数控机床课程设计指导书docWord格式文档下载.docx
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4）数字积分法插补的连续轨迹控制设计
5）数据采样法插补的连续轨迹控制设计
通过数控机床课程设计，要求学生达到如下目标：
1）针对设计任务选择合适的实现方案
2）培养学生查阅技术手册和有关技术资料的能力
3）培养学生程序设计的能力
4）培养学生程序调试的能力
5）培养学生编制技术文档的能力
6）培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的科学态度。
二、数控机床课程设计的步骤
数控机床课程设计一般在讲授完刀补、插补、主轴、进给和PLC等内容后进行，课程设计的时间为一周。
各课题设计方法和步骤不尽相同，但对于数控机床的课程设计，一般可根据设计任务和要求，按一下步骤进行：
1）根据设计要求确定设计方案。
2）查阅有关文献资料。
3）绘制系统框图或软件流程图（初步设计）。
4）编写程序清单。
5）调试程序。
6）分析运行结果。
7）整理设计文档。
数控机床课程设计流程图如图1所示。
数控机床课程设计时间（共2周）安排可参考表1的分配。
表1课程设计时间安排表
序号
设计任务
时间（天）
1
布置任务,熟悉课题
2
确定方案,查阅资料
3
初步设计
4
测试程序,分析结果
5
设计答辩
6
整理文档,完成设计报告
三、课程设计的要求
参考本课程设计的学生可分成5组，每个小组分别完成上述5个课题设计题目中的一个课题。
每组选派一名组长，负责组内任务的划分，保证组内各人员的设计任务各不相同且设计分量基本相等，并协助指导老师督促和检查课程设计的进展，保证每个同学都能独立完成自己的课程设计。
程序调适和设计完成后，要求对每个学生进行单独答辩。
在课程设计结束后，必须提供以下文档资料：
（1）课程设计报告一份。
课程设计报告一般应包括以下内容：
1）课题名称。
2）设计任务和技术要求。
3）设计方案选型分析，画出系统框图。
4）有关工程设计计算。
5）设计结果，并对设计中出现的问题进行分析，提出改进意见。
6）调适规程记录，调试中出现问题的分析及解决办法等。
7）列出参考文献。
（2）详细软件流程图一份。
（3）含有中文注释的程序清单一份。
（4）运行结果一份。
四、数控机床课程设计说明事项
（1）每个学生必须独立完成自己的课程设计，凡是抄袭的报告不计成绩。
（2）根据学生的设计态度、设计方案、调试结果、报告质量以及答辩情况综合评定成绩。
（3）对于较大型的设计课题，允许组内同学分工合作完成，但必须分工明确，每个同学都有自己独立完成的相应子课题。
（4）凡是设计课题中没有给出的条件，均可根据需要进行合理假定，但必须加以说明。
（5）对所有课题的实现手段不作硬性规定，学生可以自行解决。
（6）要求在进行本课程设计之前先修如下有关课程：
“微机原料及接口设计”、“程序设计”、“数控机床”、“数控工艺与编程”、“机床电器与PLC”、和“伺服系统”等。
五、成绩评定
依据下列几个方面对学生进行考核，以五级评分制综合评定成绩：
1）设计过程中的表现（独立完成的能力、分折问题的能力、工作态度）；
2）提交的设计质量；
3）答辩中的表现。
六、教材及主要参考书
教材：
1）邵群涛主编.数控系统综合实践.北京:
机械工业出版社,2004
主要参考书：
1）何雪明.数控技术.武汉:
华中科技大学出版社,2006.
2）张宇主编.数控技术实践.北京:
机械工业出版社,2004.
七、课程设计内容
（一）刀具半径补偿计算程序设计
1、课程设计的目的
1）掌握刀具半径补偿的基本原理。
2）掌握刀具半径补偿计算的程序设计方法。
2、课程设计的任务
刀具半径自动偏移计算是计算机数控系统必不可少的功能之一。
由于CNC系统通过控制刀架的参考点实现加工轨迹，但实际上切削时是使用刀尖或刀刃缘完成，这样就需要在刀架参考点与刀具切削点之间进行位置偏置，从而使数控系统的控制对象由刀架参考点变换成刀尖或刀刃边缘。
这种变换的过程就称之为刀具不偿。
它实际上是将零件轮廓轨迹变换为刀具中心轨迹。
刀具补偿通常有圆弧过渡和直线过渡两种刀补过渡方法，这里主要针对直线过渡型刀补计算进行设计。
直线过渡性刀补方法能够根据相邻轮廓段的信息自动处理两个程序段刀补中心轨迹的转换，并自动在转接点处出入过渡直线，从而避免了刀具干涉现象的发生。
这种刀补方法能避免圆弧过渡所产生的刀具在尖角外的停顿现象。
刀补课程设计的具体要求如下：
1）要求能够完成直线接直线（L—L）、直线接圆弧（L—C）、圆弧接直线（C—L）和圆弧接圆弧（C—C）共四种轮廓转接形式的课程设计（当设计课时较少时，允许四种轮廓转接形式的程序设计由四个同学各完成一个，但每个同学必须作不同的轮廓转接形式的设计）。
2）要求能够实现刀补建立、刀补进行和刀补撤销三种运行形态。
3）要求能够处理伸长型、缩短型和插入型三种转接处理（当设计课时较少时，允许三种转接处理的程序设计由三个同学各完成一个，但每个同学必须作不同转接处理的设计）。
4）要求能够进行特殊零件轮廓转接（
）的处理。
5）要求以图形方式进行演示，并输出试验结果。
6）零件轮廓几何形状数据的给定方式自行约定，但必须进行相应的说明。
7）要求进行人工运算结果和计算机运算结果的验证对比分析。
8）有关符号和计算公式建议采用教材中约定的形式。
3、课程设计报告的要求
在常规课程设计报告基础之上，还应包括以下内容：
1）假定零件轮廓的刀补计算过程和计算结果。
2）详细软件流程图。
3）计算机运算结果及验证分析。
4）包含详细注释说明的自编软件清单。
5）此次课程设计小结（包括课程设计中所遇到的问题、解决办法以及有关设计体会和改进建议等）。
4、课程设计使用的主要仪器设备
1）PC计算机一台。
2）打印机一台。
3）数控机床课程设计支持软件一套（建议选用BorlandC++环境）。
（二）数控机床的点位控制设计
1）掌握数控系统实现点位控制的原理及其应用。
2）掌握点位控制书空机床实现准确定位的方法。
点位控制是控制机床运动部件从一点准确地移动到另一点，在移动过程中不进行加工，因此对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格的要求，但为了提高加工效率，保证定位精度，常常要求运动部件的移动速度是“先快后慢”，既先以快速移动接近目标点，再以低速趋近并准确定位。
点位控制是一类不需要做插补运算的位置进给控制方法，如果数控系统的控制任务只是点到点的快速运动（要求运动时间尽量短，以提高生产效率）和准确定位，而并不关心运动的路径，则其数控系统称为点位数控系统。
其典型应用是数控钻床的控制。
本课程设计是以钻床控制为对象来进行点位数控系统的设计，具体要求如下：
1）画出钻床简易控制的系统框图，要求：
*控制部分采用PC机或单片机均可，由学生自行选定；
*执行部分（钻床）采用小型实验铣床来代替；
*可控制的坐标轴有：
X轴、Y轴和Z轴；
*驱动元件是三相反应式步进电动机；
*有关具体参数可参见第四章数控机床实验中的相关内容。
2）设计“位置计算和比较环节”的实现软件，系统内部数据格式和存放形式自行约定并进行相应说明。
3）设计自动升降速控制程序，以提高加工效率和准确定位的精度，该设计要求对自动升降速实现方案（定步法和定时法）进行说明，并给出自动升降速曲线。
4）设计多轴运动控制方法，以实现整个钻床系统的控制，最终要求能够模拟钻床的加工过程。
5）进一步利用机床上配有的位移传感器实现位置误差补偿控制。
在常规课程设计报告基础之上，还应包括如下内容：
1）钻床控制系统框图。
2）整个软件流程图。
3）包括详细注释说明的自编软件清单。
4）典型升降速速度曲线。
5）钻床加工模拟结果。
6）此次课程设计小结（包括课程设计中所遇到的问题、解决办法以及有关设计体会和改进建议等）。
2）数控机床实验装置一台。
3）小型实验铣床一台。
4）支持软件若干（建议选用BorlandC++环境）。
（三）逐点比较法插补的连续轨迹控制设计
1）了解连续轨迹控制数控系统的组成原理。
2）掌握逐点比较法插补的基本原理。
3）掌握逐点比较法插补的软件实现方法。
逐点比较法插补时最简单的脉冲增量式插补算法之一，其过程清晰，速度平稳，但一般只用于一个平面内两个坐标轴的插补运算。
其原理是在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对为位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向偏小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。
也就是说，逐点比较法每一部均要比较加工点瞬时坐标与规定零件轮廓之间的距离，依此决定下一步的走向。
如果加工点处在轮廓的内部，则下一步要向轮廓外部走，以减小偏差，这样周而复始，直至全部结束，从而获得一个非常接近于数控加工程序规定轮廓的轨迹。
逐点比较法插补过程中的每进给一步都要经过偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个节拍的处理，图2示出了其工作流程图。
本次课程设计即以小型实验铣床作为控制对象来进行数据采样法插补连续数控系统的设计，具体要求如下：
（1）设计出小型实验铣床的数控系统框图，要求：
1）控制部分采用PC机或单片机均可，由学生自行选定。
2）执行部分是小型实验铣床。
3）可控制的坐标轴有：
X轴、Y轴（或Z轴）
4）驱动元件是三相反应式步进电动机；
5）有关具体参数可参见第四章数控机床实验中的相关内容。
（2）设计出逐点比较法插补软件流程图。
（3）编写出逐点比较法插补程序。
（4）要求软件能够实现任一象限直线（G01）、顺圆（G02）和逆圆（G03）的插补计算（当设计课时较少时，允许三种插补计算的程序设计由三个同学各完成一个，但每个同学必须做不同的插补计算的设计）。
（5）要求软件能够处理圆弧过象限情况。
（6）要求软件能够处理特殊轮廓的插补，例如坐标轴上的直线等。
（7）被插补零件轮廓几何信息的格式和数据形式自行约定，但必须进行合理说明。
（8）控制软件要求能够综合F代码给定的进给速度信息。
（9）插补结果要求能够以图形模拟和铣床运行两种形式进行输出。
（10）进一步可利用机床上配有的直线位移传感器实现位置误差补偿控制。
1）小型实验铣床数控系统框图。
4）插补结果轨迹曲线（包括直线、顺圆、逆圆和过象限现象）。
（四）数字积分法插补的连续轨迹控制设计
2）掌握数字积分法（DDA）插补的基本原理。
3）掌握数字积分法（DDA）插补的软件实现方法。
数字积分法（DDA）插补也是最简单的脉冲增量式插补算法之一，它可用于空间曲线轮廓的多个坐标轴的插补计算，但插补速度不太平稳，必须对其进行相应的处理。
本次课程设计即以小型实验铣床作为控制对象来进行数字积分法（DDA）插补连续数控系统的设计，具体要求如下：
X轴、Y轴和Z轴
（2）设计出数字积分法（DDA）插补软件流程图。
（3）编写出数字积分法（DDA）插补程序。
（8）插补软件必须含有半加载和左移规格化处理措施。
（9）控制软件要求能够综合F代码给定的进给速度信息。
（10）插补结果要求能够以图形模拟和铣床运行两种形式进行输出。
（11）进一步可利用机床上配有的直线位移传感器实现位置误差补偿控制。
4）支持软件若干（建议选用BorlandC++环境）
（五）、数控采样法插补的连续轨迹控制设计
2）掌握数据采样法插补的基本原理。
3）掌握数据采样法插补的软件实现方法。
数据采样法插补时闭环数控系统中经常采用的插补算法，它是根据插补周期将给定的零件轮廓段按时间分割成一系列微小直线段，然后送给伺服系统进行执行，从而加工出一定形状的零件轮廓来。
数据采样法实质上就是使用一系列首尾相连的微小直线段来逼近给定曲线。
由于这些线段是按加工时间来分割的，所以也称之“时间分割法”。
一般的说，分割后得到的这些小线段相对于系统精度来讲是比较大的，为此必须进一步进行数据点的密化工作。
所以，也称微小直线段的分割过程是粗插补，而后续进一步的密化过程是精插补。
通过两者的紧密配合才可能实现高性能的轮廓插补。
本次课程设计只考虑粗插补。
直接函数法是数控采样法插补中的一种，是利用圆弧上相邻两个采样点之间的的弦线来逼近相应圆弧的办法，因此也称它为“内接弦法线”。
本设计课题要求分别予以实现（当设计课时较少时，允许两种插补计算的程序设计由两个同学各完成一个，但每个同学必须做不同的插补计算的设计）。
1）控制部分采用PC机实现，以利于使用高级语言完成较为复杂的数学计算。
2）有关具体参数可参见数控机床教材中的相关内容。
（2）推算出直接函数法和二次近似法所有插补计算公式，并且取插补周期为
。
（3）设计出通用的终点判别条件，并要求考虑舍入误差的影响。
（4）设计出数控采样法插补软件流程图。
（5）编写出数据采样法插补程序。
（6）要求软件能够实现任一象限直线（G01）、顺圆（G02）和逆圆（G03）的插补计算（当设计课时较少时，允许三种插补计算的程序设计由三个同学各完成一个，但每个同学必须做不同的插补计算的设计）。
（8）控制软件要求能够综合F代码给定的进给速度信息，并实现前加减速处理。
2）有关算法的推导演算过程。
3）终点判别条件及其使用说明。
4）详细软件流程图。
5）包括详细注释说明的自编软件清单。
6）插补结果轨迹曲线（包括直线、顺圆、逆圆和过象限现象）。
7）此次课程设计小结（包括课程设计中所遇到的问题、解决办法以及有关设计体会和改进建议等）。
情感语录
1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了
11.如此情深，却难以启齿。
其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；
遇见了，却来不及相识；
相识了，却来不及熟悉，却还要是再见
13.对自己好点，因为一辈子不长；
对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后，我想你不要忘记一件事：
不要忘记想念我。
想念我的时候，不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情，有一种感觉叫曾经拥有，有一种结局叫命中注定，有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天，才说春风曾经吹过;
不要等到分别，才说彼此曾经爱过
19.从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过
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