数控技术实验报告

中南大学数控技术实验报告

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实验七 直线插补原理和实现实验 实验八 圆弧插补原理和实现实验

一、实验目标

了解直线插补插补原理和实现方法。通过运动控制器基本控制指令模拟实现直线插补和圆弧插补。

了解圆弧插补原理和实现方法。通过运动控制器基本控制指令模拟实现圆弧插补。

二、实验理论知识

数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆弧轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。

插补计算过程是：偏差判别，坐标进给，偏差计算，终点判别。终点判别的方法较多。如：

1． 设置两个计数器分别存入Xe ，Ye 坐标值，在X 坐标（Y 坐标）进给一步，就在相应的X （Y ）计数器减1，直到两个计数器都减到零时，就到达终点。

2． 用一个终点计数器，寄存X 、Y 两坐标从起点到终点的总步数∑，X 、Y 坐标每走一步，∑减1，直到∑为零时，就到了终点。 表 7－1

Y Fm ?+<,0 Y Y Fm ?+<,0 线 0≥Fm 时 0

2L 1L 型 进给方向 进给方向 公式

X Fm ?-≥,0 X Fm ?+≥,0 1L X ?+ Y ?+ 0≥Fm 时；

X Fm ?-≥,0 X Fm ?+≥,0 X 2L X ?+ Y ?+ Ye Fm Fm —=+1

3L 4L 3L X ?- Y ?- 0

Y Fm ?-<,0 Y Fm ?-<,0 4L X ?+ Y ?- Xe Fm Fm ＋=+1

圆弧插补的终点判别和插补计算过程和直线插补基本相同，但在偏差计算的同时，还要进行动点瞬时坐标值的计算，以便为下一点的偏差计算作好准备。

顺圆运动

逆圆运动

位置判别 加工指令

进给方向

偏差计算公式

Fm ≥0 Fm<0 SR1 SR3 NR2 NR4 ?ΔY +ΔY ?ΔY +ΔY +ΔX ?ΔX ?ΔX +ΔX Fm ≥0: Fm+1=Fm ? 2Ｙm + 1 Y m+1=Ym ? 1 Fm<0: Fm+1=Fm + 2Xm + 1 X m+1=Xm + 1 SR2 SR4 NR1 NR3 +ΔX ?ΔX ?ΔX +ΔX

+ΔY ?ΔY +ΔY ?ΔY

Fm ≥0: Fm+1=Fm ? 2Xm + 1 X m+1=Xm ? 1 Fm<0: Fm+1=Fm + 2Ym + 1

Y m+1=Ym + 1

说明

Fm+1、X m+1、Y m+1分别为Fm 、Xm 、Ym 下一点的运动轨迹

Fm< 0,+ΔY

Fm ≥0,?ΔY Fm ≥0,+ΔY

Fm < 0,?ΔY Fm ≥0,+ΔX Fm < 0,+ΔX Fm< 0,?ΔX Fm ≥0,?ΔX

SR2 SR1 SR3 SR4

Fm< 0,?ΔX Fm ≥0,?ΔX Fm < 0,?ΔY

Fm ≥0,+ΔY Fm ≥0,?ΔY

Fm < 0,+ΔY Fm ≥0,+ΔX Fm < 0,+ΔX

NR2 NR1 NR3 NR4

圆弧插补的正方向按照右手螺旋定则定义为：从坐标平面的上方看，逆时针为正。插补的周期同伺服周期，缺省设置是162微秒。

三、实验结果

支线插补起点（0,0），终点（50,70），步长分别为0.5和2；

圆弧插补起点（50,10），角度为90，即终点（10，60），步长分别为1和2。

实验十一数控代码编程（G指令）实验

一、实验目标

掌握数控编程的基本知识，利用运动控制器实现数控编程，了解运动控制器的基本控制指令到数控代码实现的基本过程。

二、实验理论知识

在数控系统上加工零件时，要把加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过程。这就是数控编程。

在数控系统输入信息的格式标准化，可以使零件加工图所要求的程序种类最少，从而促进程序编制技术的统一，并且在型号、加工工艺、功能、尺寸和精度等同类型的数控机床间使其输入程序有互换性。符号ISO标准的NC指令代码编程就是一种较通用的数控编程方法。要介绍数控编程，必须首先介绍坐标系的概念。

笛卡儿直角坐标系：

坐标轴和其运动方向的符号随机床的不同而不同，为避免编程上的混乱，国际标准化组织在ISO—841中规定了确认方法。即：以右手法则确定的笛卡儿直角坐标系（the Right-handed Rectangular Cartesian Coordinate System）作为编程的标准坐标系，它对应于安装在机床上，并按机床的主要直线导轨找准的工件。编程时假设刀具相对于静止的工件坐标系运动，机床某一部件运动的正方向是使工件的正尺寸增加的方向。

工件坐标系设定指令G92：

编程时，工件坐标系应首先设定。一般情况，坐标原点可以选在任意位置，选择原点的原则是方便编程。本系统用G92指令设定工件坐标系。G92指令是一条不运动的指令，它设定刀具起始点在工件坐标系中的坐标，即起始点相对于坐标原点的绝对坐标，由此确定坐标原点，建立起工件坐标系。因此，在执行加工程序前，应根据G92设定的坐标值调整好刀具起始点的位置。G92设定坐标值的刀具起始点称为参考点，坐标值为（0，0）。

用G92设定刀具起始位置坐标为（220，500），由此确定坐标原点在0点，建立坐标系XOY。刀具起始点为参考点。

若不用G92设定坐标系，则自动加工开始时，系统默认刀具起始点为坐标原点，也是参考点，坐标为（0，0），相当于系统自动执行了G92 X0 Y0。

坐标绝对编程：编程坐标用来指定刀具的移动位置。绝对坐标指当前指令段运动轨迹终点在坐标系中的绝对坐标，用X、Y表示；

以下是基本G功能表：

G代码功能

G00 定位（快速进给）

G01 直线插补（切削进给）

G02 圆弧插补（顺时针）

G03 圆弧插补（逆时针）

G92 设定工件坐标系

1）G00快速定位

G00指令用于快速点定位，两个轴同时进给，合成速度为最大快移速度。指令中的X 和Y值确定终点坐标，起点为当前点。

2）G01直线插补

G01为直线插补运动，即两个轴以当前点为起点，以F指令指定的速度同时进给，终点位置为X和Y确定。速度字F具有模态性，即由F指令的进给速度直到变为新的值之前均有效，因此不必每个程序段均指定一次。

3）G02/G03圆弧插补

使两轴以当前点为起点，按照给定的参数走出一段圆弧。其指令格式可以有两种形式：G02/G03 X_ Y_ R_ F_

X、Y：确定终点坐标；

R：圆弧半径，正为优弧，负为劣弧。

F：插补速度

G02：顺时针圆弧G03：逆时针圆弧

圆弧方向的规定如下所示。

Y Y

G02 G03

X X

三、程序指令

%

00000

N100 T1M6 自动换刀；

N101 G00 X120 Y0 快速定位至(20,20)；

N102 G01 X60 Y60 F5 直线插补。X、Y同时进给到目标点(60，60)，速度5；

N103 G02 X120 Y60 R30 F5 顺时针圆弧插补。从当前点(60，60)沿顺时针方向运动，

到达目标点(120，60)，圆弧半径为30，速度5，即走了

一个二分之一圆弧；

N104 G02 X180 Y60 R30 F5 顺时针圆弧插补。从当前点(120,60)沿顺时针方向运动，

到达目标点(180，60)，，圆弧半径为30，速度5，即走了

一个二分之一圆弧；

N105 G01 X120 Y0 F5；直线插补。X、Y同时进给到目标点(120，0)，速度5；

N106 M02 程序结束。

%

四、程序结果