数控技术(插补)PPT格式课件下载.ppt

1、补：数控系统按一定方法确定刀具运动轨迹的过程。l脉冲当量：脉冲当量：每输出一个脉冲，移动部件移动的距离。l 插补运算插补运算具有具有实时性实时性，直接影响刀具的运动。，直接影响刀具的运动。l 插补运算插补运算的速度和精度是数控装置的重要指标。插补原理的速度和精度是数控装置的重要指标。插补原理也叫轮廓控制原理。也叫轮廓控制原理。插补方法的分类插补方法的分类 硬件插补器硬件插补器完成插补运算的装置或程序称为插补器完成插补运算的装置或程序称为插补器 软件插补器软件插补器 软硬件结合插补器软硬件结合插补器1.1.基准脉冲插补基准脉冲插补 每次插补结束仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，各坐标每次插补结束

2、仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，各坐标仅产生一个脉冲当量或行程的增量。脉冲序列的频率代表坐标运仅产生一个脉冲当量或行程的增量。脉冲序列的频率代表坐标运动的速度，而脉冲的数量代表运动位移的大小。基准脉冲插补的动的速度，而脉冲的数量代表运动位移的大小。基准脉冲插补的方法很多，如方法很多，如逐点比较法、数字积分法、脉冲乘法器等。逐点比较法、数字积分法、脉冲乘法器等。特点：插补方法简单插补方法简单可用硬件或软件实现可用硬件或软件实现脉冲当量在脉冲当量在0.010.001mm移动速度移动速度13m/min有逐点比较法和数字积分法有逐点比较法和数字积分法2.2.数据采样插补数据采样插补法法 采用采用时间

3、分割时间分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段每个插补周期的进给直线段L=V.T（V为进给速度，为进给速度，T为插补周为插补周期期）；（又称轮廓步长）进行数据密化，以此来逼近轮廓曲线。；然后再将轮廓步长分解为各个坐标轴的进给量（一个插补周期然后再将轮廓步长分解为各个坐标轴的进给量（一个插补周期的进给量），作为指令发给伺服驱动装置。该装置按伺服检测的进给量），作为指令发给伺服驱动装置。该装置按伺服检测采样周期采集实际位移，并反馈给插补器与指令比较，有误差采样周期采集实际位移，并反馈给插补器与指令比较，有误差运动，误差为零停止，

4、从而完成闭环控制。运动，误差为零停止，从而完成闭环控制。数据采样插补方法有：直线函数法、扩展数据采样插补方法有：直线函数法、扩展DDA、二阶递归算二阶递归算法等。法等。用数值量控制数控机床用数值量控制数控机床运动时间与插补时间有关运动时间与插补时间有关进给速度进给速度1560m/min适用于直流及交流伺服电机驱动的半闭式或闭环系统适用于直流及交流伺服电机驱动的半闭式或闭环系统 3.1逐点比较法直线和圆弧插补原理逐点比较法直线和圆弧插补原理 早期数控机床广泛采用的方法，又称代数法、醉步法、富士通法，适用于开环系统开环系统。原理：每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，

5、判断偏差点的瞬时坐标同规定加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每个插补循环由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别四个步骤组成。逐点比较法可实现直线、圆弧插补及其它曲线插补。运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便。均匀，调节方便。l定义定义：逐点比较刀具与所加工曲线的相对位置，以确定刀具的运动方向。l用逐点比较法插补曲线用逐点比较法插补曲线ABAB时，先要构造一函数时，先要构造一函数l F=F（xF=F（x，y）y）l式中的（式中的（x x，y）y）是刀具的坐标是刀具的坐标l函数函数F=F（xF=F（x，y）y）的正

6、负，必的正负，必l须反映出刀具与曲线的相对须反映出刀具与曲线的相对l位置。即位置。即lF（x F（x，y）y）0 0l 刀具在曲线的上方；刀具在曲线的上方；lF（x F（x，y）y）0 0l 刀具在曲线的上；刀具在曲线的上；lF（x F（x，y）y）0 0l 刀具在曲线的下方。刀具在曲线的下方。l由于由于F（x F（x，y）y）正确地反映了刀具偏离曲线的情况，称为正确地反映了刀具偏离曲线的情况，称为偏偏差函数差函数。1.1.偏差函数偏差函数第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础 如图所示，设规定轨迹为如图所示，设规定轨迹为直线段直线段O

7、E，起点在原点，终，起点在原点，终点点E E的坐标的坐标A（XeYe）,Pi（xi,yi）为加工点为加工点 。（1 1）.若若P P正好处在正好处在 OEOE 上上,则下式成立。则下式成立。x xi i=y yi i y ye ex xe e即即 xeyi xiye=0Y0 0 xE（Xe,Ye）Pi（xi,yi）3.1.13.1.1直线插补原理直线插补原理（2 2）.当当P在在OE上方时，上方时，第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础即即 xeyixiye0（3 3 3 3）.当当当当P P在在在在OEOE下方时，下方时，下方时，下方

8、时，即即 xeyixiye0 x xi i y yi ix xe e y ye eE（Xe,YeE（Xe,Ye）y yx xPi（Pi（x xi i,y yi i）0 0E（Xe,YeE（Xe,Ye）y yPi（Pi（x xi i,y yi i）x x0 0偏差函数偏差函数F为为 ：FXeYi-XiYe ；它反映了刀具与曲线的相对位置。由由F可判别动点可判别动点PiPi与理想轨迹的相对位置，从而决定与理想轨迹的相对位置，从而决定 下一步移动方向。下一步移动方向。第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础y0 0 xE（xe,ye）F0，点，

9、点PiPi在直线上方，应向在直线上方，应向+X 移动。移动。F0。为便于计算机编程计算为便于计算机编程计算,将将F的计算予以简化。的计算予以简化。1 1）.若若Fi0为了逼近曲线的相对位置为了逼近曲线的相对位置沿沿+x向走一步，即向走一步，即于是有于是有 Fi+1=Fi YePi（Xi,Yi）E（xe,ye）y0 xP Pi+1i+1（X（Xi+1i+1,Y,Yi+1i+1）2 2）.若若Fi0为了逼近曲线的相对位置为了逼近曲线的相对位置沿沿+y向走向走一步即一步即第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础于是有于是有 u 新加工点的偏差完

10、全可以用前一加工点的偏差递推。新加工点的偏差完全可以用前一加工点的偏差递推。xy0Pi（Xi,Yi）Pi+1E（xe,ye）2.2.终点判别的方法有两种：终点判别的方法有两种：（1）.（1）.每走一步都要计算每走一步都要计算Xi-XoXi-Xo和和Yi-Yi-YoYo的的数值，并判断数值，并判断Xi-XoXi-Xo XeXe-Xo-Xo且且 Yi-Yi-YoYo Ye-Ye-YoYo是否成立，若成立则插是否成立，若成立则插补结束，否则继续。补结束，否则继续。第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础（2）.（2）.求程序段总步数求程序段总步

11、数 n=XeXe-Xo-XoYe-Ye-YoYo 每走一步，每走一步，n 1n，直到，直到 n=0，插补结束。，插补结束。3.3.插补计算过程：（用插补计算过程：（用流程图流程图表示表示 ）终点判别？终点判别？初始化初始化偏偏 差差 判判 别别坐坐 标标 进进 给给偏偏 差差 计计 算算End YN第第 I 象限直线插补软件流程图象限直线插补软件流程图4.4.不同象限的直线插补计算不同象限的直线插补计算第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础初始化初始化xexe、ye,n=ye,n=xe+yexe+ye,F=0,F=0 F F 0 0？+

12、x+x方向走一步方向走一步+y+y方向走一步方向走一步F F F F YeYeF F+F F+XeXen-1nn-1nn n0 0EndEndYNYNy0 0 xE（xe,ye）用同样方法分析第用同样方法分析第IIII，IIIIII，象限插补情况，象限插补情况，第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础 -X+YF0（-X）F0（-X）F0（+X）F0（-Y）F0（+X）F0（-Y）+X-Y第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础如图所示如图所示,可以得出：可以得出：都是沿都是沿x方向

13、进给一步，无论方向进给一步，无论+x，-x，|x|总是总是增大。增大。F F0 0 +YF0F0F0F0F0F0+X-Y 均沿均沿y方向步进，无论方向步进，无论+y，-y，|y|增大，增大，I，II走走+y，III，IV走走y（随（随ye的，）。的，）。第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础F0+YF0F0F0F0F0F0+X-Y下图所示，轮廓形状下图所示，轮廓形状 第三章第三章第三章第三章 轮廓加工的数学基础轮廓加工的数学基础轮廓加工的数学基础轮廓加工的数学基础C C xy0B ADa db c第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的

14、数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础 a.看成是第看成是第I象限，起点象限，起点O1，终点，终点O2，输出为，输出为x,yb.b.看成是第看成是第象限，起点象限，起点O2 2，终点，终点O3，输出为，输出为x,x,y y c.c.看成是第看成是第象限象限,起点起点O3 3,终点终点O4 4,输出为输出为x,x,y y d.d.看成是第看成是第IVIV象限象限,起点起点O4 4,终点终点O1 1,输出为输出为x,x,y yC C xy0B ADa db c xy xy xy xy第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础初

15、始化初始化|Xe|,|Ye|N=|Xe|+|Ye|F0?沿沿Xe向走一步向走一步沿沿Ye向走一步向走一步F F-|Ye|FF+|Xe|N=0?EndYNNY四个象限直线插补流程图可归纳为下图所示，四个象限直线插补流程图可归纳为下图所示，则则 n=|xex0|yey0|第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础第三章轮廓加工的数学基础 例例1 1 对直线段对直线段OE进行插补运算，进行插补运算，E点坐标为点坐标为（5,3）（5,3），试写出控制装置内插补运算步骤。试写出控制装置内插补运算步骤。解：初始化：xe=5=5，ye=3 3 F0 X F=F-3-3 F0 Y F=F+5+5 yx x 0 0E（5,3）（5,3）序号序号 判别判别F 进给进给 F计算计算 终点判别终点判别（n-1n）1 10 X-3-3 7 7 0 0 2 2