【正文】 工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補處理就是完成這種轉換的處理程序。（3）插補計算數控編程提供了刀具運動的起點、終點和運動軌跡，而刀具怎么從起點沿運動軌跡走向終點則由數控系統(tǒng)的插補裝置或插補軟件來控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期DT定時運行，它將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進給速度F，實時計算出各個進給軸在DT內的位移指令（DXDY?），并送給進給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。（4）PLC控制CNC系統(tǒng)對機床的控制分為對各坐標軸的速度和位置的“軌跡控制”和對機床動作的“順序控制” 或稱“邏輯控制”。后者是指在數控機床運行過程中，以CNC內部和機床各行程開關、傳感器、按鈕、繼電器等開關信號狀態(tài)為條件，并按預先規(guī)定的邏輯關系對諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運行等進行的控制。PLC控制就是實現(xiàn)上述功能的功能模塊。數控加工原理就是將預先編好的加工程序以數據的形式輸入數控系統(tǒng)，數控系統(tǒng)通過譯碼、刀補處理、插補計算等數據處理和PLC協(xié)調控制，最終實現(xiàn)零件《數控加工工藝及設備》教案內容 的自動化加工。備注二、數控加工工藝和數控加工工藝過程的概念、主要內容及特點（一）數控加工工藝和數控加工工藝過程的概念1．數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程。數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數控加工實踐的經驗總結。2．數控加工工藝過程是利用切削工具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。（二）數控加工工藝和數控加工工藝過程的主要內容（1）選擇并確定進行數控加工的內容；（2）對零件圖紙進行數控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定；（4）數控加工工藝方案的制定；（5）工步、進給路線的確定；（6）選擇數控機床的類型；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設計；（8）切削參數的確定；（9）加工程序的編寫、校驗與修改；（10）首件試加工與現(xiàn)場問題處理；（11）數控加工工藝技術文件的定型與歸檔。（三）數控加工工藝的特點 1．數控加工工藝內容要求具體、詳細 2．數控加工工藝要求更嚴密、精確3．制定數控加工工藝要進行零件圖形的數學處理和編程尺寸設定值的計算 4．制定數控加工工藝選擇切削用量時要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響5．制定數控加工工藝時要特殊強調刀具選擇的重要性 6．數控加工工藝的特殊要求7．數控加工程序的編寫、校驗與修改是數控加工工藝的一項特殊內容三、數控加工工藝與數控編程的關系1．數控程序輸入數控機床，執(zhí)行一個確定的加工任務的一系列指令，稱為數控程序或零件程序。2．數控編程即把零件的工藝過程、工藝參數及其它輔助動作，按動作順序和數控機床規(guī)定的指令、格式，編成加工程序，再記錄于控制介質即程序載體（磁盤等），輸入數控裝置，從而指揮機床加工并根據加工結果加以修正的過程。3．數控加工工藝與數控編程的關系數控加工工藝分析與處理是數控編程《數控加工工藝及設備》教案內容 的前提和依據，沒有符合實際的、科學合理的數控加工工藝，就不可能有真正可行的數控加工程序。而數控編程就是將制定的數控加工工藝內容程序化。備注第三節(jié)數控機床的坐標系統(tǒng)一、數控機床的坐標系1．標準坐標系和運動方向標準坐標系采用右手直角笛卡兒定則?；咀鴺溯S為X、Y、Z并構成直角坐標系，相應每個坐標軸的旋轉坐標分別為A、B、C?；咀鴺溯SX、Y、Z的關系及其正方向用右手直角定則判定，拇指為X軸，食指為Y軸，中指為Z軸，圍繞X、Y、Z各軸的回轉運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向為對應的A、B、C的正向。與+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向相應用帶“′”的+X′、+Y′、+Z′、+A′、+B′、+C′表示。注意，+X′、+Y′、+Z′之間不符合右手直角笛卡兒定則。由于數控機床各坐標軸既可以是刀具相對于工件運動，也可以是反之，所以ISO標準規(guī)定：（l）不論機床的具體結構是工件靜止、刀具運動，或是工件運動、刀具靜止，在確定坐標系時，一律看作是刀具相對靜止的工件運動。（2）機床的直線坐標軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。（3）坐標軸名（X、Y、Z、A、B、C）不帶“′”的表示刀具運動；帶“′”的表示工件運動，如圖116所示。（4）增大工件與刀具之間距離的方向為坐標軸正方向。2．坐標軸判定的方法和步驟（1）Z軸規(guī)定平行于機床主軸軸線的坐標軸為Z軸。對于有多個主軸或沒有主軸的機床（如刨床），標準規(guī)定垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。對于能擺動的主軸，若在擺動范圍內僅有一個坐標軸平行主軸軸線，則該軸即為Z軸，若在擺動范圍內有多個坐標軸平行主軸軸線，則規(guī)定其中垂直于工件裝夾面的坐標軸為Z軸。規(guī)定刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向（+Z）。（2）X軸對于工件旋轉的機床，X軸的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座，刀具離開工件旋轉中心的方向為X軸正方向；對于刀具旋轉的立式機床，規(guī)定水平方向為X軸方向，且當從刀具（主軸）向立柱看時，X正向在右邊；對于刀具旋轉的臥式機床，規(guī)定水平方向仍為X軸方向，且從刀具（主軸）尾端向工件看時，右手所在方向為X軸正方向。（3）Y軸《數控加工工藝及設備》教案內容Y軸垂直于X、Z坐標軸。Y軸的正方向根據X和Z坐標軸的正方向按照右備注手直角笛卡兒定則來判斷。（4）旋轉運動A、B和CA、B和C表示其軸線分別平行于X、Y和Z坐標的旋轉運動。A、B和C的正方向可按右手螺旋定則確定。（5）附加坐標軸的定義如果在X、Y、Z坐標以外，還有平行于它們的坐標，可分別指定為U、V、W。若還有第三組運動，則分別指定為P、Q和R。（6）主軸正旋轉方向與C軸正方向的關系主軸正旋轉方向從主軸尾端向前端（裝刀具或工件端）看順時針方向旋轉為主軸正旋轉方向。對于普通臥式數控車床，主軸的正旋轉方向與C軸正方向相同。對于鉆、鏜、銑、加工中心機床，主軸的正旋轉方向為右旋螺紋進入工件的方向，與C軸正方向相反。所以不能誤認為C軸正方向即為主軸正旋轉方向。二、機床坐標系與工件坐標系1．機床坐標系與機床原點、機床參考點（1）機床坐標系機床坐標系是機床上固有的坐標系，是用來確定工件坐標系的基本坐標系，是確定刀具（刀架）或工件（工作臺）位置的參考系，并建立在機床原點上。機床坐標系各坐標和運動正方向按前述標準坐標系規(guī)定設定。（2）機床原點現(xiàn)代數控機床都有一個基準位置，稱為機床原點，是機床制造商設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。（3）機床參考點與機床原點相對應的還有一個機床參考點，它也是機床上的一個固定點，通常不同于機床原點。一般來說，加工中心的參考點設在工作臺位于負極限位置時的一基準點上。2．工件坐標系與工件坐標系原點（1）工件坐標系編程人員在編程時設定的坐標系，也稱為編程坐標系。（2）工件坐標系原點也稱為工件原點或編程原點，一般用G92或G54~G59指令指定。（3）工件坐標系坐標軸的確定坐標原點選定后，接著就是坐標軸的確定。工件坐標系坐標軸確定的原則為：根據工件在機床上的安放方向與位置決定Z軸方向，即工件安放在數控機床上時，工件坐標系的Z軸與機床坐標系Z軸平行，正方向一致，在工件上通常與工件主要定位支撐面垂直；然后，選擇零件尺寸較長方向或切削時的主要進給方向《數控加工工藝及設備》教案內容為X軸方向，在機床上安放后，其方位與機床坐標系X軸方位平行，正向一致；過原點與X、Z軸垂直為Y軸，根據右手定則，確定Y軸的正方向。3．裝夾原點有的機床還有一個重要的原點，即裝夾原點，是工件在機床上安放時的一個重要參考點。備注第四節(jié)插補原理及與加工精度和加工效率的關系一、數控加工軌跡控制原理——插補原理插補的任務就是要根據進給速度的要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算。目前常用的插補方法有兩類：脈沖增量插補法和數據采樣插補法。（一）脈沖增量插補脈沖增量插補是模擬硬件插補的原理，把計算機每次插補運算產生的指令輸出到伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)根據進給脈沖進給，以驅動工作臺運動。計算機每發(fā)出一個脈沖，工作臺移動一個基本長度單位（脈沖當量），并且每次插補的結果僅產生一個行程增量，每進給一步（一個脈沖當量），計算機就要進行一次插補運算，進給速度受計算機插補速度的限制，因此很難滿足現(xiàn)代數控機床高速度的要求。（二）數據采樣插補法數據采樣插補原理是將加工一段直線或圓弧的時間劃分為若干相等的插補周期，每經過一個插補周期就進行一次插補計算，算出在該插補周期內各坐標軸的進給量，邊計算邊加工，若干次插補周期后完成一個曲線段的加工，即從曲線段的起點走到終點。數據采樣插補是根據用戶程序的進給速度，將給定輪廓曲線分割為每一插補周期的進給段，即輪廓步長。每一個插補周期，執(zhí)行一次插補運算，計算出下一個插補點（動點）坐標，從而計算出下一周期各個坐標的進給量，如DX、DY等，進而得出下一插補點的指令位置。插補周期可以等于采樣周期，也可以是采樣周期的整倍數。對于直線插補，動點在一個插補周期內運動的直線段與給定直線重合。對于圓弧插補，動點在一個插補周期內運動的直線段以弦線（或切線、割線）逼近圓弧。圓弧插補常用弦線逼近的方法。如圖125所示，用弦線逼近圓弧，會產生逼近誤差er。設d為在一個插補周期內逼近弦所對應的圓心角、r為圓弧半徑，則d246。230。er=r231。1cos247。（114）2248。232。230。d246。將上式中的cos231。247。用冪級數展開，得232。2248?！稊悼丶庸すに嚰霸O備》教案內容d246。230。er=r231。1cos247。2248。232。2236。249。252。(d2)4239。233。(d2)239。=r237。1234。1+L253。2!4!239。235。239。238。234。254。備注=d28r（115）設T為插補周期，F(xiàn)為刀具進給速度，則進給步長（或插補步長）l為 l=TF 用進給步長l代替弦長，有d187。lr=TFr將上式代入式（115），得l21(TF) er==（116）8r8r式（116）反映了逼近誤差er與插補周期T、進給速度F和圓弧半徑r的關系。根據式116，可以得到一個關系式：l163。8er允r（117）式中er允——輪廓曲線允許的逼近誤差；r——圓弧半徑；l——輪廓步長，即單位時間（插補周期）內的進給量。二、插補原理、進給速度與加工精度和加工效率的關系從式116可以看出，逼近誤差與進給速度、插補周期的平方成正比，與圓弧半徑成反比。較小的插補周期，可以在小半徑圓弧插補時允許較大的進給速度。從另一角度講，進給速度、圓弧半徑一定的條件下，插補周期越短，逼近誤差就越小。對于一個確定的數控系統(tǒng)，插補周期一般是固定的，插補周期確定之后，一定的圓弧半徑，應有與之對應的最大進給速度限定，以保證逼近誤差er不超過允許值。對脈沖增量插補，進給速度越快，則脈沖當量值越大，加工誤差也就越大，插補周期越短，插補精度越高；進給速度越快，插補精度越低，但效率越高。當加工精度要求很高（如微米級）時，在數控系統(tǒng)一定的情況下，進給速度的快慢將影響工件的形狀精度，同時自然影響加工效率。第五節(jié)當今國際數控加工技術的發(fā)展趨勢1．高速切削 2．高精度加工 3．復合化加工 4．控制智能化《數控加工工藝及設備》教案內容具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（l）加工過程自適應控制技術（2）加工參數的智能優(yōu)化與選擇（3）故障自診斷功能（4）智能化交流伺服驅動裝置 5．互聯(lián)網絡化6．計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，縮寫為CIMS）一般認為CIMS應由下列六個子系統(tǒng)組成：（1）計算機輔助經營和生產管理系統(tǒng)；（2）計算機輔助產品設計／制造等開發(fā)工程系統(tǒng)；（3）自動化制造加工系統(tǒng)；（4）計算機輔助儲運系統(tǒng)；（5）全廠質量控制系統(tǒng)；（6）數據庫與通信系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)的發(fā)展可以實現(xiàn)整個機械制造廠的全盤自動化，成為自動化工廠或無人化工廠，是自動化制造技術的發(fā)展方向。備注