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（上接第 &, 页） 续表 #
J-1 LV6 +% ++ +# +! +" 777 #% 777 !% 777 777 777
（下转第 ?M 页） 图) 输出电路示意图 $%& 输入、 ?N
万 方数据 期 )++*年第 -)
图!
凸曲面修正刀心位置补偿非线性误差示意图 图" 刀具触点偏置补偿非线性误差示意图
" ! # ! # 刀具触点偏置补偿法 刀具触点偏置补偿法主要针对五坐标刀具摆动非线性误差 的补偿， 同样， 也要根据所加工曲面的形状， 分为凸曲面与凹曲 面。 由式 （ &） 可 当加工表面沿走刀方向为凹曲线， 即 "# $ % 时， 知， 加工曲面沿进给方向为凹曲线， 而刀轴摆动误差 ’!$ ’ 小于直 因此在任何情况下都不会发生超差， 因此无须 线逼近误差 ’!% ’ ， 进行加工误差补偿。 刀具切触点 当加工表面沿走刀方向为凸曲线， 即 "# ( % 时， 的轨迹为凹曲线， 加工误差较大， 此时， 非线性误差为直线逼近 误差与刀轴摆动误差绝对值之和， 即： ! ) ’!% ’ * ’!$ ’ 采用的补偿方法见图 "： 使 将刀具切触点 & 沿加工表面法向矢量方向移到 &’ 点， + # （ "） ， 即用 &’ 代替 & 作为新的刀具切触点， 这样， 加 &&’ ) ( # ! 工误差的分布发生了改变， 从而达到了加工误差补偿的目的。 因此， 在数控程序编制过程中， 根据曲面的形状， 对凹曲面 不修正刀具运动轨迹， 对于凸曲面， 根据不同的加工方法， 可分 别采用刀心位置修正法与刀心触点偏置法修正刀具运动轨迹， 能有效减少法向转动矢量误差。
用 ! " # 点实现数控系统与 $%& 的通讯
何凯 韩江 王治森
)*+++, 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 &!’( 研究所，安徽 合肥 引言
功能强， 软件设计简单， 可靠性高等优点， 在 $%& 因体积小， 工业生产和控制领域得到了越来越广泛的应用。在笔者参与开 发的基于工业 $& 机的数控车床 &.& 系统和全功能六轴数控滚 机床的 (、 齿机 &.& 系统中， /、 ’ 等辅助功能皆由三菱 01) $%& 完成。 &.& 与 $%& 之间的实时且可靠的信息交换至关重要。 采 目前基于 $& 的 &.& 与独立的 $%& 一般采用串口通讯， 用 2()*) 协议。在 3456789 操作系统下， 可以在 :49;<= & >> ? @ + 或 :A? 的 平 台 下， 调 用 ’4BC797DE &7FF;54B<E475 &75EC7= 控 件 简单灵活， 易于实现。但笔者参与开发 ’(&7FF 实现串行通信， 需要仔细分析 的数控系统是基于 G#( 的多任务实时操作系统， 深入底层直接读写串口， 编写程序相对复杂， $%& 的通信协议， 需保证高可靠性。另外， 需 01 01) 系列 $%& 无直接 2()*) 接口， 单元进行 和 信号转换， 增加了成本。鉴 2(J)) 2()*) H )*)I3 于此， 我们利用 $%& 和 &.& 的 ! " # 点来传输信息， 建立通讯。
)
通讯原理
输入输出电路示意图如图 -。 &.& 选用隔离数字 ! " # 板， $%& 的开关量输入端子与公共端 &#’ 之间可接无源触点， 集电极开路输出的传感器等。 $%& 的开关量输出有三种形式：
图 - ! " # 板输入、 输出示意图 一种是继电器输出型， 利用输出继电器的触点和线圈， 将 $%& 的 内部电路与外部负载电路进行电气隔离， 通过继电器触点控制 外电路的通断； 另一种是晶体管输出型， $%& 的内部电路与输出 晶体管之间用光电耦合器进行隔离， 通过光耦合使开关晶体管 截止或饱和导通以控制外部电路。第三种是双向晶闸管输出 （三端双向可控硅开关元件） 之 型， $%& 的内部电路与输出元件 间用光电晶闸管进行隔离。输入模块和继电器输出模块的电路 示意图如图 )。 由图可知， &.& 的 ! " # 板输入点 !G! 可与 $%& 的继电器输 出点相接， ! " # 板输入 &#’ 接 )J: 地， $%& 的继电器输出公共端 （可采用 $%& 提供的 )J: 电源） 。 &.& 的 ! " # 板输出点 接 )J: !G# 可与 $%& 的继电器输入点相接， ! " # 板输出 K.G 接 )J: 地，
@@@
（见 &.& 与 $%& 信息交换包括两个方面： &.& 给 $%& 的信息 ， 要求 $%& 完成相应的动作， 如主 表 -） &.& 发出一些操作指令， 轴控制、 刀具管理、 查询用户输入信息等。另外， $%& 程序在循 环扫描， 将机床的各种状态， 各轴的限位、 零点信息， 用户输入信 遇到紧急情况 $%& 处理后， 还须告之 &.& （ 见表 息反馈给 &.&， 。 )） 表 ) &.& 与 $%& 信息交换
*
实例分析
以滚齿机数控系统为例， 介绍这种通讯方法。编码如下表 所示。 表 - &.& 与 $%& 信息交换
&.& #O/ +* +J +N +M +, +I +A +& +G @@@ I+ @@@ A+ @@@ &+ @@@ 定义 主轴正转 主轴反转 主轴停 冷却开 冷却关 工件夹紧 工件松开 刀架紧 刀架松 各种 ’ 功能 1 轴使能 各轴使能 主轴倍率查询 控制面板各种波 段开关按钮查询 编程状态 &.& 各种状态 @@@ 正常响应 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 @@@ P0 @@@ P0 @@@ P0 @@@ @@@ 异常响应 00 00 00 00 00 00 00 00 00 @@@ 00 @@@ 00 @@@ 00 @@@ @@@
1H1 与 J-1 信息交换
定义 空运行 正常响应 PW PW PW PW PW 777 PW 777 777 异常响应 WW WW WW WW WW 777 WW 777 777
空运行断开 单段 单段断开 步长倍率档位 + 步长倍率档位 ) 主轴倍率档位 + 主轴倍率档位 ) 进给倍率档位 + 进给倍率档位 ) 各轴正负限位、 零点 开关、 报警信号 777
$%& 的继电器输入公共端接 )J: 地。这样通过 ! " # 点在 &.& 和 在此基础上， 用编码的方法， 即可以实现 $%& 之间建立了联系， &.& 和 $%& 之间的通讯。 01) 系列 $%& 有 GL&# 解码指令和 设置参加通讯的 ! " # 点数， 如 L.&# 编码指令。可以根据需要， 则有 -? 种编码； 则有 )N? 种编码。 J 点， M 点，
,
结论
根据对所建立的数控多轴加工非线性误差的理论模型分 析， 针对不同情况提出了多轴加工非线性误差的补偿方法， 为数 控加工程序的编制过程中控制多轴数控加工的非线性误差提供 了理论依据和补偿的相关算法， 为提高多轴数控加工的精度有 很好的指导意义。 ［参考文献］ ［+ ］-.. / 0，12345 6 1 7 89:;<3:=> >9::.? @.A.>:=;4 B;? , C 3D=@ （"） ： +OO&， !& OPP @>9AE:9?.F @9?B3>. <3>2=457 GH67 I7 JKLM7 KN0， Q OOR ［#］12;= S T， I94 1 07 S3AA C .4F >9::.? =4:.?B.?.4>. 3U;=F34>. =4 4> （&） ： 18M， +ORO， #+ !P+ Q !PR <3>2=4=45 ;B @>9AE:9?.F @9?B3>.， ［!］焦建斌 7 多坐标侧铣数控加工的误差理论及刀位验证研究 7 哈尔滨工业大学博士学位论文 7 +OO, ［"］袁哲俊， 刘雄伟， 刘华明 7 五坐标端铣数控加工理论分析 7 机 （+） ： 械工程学报， +OO!， #O !+ Q !P ［,］卢金火 7 汽车覆盖件数控加工刀具运动轨迹的生成及编程 （!） ： ［ I］ 7 汽车技术， +OO" +P Q +O 收稿日期： #%%! C %& C %! 作者简介： 刘宏 （+O&R C ） ， 女， 中国工程物理研究院机械制 造工艺研究所高级工程师。 （编辑 李秀敏）
$%& #O/ +* +J +N +M +, +I +A +& +G 定义 手动主轴运转 手动主轴点动 手动主轴停 手动冷却开 手动冷却关 手动工件夹紧 手动工件松开 手动刀架紧 手动刀架松 正常响应 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 异常响应 00 00 00 00 00 00 00 00 00