【正文】 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 122 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 120 G41G03 G42G02 rD rD R R 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 121 G41⊕ G02=0？ 報(bào) 警 返 回 否 （ 內(nèi)側(cè)加工 ） 是（外側(cè)加工） 是 否 b 判別流程 ?0rR D??第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 刀具中心軌跡 編程軌跡 R 發(fā)出報(bào)警程序段 過切削部分 rD a 圓弧加工過切削 刀具 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 在實(shí)際加工中，還有各種各樣的過切削情況，限于時(shí)間，無法一一列舉。39。上圖中α=180o， 所以必定產(chǎn)生過切削。在圖中， BC為編程矢量， B’ C’ 為 B C 對(duì)應(yīng)的修正矢量， α為它們之間的夾角。顯然，這時(shí)必將產(chǎn)生如圖陰影部分所示的過切削。圖中，編程軌跡為 ABCD， B′為對(duì)應(yīng)于 AB、 BC的刀具中心軌跡的交點(diǎn)。下面將就 過切判別原理 進(jìn)行討論。 ? 刀具半徑補(bǔ)償處理結(jié)束。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 115 f e d B c b A O C D E a 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 ? 讀入 DE（ 假定由撤消刀補(bǔ)的G40命令），因?yàn)?90o＜∠ ABC＜ 180o， 由于是刀補(bǔ)撤消段，由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是伸長(zhǎng)型。 ? 讀入 CD， 因?yàn)?∠ BCD＞ 180o， 由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是縮短型。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 114 c b a B A O C D E 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 ? 讀入 BC， 因?yàn)?∠ ABC＜ 90o， 同理，由表可知，段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是插入型。 ? 讀入 AB， 因?yàn)?∠ OAB＜90o， 且又是右刀補(bǔ)（G42）， 由表可知，此時(shí)段間轉(zhuǎn)接的過渡形式是插入型。表中是以右刀補(bǔ)（ G42）為例進(jìn)行說明的，左刀補(bǔ)（ G41） 的情況于右刀補(bǔ)相似，就不再重復(fù)。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 110 3. 刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接形式和過渡方式列表 刀具半徑補(bǔ)償功能在實(shí)施過程中，各種轉(zhuǎn)接形式和過渡方式的情況，如下面兩表所示。 ? 伸長(zhǎng)型： 矢量夾角 90o≤α＜ 180o 刀具中心軌跡長(zhǎng)于編程軌跡的過渡方式。在一般的 CNC裝置中，均有圓弧和直線插補(bǔ)兩種功能。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 106 A’ B’ C” C B A G41 刀具 G42 刀具 編程軌跡 刀具中心軌跡 C’ 二 . 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟? 1 . 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程 ? 刀補(bǔ)建立 ? 刀補(bǔ)進(jìn)行 ? 刀補(bǔ)撤銷。因此現(xiàn)在用得較少，而用得較多的是 C刀補(bǔ)。 – 在內(nèi)輪廓尖角加工時(shí)，由于 C”點(diǎn)不易求得 (受計(jì)算能力的限制 )編程人員必須在零件輪廓中插入一個(gè)半徑大于刀具半徑的園弧，這樣才能避免產(chǎn)生過切。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 103 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 3. 刀具半徑補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ǎ? ? B刀補(bǔ)： R2 法，比例法，該法對(duì)加工輪廓的連接都是以圓弧進(jìn)行的。由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工時(shí)，均要為精加工工序預(yù)留加工余量。 ? 刀具半徑誤差補(bǔ)償 ，由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑的變化，也不必重新編程，只須修改相應(yīng)的偏置參數(shù)即可。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 102 A’ B’ C” C B A G41 刀具 G42 刀具 編程軌跡 刀具中心軌跡 C’ 2. 刀具半徑補(bǔ)償功能的主要用途 ? 實(shí)時(shí)將編程軌跡變換成刀具中心軌跡 。 當(dāng)以現(xiàn)有的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為內(nèi)核時(shí) ，即可大大減少系統(tǒng)的開發(fā)工作量和開發(fā)周期 。 因而 ， 采用該模式開發(fā)的 CNC系統(tǒng)具有良好的開放性和可維護(hù)性 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 98 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? 系統(tǒng)的開放性和可維護(hù)性好 從本質(zhì)上講 ， 前述結(jié)構(gòu)模式采用的是單一流程加中斷控制的機(jī)制 ， 一旦開發(fā)完畢 ， 系統(tǒng)將是的完全封閉 （ 對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)者也是如此 ） ， 若想對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)充和修改將是困難的 。 在本模式中，設(shè)計(jì)者只須考慮模塊自身功能的實(shí)現(xiàn)，然后按規(guī)則掛到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，而模塊間的調(diào)用關(guān)系、信息交換方式等功能都由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 96 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 軟件結(jié)構(gòu)圖 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 97 RTOS 模塊（任務(wù)）1 模塊（任務(wù)）2 模塊（任務(wù)）? …… 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn) ? 弱化功能模塊間的耦合關(guān)系 CNC各功能模塊之間在邏輯上存在著耦合關(guān)系，在時(shí)間上存在著時(shí)序配合關(guān)系。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 95 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 3. 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ Real Time Operating System RTOS） 是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，它除了具有通用操作系統(tǒng)的功能外， 還具有任務(wù)管理、多種實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制（如優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度等）、任務(wù)間的通信機(jī)制（如郵箱、消息隊(duì)列、信號(hào)燈等）等功能 。 – 模塊間的關(guān)系復(fù)雜 ， 耦合度大 ， 不利于對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充 。 – 實(shí)時(shí)性好 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 93 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 中斷型軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 94 初始化 中斷管理系統(tǒng)（硬件 + 軟件） 0級(jí)中斷服務(wù)程序 級(jí)中斷服務(wù)程序 級(jí)中斷服務(wù)程序 級(jí)中斷服務(wù)程序 …… …… …… 1 n 2 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 中斷型 結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn) – 任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度 。 早期的 CNC系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu) 。 在前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)無優(yōu)先級(jí)等級(jí) 、 也無搶占機(jī)制 。 前臺(tái)和后臺(tái)程序之間以及內(nèi)部各子任務(wù)之間的 。 前臺(tái)程序的調(diào)度是優(yōu)先搶占式的；前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)部各子任務(wù)采用的是順序調(diào)度 。 后臺(tái)程序 (背景程序 ): 完成顯示 、 零件加工程序的編輯管理 、 系統(tǒng)的輸入 /出 、 插補(bǔ)預(yù)處理等弱實(shí)時(shí)性的任務(wù) ， 它是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行的程序 ， 在運(yùn)行過程中 ， 不斷地被前臺(tái)程序定時(shí)打斷 ， 前后臺(tái)相互配合來完成零件的加工任務(wù) 。 結(jié)構(gòu)模式的功能 ：組織和協(xié)調(diào)各個(gè)任務(wù)的執(zhí)行 ， 使之滿足一定的時(shí)序配合要求和邏輯關(guān)系 ， 以滿足 CNC系統(tǒng)的各種控制要求 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 87 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? （ 6） CNC系統(tǒng)中采用的任務(wù)調(diào)度機(jī)制 ? 搶占式優(yōu)先調(diào)度； ? 時(shí)間片輪換調(diào)度； ? 非搶占式優(yōu)先調(diào)度 。 這類任務(wù)主要包括： CRT顯示 、 零件程序的編輯 、 加工狀態(tài)的動(dòng)態(tài)顯示 、 加工軌跡的靜態(tài)模擬仿真及動(dòng)態(tài)顯示 等 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 84 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? （ 3） 弱實(shí)時(shí)性任務(wù) 這類任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較弱 ， 只需要保證在某一段時(shí)間內(nèi)得以運(yùn)行即可 。 為保證加工精度和加工過程的連續(xù)性 ， 這類任務(wù)處理的實(shí)時(shí)性是關(guān)鍵 。 ? 實(shí)時(shí)周期性任務(wù) ： 任務(wù)是精確地按一定時(shí)間間隔發(fā)生的 。 ? 實(shí)時(shí)性任務(wù)分類 : ? 強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù) 實(shí)時(shí)突發(fā)性任務(wù)；實(shí)時(shí)周期性任務(wù) ? 弱實(shí)時(shí)性任務(wù) 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 83 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? （ 2） 強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù) ? 實(shí)時(shí)突發(fā)性任務(wù) ： 任務(wù)的發(fā)生具有隨機(jī)性和突發(fā)性 ， 是一種異步中斷事件 。 ? 并發(fā)處理和流水處理的關(guān)鍵是 時(shí)間重疊 ， 是以資源重復(fù)的代價(jià)換得時(shí)間上的重疊 ， 或者說 以空間復(fù)雜性的代價(jià)換得時(shí)間上的快速性 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 79 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 流水處理技術(shù)的涵義 : 流水處理技術(shù)是利用重復(fù)的資源（ CPU）， 將一個(gè)大的任務(wù)分成若干個(gè)子任務(wù) (任務(wù)的分法與資源重復(fù)的多少有關(guān) )，這些小任務(wù)是彼此關(guān)系的，然后按一定的順序安排每個(gè)資源執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，就象在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。 因此 ， 資源分時(shí)共享的并行處理只具有宏觀上的意義 ， 即從微觀上來看 ， 各個(gè)任務(wù)還是逐一執(zhí)行的 。 其二：各任務(wù)占用 CPU的時(shí)間長(zhǎng)度 ， 即 時(shí)間片的分配問題 。 ? 資源分時(shí)共享 ——在規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度 （ 時(shí)間片 ）內(nèi) ， 根據(jù)各任務(wù)實(shí)時(shí)性的要求 ， 規(guī)定它們占用 CPU的時(shí)間 ， 使它們分時(shí)共享系統(tǒng)的資源 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 73 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ?（ 3）并行處理的實(shí)現(xiàn)方式： – 資源分時(shí)共享 – 并發(fā)處理（例如：流水處理） 這些實(shí)現(xiàn)方式與 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 72 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? （ 2） 基于并行處理的多任務(wù)調(diào)度技術(shù) – 并行處理定義： ? 系統(tǒng)在 同一時(shí)間間隔 或 同一時(shí)刻 內(nèi)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)處理的方法 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 71 1. 多任務(wù)性與并行處理技術(shù) – （ 1） CNC控制要求的多任務(wù)性 ? 任務(wù)定義： 可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程 。 由于其應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)控制領(lǐng)域 （ 多任務(wù)性 、 實(shí)時(shí)性 ） ， 因此 ， 分析和了解這些要求是至關(guān)重要的 ， 因?yàn)樗仁窍到y(tǒng)設(shè)計(jì)和將來軟件測(cè)試的重要依據(jù) ， 也是確定系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)的過程 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 70 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 三 、 CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) CNC系統(tǒng)是典型的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng) 。 這一步在有些系統(tǒng)中是采用硬件來實(shí)現(xiàn)的 。 插補(bǔ)模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期 △ t定時(shí)運(yùn)行 。 ?計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的合成進(jìn)給量： Δ L= FΔ t/60 （ μ m） 式中： F進(jìn)給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)周期（ ms） 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 66 L