1、第十三章 机床的控制 第一节 行程控制和时间控制 第二节 数字控制 第三节 插补原理,第一节 行程控制和时间控制,行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。1.行程开关的基本结构行程开关的基本结构有三大部分：感受外部作用力的操作机构，内部执行部分的触头系统和外壳。图2-2给出LX19系列行程开关的外形示意图。当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。,一、行程控制,常用的行程开关有LX29系列、JW系列、LXW9（8310
2、60）系列。其中，JW系列及831060系列为微动开关系列，具有微量动作行程、瞬时动作特点。LX29系列是取代LX19系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮行程开关要靠外力来复位。,2.行程开关的型号行程开关LX19的型号及含义如下。,3.行程开关的符号行程开关的图形符号和文字符号如图2-3所示。,二、时间控制生产过程中，若一个动作完成后，需间隔一定时间，再开始下一个动作，就需要对电动机按一定时间间隔进行控制，即时间控制。利用时间继电器可以实现时间控制。图2-22是用时间继电器控制的异步电动机的星形-三角形自动换接降压起动的控制电路原理
3、图。起动时，定子绕组首先要接成星形，将定子绕组末端连接在一点，始端接电源，呈星形联结。待电动机转速上升到一定数值后，将定子绕组接成三角形，再接电源，电动机在额定电压下正常运转。,时间继电器控制星-三角起动线路的工作过程：当合上总电源开关QS后，压下起动按钮SB2，接触器KM1和时间继电器KT吸合，首先K1（8-9）断开联锁，接着KM1主触头闭合，电动机呈星形（Y）联结，同时KM 1（6-8）闭合，KM 2吸合，KM 2（4-8）闭合自锁，KM2主触头闭合，给电动机M供电，此时电动机星形运动。几秒钟以后，时间继电器KT（6-7）延时断开，KM1释放，KM1（6-8）断开，KM1主触头断开，解除星
4、形联接，KM1（8-9）恢复闭合，接触器KM3吸合，KM3主触头闭合，电动机以三角形（）联接在全压运转，此时供电的接触器KM2仍处在吸合状态，星-三角起动过程结束。由于接触器KM3（5-6）断开，使KM1、KT释放，电动机正常以三角形式运行后，将KM1和KT从控制线路中切除，以保证减少故障点，节约电能，延长设备寿命。由于有KM3的常闭触头与起动按钮SB2串联，所以在电动机正常运行时，当误按SB2时，能防止KM1吸合而造成相间短路，并且在KM3粘连时，电动机就不能再起动，从而也防止了电源的短路，使控制电路能可靠工作。,第二节 数字控制,一、数字控制的信息和程序,按时序或事序规定工作的自动控制成为
5、顺序控制。 用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控制指令的数字控制系统（numerical control systems）。所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。组成:数字程序控制系统由输入装置,输出装置,控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。,x,y,a,b,c,d,当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?,求
6、得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。 插补计算的宗旨是通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。,从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。,首先用计算机上重现下面平面图形，以此来简要说明数字程序控制的基本原理。,所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。,所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用
7、的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。,程序的组成,坐标轴的确定规则,1）假设：工件固定，刀具相对工件运动。2）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为X 向，食指为 Y 向，中指为 Z 向）。,基本坐标：X、Y、Z轴由右手定则确定 回转坐标：A、B、C轴由右手螺旋法则确定,二、零件程序的编制,1. 熟悉数控车床的操作面板2. 采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操作3. 手工编程,3. 手工编程如图所示工件，毛坯为45120棒材，材料为45钢，数控车削端面、外圆。（1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持45外圆，使工件伸
8、出卡盘80，一次装夹完成粗精加工。 2）工步顺序 粗车端面及40外圆，留1精车余量。 精车40外圆到尺寸。,（2）选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用SK50型数控卧式车床。 （3）选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，T01为90粗车刀，T03为90精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。 （4）确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。 （5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀方法（
9、操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X55、Z20处。,（6）编写程序(以SK50车床为例)按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：N0010 G59 X0 Z100 ；设置工件原点 N0020 G90 N0030 G92 X55 Z20 ；设置换刀点 N0040 M03 S600 N0050 M06 T01 ；取1号90偏刀，粗车 N0060 G00 X46 Z0 N0070 G01 X0 Z0 N0080 G00 X0 Z1 N0090 G00 X41 Z1 N0100 G01 X41
10、 Z-64 F80 ；粗车40外圆，留1精车余量 N0110 G28 N0120 G29 ；回换刀点 N0130 M06 T03 ；取3号90偏刀，精车 N0140 G00 X40 Z1 N0150 M03 S1000 N0160 G01 X40 Z-64 F40 ；精车40外圆到尺寸 N0170 G00 X55 Z20 N0180 M05 N0190 M02,插补规则 当F0，则沿+X方向进给一步 当F0，则沿+Y方向进给一步。,一、直线运动插补原理,偏差判别函数,当M在OA上，即F=0时；,当M在OA上方，即F0时；,当M在OA下方，即F0时；,第三节 插补原理,当Fi,j 0新加工点坐标
11、为: Xi+1= Xi +1, Yj+1=Yj新偏差为: Fi+1,j=XeYj-(Xi +1) Yj = Fi,j -Ye,当Fi,j 0新加工点坐标为: Xi+1= Xi, Yj+1=Yj+1新偏差为: Fi,j+1=Xe (Yj+1) - Xi Ye Fi,j +Xe,终点判别方法：设置减法计数器(XeX ，Ye Y; 或Xe+ Ye ; 或 max(Xe, Ye) )，进给一步减1，直至减到0为止,偏差判别函数的递推形式设当前切削点M(Xi,Yi)的偏差为F=Fi,j=XeYj-XiYe 则根据偏差公式,逐点比较法直线插补示例,四个象限直线插补计算,第一象限直线插补程序框图,二、圆弧运动插补原理,当M(Xi,Yi)在圆弧上，则F=0； 当M(Xi,Yi)在圆弧外，则F0； 当M(Xi,Yi)在圆弧内，则F0；,插补规则当F0，则沿-X方向进给一步当F0，则沿+Y方向进给一步,偏差判别式,当Fi,j 0新加工点坐标为: Xi+1= Xi -1, Yj+1=Yj新偏差为:,当Fi,j 0新加工点坐标为: Xi+1= Xi, Yj+1=Yj+1新偏差为:,终点判别方法：| Xe- X0| + | Ye - Y0|,逐点比较法圆弧插补示例,四象限圆弧插补进给方向偏差大于等于零向圆内进给，偏差 小于零向圆外进给,四象限圆弧插补计算表,第一象限逆圆弧插补程序框图,
