数控加工信息预处理

    一、数控加工信息的译码

    以程序段为单位处理用户加工程序，将其中的轮廓信息、加工速度和辅助功能信息等翻译成便于计算机处理的信息格式，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能，存放在指定的存储器中。

    在CNC系统中，用户程序一般都先读入内存存放。程序存放的位置可以是零件程序存储区、零件程序缓冲区或者键盘输入(MDI)缓冲区。译码程序对内存中的用户程序进行译码。遇到功能代码(如G、M等)，将其之后的数据(G、M后为二位数)转换为特征码，并存放于对应的规定单元。若是尺寸代码(如X、Y等)，将其后的数字串转换为二进制数，并存放于对应的规定区域(如X区、Y区)，直到读到LF字符为止，即翻译完一段程序。

    译码过程中进行语法检查，遇到错误则报警。例如读到规定以外的字符，数字串的位数和数值超过允许值等，都属于程序错误。

    二、刀具补偿计算

    1.刀具长度补偿

    刀具长度补偿在数控车床和数控铣床、加工中心中都有应用。

    如对于数控车床，当采用不同尺寸的刀具加工同一轮廓尺寸的零件，或同一名义尺寸的刀具因换刀重调、磨损引起尺寸变化时，为了编程方便和不改变已编制好的程序，利用数控系统的刀具位置补偿功能，只需将刀具尺寸变化值输人数控系统，数控系统就可以自动地对刀具尺寸变化进行补偿。

    数控铣床与数控加工中心，刀具长度补偿只对应主轴轴向一个坐标进行补偿。

    2.刀具半径补偿

    主要运用于数控铣床与数控加工中心。

    刀具半径补偿解决了编程轨迹与刀具中心轨迹之间的矛盾。特别是对轮廓控制，经过译码后得到的数据，还不能直接用于插补控制，要通过半径补偿计算，将编程轮廓数据转换成刀具中心轨迹的数据才能用于插补。

    根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的右边时，称为右刀补，用G42表示；反之，称为左刀补，用G41表示；注销刀具半径补偿时用G40表示。

    需要指出的是，刀具半径补偿计算通常不是由程序编制人员完成的，程序编制人员只是按零件的加工轮廓编制程序，在程序中指明何处进行刀具半径补偿，然后由CNC系统自动地完成刀具半径补偿计算。

    刀具半径补偿的执行过程分为三步：刀补建立、刀补进行、刀补撤销。刀补仅在二维坐标（平面）内进行。

    3.C功能刀具半径补偿：1）补偿方法  2）程序间的转接  3）补偿实例

    三、进给速度处理

    1.进给速度计算

    在开环系统中，坐标轴运动的速度是通过控制步进电动机的进给脉冲频率来实现的。开环系统的速度计算是根据编程的F值来确定步进电动机进给脉冲频率。步进电动机走一步，相应的坐标轴移动一个对应的距离δ(称为脉冲当量)。

    1）脉冲增量插补方式速度处理

    因为：F = 60δf    所以：f = F/（60δ）

    F：编程时的进给速度, 单位：mm/min；

    δ：脉冲当量,单位：mm；

    f：脉冲源的频率，单位：Hz。

    2）数据采样插补方式速度处理

    ΔL = KFTs /（60×1000）

    ΔL：一个插补周期对应的进给位移，单位：mm；

    K：速度倍率；

    F：编程时对应的进给速度, 单位：mm/min；

    Ts：插补周期 ms。

    2.加/减速控制

    在CNC系统中，为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必须对送到伺服驱动装置的进给脉冲频率或电压进行加减速控制。即在机床加速起动时，保证加在驱动电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；当机床减速停止时，保证加在驱动电动机上的进结脉冲频率或电压逐渐减小。

    1)前加减速和后加减速

    前加减速控制仅对程编指令速度F指令进行控制，其优点是不会影响实际插补输出的位置精度。它的缺点是需要预测减速点，而预测减速点的计算量较大。

    后加减速控制是对各轴分别进行加减速控制，不需要预测减速点。由于对各轴分别进行控制，实际各坐标轴的合成位置就可能不准确，但这种影响只是在加减速过程中才存在，进入匀速状态时这种影响就没有了。

 

    2)加减速特性曲线

    加减速实现的方式有线性加减速(匀加减速)、指数加减速和sin曲线(S)加减速，三种加减速的特性曲线如下图所示。