片机为 CPU，并设计了一个 RS-232C的串行接口。另外还有一台 PC 机，其中保存有一些数控加工程序。现要求将PC 机中的数控加工程序传到数控机床中，请编写出PC 机和数控装置中的通信软件。2-5什么是内码？引入内码的意义何在？内码的转换过程是必需的码？2-6数控加工程序缓冲器和存储器之间有何不同？2-7什么是译码？试简述译码的主要工作过程。2-8在译码结果缓冲器中为什么要对G代码和M代码进行分组？分组的依据是什么？2-9请自行设计一个有意义的数控加工程序，并将其进行译码转换。2-10 设有如下数控加工程序段：“N08G91G02X40Y0I20J0F300S600T03M03”请按本教

12、材的约定将其转换成内码(存储器首址为 3000H)，然后继续将其翻译成标准代码(译码结果存储器首址为4000H)。2-11 什么是数控加工程序的诊断？2-12 什么是刀具补偿？刀具补偿处理的意义何在？2-13 刀具长度补偿的基本原理是什么？2-14 刀具半径补偿的基本原理是什么？简述刀具半径补偿的执行过程。2-15 刀具半径补偿在轮廓段间的转接类型有哪些？刀具半径补偿计算的任务是什么？2-16 请选用一种高级语言编写出直线接直线刀具半径补偿计算程序，并验证书中公式的正确性。2-17 请推导教材中公式(2-54)。2-18 在联立求解式(2-49)和式(2-50)的过程中会出现两个解，但其中只有

13、一个是合理的，请说明取舍的原则。2-19 请给出圆弧接圆弧刀补进行过程中所有特殊角转接的刀具半径补偿情况。2-20 请问能否将教材中的约定修改如下：R|R|(逆圆弧)(顺圆弧)|R|，r|r|（右刀补）（左刀补）|r|如果这样约定后会有什么影响？2-21 请自行给出一个有意义的零件，并画出刀具半径补偿后相应的刀具中心轨迹。要求含有直线轮廓和圆弧轮廓，刀补建立、刀补进行和刀补撤消，缩短型、伸长型和插入型等情况。2-22 在一台经济型数控铣床上铣削下面零件，铣刀直径为20mm，选择加工路线为ABCDEA，O 为起刀点，BLU=001mm。要求作出直线过渡型刀补后刀具中心轨迹，并给出转接点坐标值（包括刀补建立、刀补进行和刀补撤消三种情况以及有关的计算过程）（图中坐标单位为 mm）。Y YE ED DR100R100100100200200C CA AB BO O100100100100300300X X图 2-36题 2-22 图2-23 试简述数控机床进给速度控制的基本思路。2-24 数控机床中绝对编程和增量编程是如何统一起来的？