现代数控原理

数控 原理 开发 集中讲述数控原理PLC WORLD现代教控技术糸列现代数控原理及控制系统王爱玲张吉堂吴雁编著主编王爱玲副主编张吉堂圈一有出浪社北京PLC WORLD内容简介夲书主要介绍机械加工领域中的有关数控原理与系统,主要内容包括杌床数控制的基本原理机床数控系统的基本概念,数控加工程序的预处理,点位控制与点位/直线切削控制连续切削控制的各种插补算法,数控系统的刀具补偿原理以及欻控机妺进给速度的控制等数控技术,并介绍了机床数控系统的硬、软件结构及接口电路、数控系统的通信等相关技术,还介绍了具有代表性的控制系统开放式数控系统。本书取材新颖,介绍的内容由浅入深,循序渐进,理论与实际相结合,着重于应用,突出理论的系统性、实例的代表性和技术的先进性。本书可作为高等院校机械制造及其自动化专业的教材和参考书,可作为机电一体化类专业各种层次的继续工程教育的数控培训教材,也可供自动化领域及机械制造业有关工程技术人员和研兖入员的参考。图书在版编目(cmP〕数据现代数控原理及控制系统/王爱玲主编.北京国防工业出版社,2002.1(现代数控技术系列ISBN7-118-026492Ⅰ.现土Ⅲ.数控机床-控制系统邳.TE659中国版本图书馆CP数据核字(2001)第064503号图防△钅出版发行北京市海淀区紫竹院南路23号)郾政缔码100044)河市騰飞胶印厂印刷新华#店经售斤本787x10921/16印救15%342千字2002年1月第!版2002年L月北京第1次印刷印效:l-400册定价:2200元本书如有印装错误,我社负责调换〕PLC WORLD《现代数控技术系列》编辑委员会主编王爱玲副主编李志勤白恩远编委(按姓氏笔画排席)王彪王俊元王爱玲白恩远任建平孙爱国吴雁吴淑琴沈兴全张吉堂赵学良赵建强赵美虹彭彬彬蓝海根氵PLC WORLD序言现代数控技术集机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术液压气技术、光机电技术于一体,是现代制造技术的基础,它的发展和运用,开创了制造业的新时代使世界制造业的格局发生了巨大变化。数控技术是提高产品质量提高劳动生产率必不可少的物质手段,它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构管理方式带来深刻的变化,它的关联效益和辐射能力更是难以估计;数控技术是制业实现自动化、柔性化集在化生产的基础,现代的CAD/CAM、FMSC!MS等都是建立在数控技术之上。数控技术是国际商业贸易的重要构成,发达国家把数控机床视为具有高技术附加值高利润的重要出口产品,世界贸易额逐年增加。因此数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业,其水平高低是衡量个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,是当今制造业的发展方向。专家们曾预言:机械制造的竞争,其实质是数控的竞争。有鉴寸此,发达国家把提高数挫技术水平作为提高制造业水平的重要基础,竞相发展本国的数控产业。日本由于数控技术高度发晨使其制造业迅速崛起.美国要挽回其失去的地位,欧洲要适应市场竞争的需求,从而以数控技术为主要标志的现代制造技术成了美国、日本和欧洲等工业国家竞争的焦点之一。日本、美国、意大利西班牙、印度等国,都采用了一些扶植本国数控产业发展的政策措施。中国政府正积极采取各种有效措施大力发展中国的数控产业,把发展数控技术作为振兴机械工业的重中之重。数控技术在制造业的扩展与延伸所产生的辐射作用和波及效果对机被制造业的产业结构、产品结构、专业化分工方式、机槭邡工方式及管理模式、社会的生产分工、企业的运行机制等正带来深刻的变化对国民经济的发展起着重要的促进作用。现代机械加工业逐步向柔性化集成化、智能化方向发展,需要将不断飞速发展的通用计算机技术及其体系结构、现代自动控制理论及现代的电力电子技术应用于新一代数控机床并突出其开放式”及“智能化”的特征。我国从发展数控技术的战略高度结合国民经济发展的特点对数控技术进行创新性研究,重点开发“开放式”“智能化”的数控车床数控加工中心及数控电加工机床系列产品本系列书籍作者选准了这个题材,1995年就在本单位机械设计制造及其自动化专业开设了“机床数控技术”和“制造白动化技术两个专业方向;在继续工程教育方面,作者所在单位作为“兵器工业现代数控技术培训中心和“全国数控培训网太原分中心”的承办单位,自1995年以来,开办了40多期现代数控技术普及班、高级班和各种专项班,为70多个个事业单位培训了大量现代数控技术方而的工程技术人才在新产品研究开发方面,作者应用现代数控技术为企业开发出复杂曲面CAD/CAMPLC WORLD一体化多种产品本系列书籍是在作者多年从事现代数控技术方面的教学、科研、基础理论研究和工作实践的基础上总结深化撰写成的。本系列书籍系统地分专题详细论述了现代数控技术的有关理论,内容充实,重点突出,同时尽可能地反映数控技术领域内的新成就和新的应用经验;在注重理论系统性的同时,强调如何应用理论分析解决实际问题,如数控编程实例及故障诊断实例等。在编写结构上,内容深人浅出,图文并茂,条理清楚,便于学用相信这套系列书籍能够有益于我国数控技术领域人才的培养,有益于我国数控技术的发展,有益于我国立足世界数控技术之林。2001年9月13日于太原PLC WORLD前言现代数控技术是20世纪70年代发展起来的机床控制新技术,它是综合了微电子技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术的最新成就形成的一种高新技术,是先进制造技术的核心技术之一。而采用数控技术的典型产品—数控机床是机电工业的重要基础装备,是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要手段,也是世界第三次产业革命的一个重要内容近年来,工业发达国家数控技术发展迅遼,我国也在积极研兖开发具有自主产权的数控技术产品。同时,我国的不少制造企业引进了相当数量的数控设备,但普遍存在着设备利用率偏低的间题。因此,许多研究机构和制造企业对数控技术方面的高级人才需求日益迫切。针对这种情况,全国不少高等院校加强了数控技术方面人才培养的力度和速度纷纷开设相关专业和专业方向。数控原理是数控技术的核心,但目前还未见到有适合本科生数学的数控原理教材。现有的包含数控原理的教材大多比较笼统且与其他数控内容编在一起,不便于教学。一两本单独的数控原理教材是为成人培训编写的,内容太简单,不适合本科生教学。针对这种情况,我们自编了一本《数控原理与数掉装置》的本科生教材,经过几年的教学实践的检验,不断进行补充、更新修改编著了这本教材。本教材力求取材新颖,尽可能反映现代数挖技术、着重于应用技术,突出理论的系统性、实例的代表性和技术的先进性,反映机与电的结合减少繁杂的数学推导,系统全面地介绍数控系统。本书主要介绍机楲加工领域中的有关数控原理与系统,主要内容包括机床数字控制的基本原理机床数控系统的基本概念数控加工程序的预处理、点位控制与点位/线切削控制连续切削控制的各种插补算法、数控系统的刀具补偿原理以及数控机床进给速度的控制等数控技术,并介绍了杋床数控系统的硬、软件结构及接口电路、数控系统的通信等相关技术,还介绍了具有代表性的控制系统—开放式数控系统。本书由王爱玲任主编,张吉堂任副主编。第1、2、3、8、9章由张吉堂编写,第4、567章由吴雁痛写。本书在编写过程中参阅了国内外同行的教材资料与文献,在此谨致谢数控技术发展日新月异,限于编著者的水平,书中定有不少缺点,恳请读者批评指正。作者2001年3月PLC WORLD目录第1章數控系統概迷.机床数宇控制的基本原理…平甲·甲·白.FF···甲平如41F:1.!.1数字控制的基太概念1.1.2数控机床的组成……rrra:Baa日+b1ab"日冒■1日血日自b“日血‘r1.3数控机麻加工零件的操作过…1.1.4计算杋教控系统的工作过程1.2机床数控系统的分类■【!■I.2.1按机床的运动轨迹分类…1.2、2按伺服系统的控制方式分类……4·聊2.3按数控系统功能水平分类1.3数挖系统的发展…1.3,1数控系统的发展简史13.2我国数控系统的发展概况■冒上■t?「冒■「1督■■口山鲁督山国幽■會■“自山■1.3.3数控系统的发展趋势……■■■郾甲罪郾■,■郾▲■■【↓■第2章数控系统控制信号的构成…………………132.I数控机床的坐标系…2..1数控机床所使用的坐标系………………………………………2.1、2机床坐标的确定方法…32.1.3绝对坐标系与相对坐标系…442.2数控机床的原点偏置162.2.[数控机床的各种原点…2.2.2数控机床的零点偏置………162.3数控机床指令代码·「■管·;曾■『■■加十m■加画172.3.1数控代码标准………1723.2程序段的組成…………·212.3.3程序段格式第3章控制信息的输入…………283.1数控系统控制面板…………3.1.经济型JWK数控系统控制面板………∵………28312 SIEMENS880数控系统控制面板号甲·3.2数控邡工程序的输人…甲甲甲=q日·444H+44H443.2.1数控扯工程序的输入过程…343,2,2键盘输入方式冒1■■自■山自山旨。甲m口看p●………35PLC WORLD3.2.3纸带阋读机輸入方式·373.3数控加工程序的译码3.3.1硬件译冯过程■自中日自·自自平甲平冒·…403.3.2軟件译码过程…■■着↓■山【■着第4章数橙机床点位控制与点位/直线切削控制…………………………504.]点位控制与点位/线切削控制的一般概念d■■504.1.}点位控制与点位/直线控制的异同曾『『504.12程序编制的增量方式与绝对值方式自■甲甲514.1.3测量系统的增量方式与绝对方式…………524.1.4点位控制系统与点位/直线切削控制系统的结构4.2位置计算与比较…………q啁血申■●即p口■●544.2.]位置计算与比较线路的各种方案……………………………………544.2.2消除增量馇方式累计误差的方法………544.2.3使用绝对值编程方式的位置计算与比较线路结枸………S64.2.4位置计算与比较的软件实现…………-……564.3点位/直线切削机床的其它功能…4.3.Ⅰ主轴准停功能……574.3.2自动换刀功能…594.4补偿机能r·n·.日B卓.·自4·甲···4B甲亠4■644.4.1齿隙补偿…………………644.4.2螺距补偿……血■1■鲁平甲4肀甲■普h■』■■普面 be4.4、3计算机数控系统的误差补偿甲『曾冒最▲1h晶t命甲司p甲q●口ad4■◆b血第$章数控机床的连续切削控制·普■■『■晋山5.1概述看■“。p4逐点比较法2.1逐点比较法直线插补5.2.2逐点比较法圓孤插补……745.2.3逐点比较法插补软件…795.2.4逐点比较法算法的改进…………84数字积分插补法■■會上■■自pm·p…………"r8953.1数字积分法直线插补……905.3.2数字积分法國弧插补■■甲■■■■P■d935.3.3空间直线插补…5.3.4改进DDA插补质量的措施5.3.5数宇积分法插补软件的实现1024数据采样插补法………hqp■■4p■血甲申罪司吾■_最5.4.1数据采样插补法原理………………………·…,1075.4,2间分割法插补原理5,4,3扩晨DDA数据采样插补法………………………