《数控机床插补原理》课件

数控机床插补原理数术现数径关键术控机床插补技是实控机床加工路的技之一过计连续将转换为连续插补算法通算的刀具运动点，离散的程序指令的刀具运动轨迹by数控机床的发展历程手工机械时代开简单进钻这从古代始，人类就使用的工具行机械加工，例如孔、切割等些工具依靠人工操作，效率低，精度差机械加工时代纪术现铣这杂19世工业革命后，机械加工技得到飞速发展，出了各种机械加工机床，例如车床、床、磨床等些机床依靠人工控制，操作复，精度有限数控机床时代纪数诞计现杂20世50年代，控机床生，它采用算机控制机床的运动，可以实自动加工，提高了效率，精度和复度现代数控机床现数进术代控机床融入了各种先技，例如激光加工、电火花加工、高速加工等，使得机床的功能更加强大，效率更高，精度更高数控系统的结构与组成控制面板控制单元伺服驱动器伺服电机员过驱驱现操作人通控制面板输入加处理加工程序，控制机床的运接收控制指令，动伺服电机动机床工作台和刀具，实数轨工指令和程序，设置加工参动和刀具，控制机床的运动精度精确的运动迹数控系统的工作原理指令输入1员过编操作通程器输入加工程序程序解析2控制系统解析程序指令插补运算3轨根据指令生成刀具运动迹伺服控制4执轨控制电机精确行运动迹加工执行5轨进刀具按照迹行加工数过执现控系统通接收、解析、处理指令，并控制机床行加工任务，实自动加工数控系统的插补算法线性插补圆弧插补简单将线径创圆圆径计最的插补方法直路用于建形或弧路算这圆分成等距离的点，机器按照些弧上的等距离点，并控制机器进这点行运动沿些点运动抛物线插补螺旋线插补创抛线径抛创径计用于建物路利用物用于建螺旋形路算螺旋线线方程，生成一系列点，并控制上的等距离点，并控制机器沿这这机器沿些点运动些点运动线性插补直线插补直线段数线轨线将线线控机床沿着直迹移动直插补直分成多个微小直段插补算法速度控制计线稳算法算每个微小直段的长度和方向机床根据算法控制速度，确保平运动圆弧插补轨迹生成速度控制

11.

22.圆圆圆预弧插补算法需要根据弧的弧插补需要根据定的速度终圆标来来起点、点和心坐生成和加速度控制刀具的运动速圆轨证弧迹度，以保加工精度方向判断

33.圆圆来断弧插补需要根据弧的方向判刀具的运动方向，以避免刀具运动错误方向螺旋线插补定义实现原理线数线轨线过现螺旋插补是指控机床刀具沿空间螺旋迹运动的插补方法螺旋插补通控制刀具的X、Y、Z三个方向的运动，实刀具沿线应纹线轨现过将线轨螺旋插补用于加工螺旋面零件，如螺、螺旋槽等螺旋迹运动实程中，需要螺旋迹离散化，然后过计标通插补算法算出刀具在每个离散点上的坐抛物线插补抛物线插补应用抛线应数线状物插补广泛用于控机床加工，例如加工曲面、螺旋等形其优现杂径点是加工效率高、精度高，能够实复的加工路抛物线插补原理抛线抛线轨抛物插补是一种常见的插补方法，用于生成物迹其原理是根据线计时标物方程，算出刀具在不同刻的坐位置，并控制机床的运动曲面插补3D复杂形状控制点12杂过状3D曲面插补用于加工复曲面通控制点定义曲面形，并径零件，如汽车外壳、飞机机翼生成插补路，控制机床的运等动算法精度34常用的3D曲面插补算法有3D曲面插补的精度取决于控制数Bezier曲面、B样条曲面等点量、算法精度以及机床精度插补算法的优化提高插补精度1误减小插补差，提高加工精度优化插补速度2缩时产短加工间，提高生效率降低插补成本3节省材料和能源消耗提升插补稳定性4过现误计防止加工程中出差累或振动杂过综虑过数稳插补算法优化是一个复的程，需要合考各种因素通优化插补算法，可以提高控机床的加工效率、精度和定性插补算法的分类线性插补圆弧插补螺旋线插补抛物线插补线径过圆径圆轨线轨杂抛线轨杂直路上，通一系列离散周路上，生成弧迹，生成螺旋迹，适用于复生成物迹，适用于复产连续线轨现圆圆点，生的直运动迹实形和弧形加工曲面加工，如螺旋形零件或雕曲面加工，例如汽车外壳或飞应线线广泛用于直加工和直刻机机身轮廓加工数控系统的坐标系机床坐标系工件坐标系刀具坐标系标标标标标标机床坐系是固定在机床上的坐系，工件坐系是固定在工件上的坐系，刀具坐系是固定在刀具上的坐系，来来对来用描述刀具或工件在机床上的位置用描述工件上各点的相位置用描述刀具在空间中的位置和方向直角坐标系三轴轴维X、Y、Z相互垂直，构成三空间原点轴为标三的交点，作坐系的参考点右手法则标轴则确定坐方向，符合右手法柱坐标系极坐标标标维柱坐系是极坐系的三推广坐标轴径轴•向轴•角向轴•高度圆柱标圆径柱坐系中的点可由柱的半、角度和高度唯一确定球坐标系标数标标来数标圆锥轨球坐系是控机床中的一种坐系，它使用三个坐定义一在控机床中，球坐系常用于描述球形或形工件的运动别径径圆锥个点的位置，分是半、方位角和仰角半是指点到原点的迹，例如，球形工件的表面加工，形工件的端面加工等对轴夹距离方位角是指点在水平面上相于X的角仰角是指点对夹标圆锥相于水平面的角球坐系常用于描述球形或形工件的轨运动迹插补算法的精度分析径径质插补算法精度是指插补路与实际加工路之间的偏差，影响着加工零件的精度和表面量传损插补精度受到多种因素影响，包括控制系统的精度、伺服系统的精度、机械动系统的精度、刀具磨等插补算法的稳定性分析稳过轨插补算法的定性是指在实际加工程中，插补迹的偏差是否在可控范围内稳影响插补算法定性的因素包括结刚环控制系统的精度，机械构的度，加工境的影响等等稳过验进定性分析可以通仿真模拟或实际加工实行稳定性分析可以帮助优化插补算法，提高加工精度插补算法的加速度分析对径关插补算法的加速度分析于优化加工路、提高加工效率和减少机床振动至重要10加速度导插补算法的加速度越高，加工效率越高，但可能会致机床振动20加速度变化率过过击加速度变化率大，会造成加工程中的冲和振动，影响加工精度30加速度上限机床的加速度上限受限于伺服系统的性能和加工材料的强度插补算法的速度分析评数标关插补算法的速度分析是估控机床加工效率的重要指之一速度分析主要注两个方面插补速度和加工速度数计数则时插补速度是指控系统根据插补算法算出控制点的位置速度，反映了系统处理据的能力加工速度是指机床实际加工的速度，受限于机床的性能和材料特性1000500毫米/秒毫米/秒高速加工中速加工10050毫米/秒毫米/秒细低速加工精加工数控系统的伺服系统伺服电机伺服驱动器编码器数负责将驱编码检测转将伺服电机是控机床的核心部件，控伺服动器是伺服系统的控制中心，它接收器用于电机速和位置，并信息转换为来数将转换为馈给驱现闭环制信号精确的运动自控系统的控制信号，并其电反伺服动器，以实控制驱机所需的动信号伺服电机的工作原理转子1内转转伺服电机部包含一个旋的子，通常由永磁体或电线组磁圈成定子2围绕转线当过子的是一个定子，由电磁圈构成，电流通时产场磁场交互3生磁转场产驱转转子和定子之间的磁交互生扭矩，动子旋反馈控制4传为伺服电机系统通常包含一个位置或速度感器，控制馈控制系统5器提供反信息馈调转控制器根据反信息，整定子电流，以控制子的速度和位置伺服系统的性能分析标应稳伺服系统的性能指包括响速度、精度、定性、抗干扰能力等应对应时时调时调来响速度是指伺服系统输入信号的响间，通常用上升间、整间和超量衡量来精度是指伺服系统输出信号与输入信号之间的偏差，通常用位置精度、速度精度和加速度精度衡量稳稳数来定性是指伺服系统在受到扰动后，能够保持定运行的能力，通常用阻尼系和相位裕度衡量来抗干扰能力是指伺服系统在受到外部干扰后，能够抵抗干扰并保持正常运行的能力，通常用噪声抑制比和共模抑制比衡量伺服系统的控制策略位置控制速度控制过转过调节转伺服系统通控制电机动角度伺服系统通电机速，实现对现对稳或位置，实机械设备的精确机械设备的平运动控制力矩控制组合控制负载结伺服系统可以根据实际，控伺服系统可以合位置、速度、现对现杂制电机输出力矩，实机械设力矩控制，实更加复的运动备的精准控制控制数控系统的编程方式代码编程代码编程

11.G

22.M码数编语码辅码G代是控机床程言，M代是助功能代，指令码来码来辅指令代用控制机床的动作代用控制助功能，例如换轴和功能刀具更、主启动和停止等编程语言程序软件

33.APT

44.CNC级编语来许专软APT是一种高程言，可近年，多业的件可以编写杂数编写数这以用于复的控程序帮助用户控程序，些软图编辑件通常提供形界面和器代码编程G运动控制工具控制

11.

22.码径码G代指定机床的运动路和G代定义刀具的类型、方向速度和偏移量程序控制辅助功能

33.

44.码环码辅G代控制程序的流程和循G代支持多种助功能，例换如冷却液控制和刀具更代码编程M辅助功能码数辅换开关暂M代用于控制控机床的助功能，例如刀具更、冷却液和程序停等指令格式码开数辅M代通常以“M”头，后面跟着一个字，表示不同的助功能指令常见指令码暂换结常见的M代指令包括M00（程序停）、M06（刀具更）和M30（程序束）等数控系统的故障诊断故障识别1过观测试通察、分析、等方法确定故障部位及原因故障定位2数带诊断测试对进利用控系统自的功能或外部仪器故障行定位故障排除3诊断结应换调数线根据果采取相的措施，如更部件、整参、修复路等故障记录4记录时现诊断结故障发生的日期、间、故障象、果、排除措施等信息诊断数维养环节过诊断时现产断故障是控机床护保的重要通有效的故障，可以及发并排除故障，避免生中，提高设备的使用效率和寿命故障诊断的常见方法现场观察法控制面板检查法仪器测量法软件诊断法观状态断检报测数带诊断软察机床运行，判故障查控制面板上的指示灯、使用万用表、示波器等仪器使用控系统自的件损过热断断检状态类型，如刀具破、电机警信息，判故障部位量信号，判故障原因，查系统运行，定位故等障故障诊断的实例分析数诊断关键环节过诊断产产控系统故障是确保设备正常运行的通和排除故障，可以提高生效率，避免生事故，延长设备寿命报警信息分析1报诊断分析警信息可以帮助故障原因程序检查2检码错误查程序代是否有硬件检查3检查硬件设备是否有故障现场测试4过现场测试验证诊断结通果数控系统的维护与保养定期清洁润滑保养数尘对进润定期清洁控机床，清除灰和定期机床的运动部件行滑污垢，确保机器正常运行，降低摩擦，延长使用寿命故障排查安全操作检状态时员须严定期查机床的运行，及操作人必格遵守安全操作产规误排查和处理故障，避免影响生程，避免操作，确保人身安全总结与展望数术现术控技是代制造业的核心技之一来数将绿未，控机床朝着智能化、自动化、色化方向发展。