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在线诊断是指在系统处于正常运行状态中，由系 统相应的内装诊断程序，通过定时中断周期扫描检 查CNC系统本身以及各外设。只要系统不停电， 在线诊断就不会停止。
插补定义
插补概述： 用户在零件加工程序中，一般仅提供描述该线形
所必须的相关参数，
如对直线，提供其起点和终点坐标； 对圆弧，提供起终点坐标、圆心坐标及顺逆圆的信息。
• 总的说来，最小偏差法插补精度较高，且有利与电 机的连续运动
然而这些信息不能满足控制机床的执行部件运动（步 进电机、交直流伺服电机）的要求。因此，为了满足按 执行部件运动的要求来实现轨迹控制必须在已知的信息 点之间实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间 点。这就是数控系统的插补概念。
插补定义：
是指在轮廓控制系统中，根据给定的进 给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点 之间插入中间点的方法，这种方法称为插 补方法。每种方法又可能用不同的计算方 法来实现，这种具体的计算方法称之为插 补算法。插补的实质就是数据点的密化。
第三章 数控机床控制原理
• §3-1 数控机床控制基础 • §3-2 插补原理 • §3-3 刀具补偿原理 • §3-4 PLC
§3-2 插补原理 一、插补概述 二、插补算法 三、速度控制
一、插补概述
1 CNC装置的工作流程，从宏观上把 握插补在整个流程中的位置
2 CNC装置的插补定义
3 插补分类
插补方法分类
（一）脉冲增量插补
（二）数据采样插补
（一）脉冲增量插补
脉冲增量插补又称基准脉冲插补或行程标量插补，这类插补算 法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进 给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以 驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度 单位，即脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。
将编写好的数控加工程序输入给CNC装置 的方式有：纸带阅读机输入、键盘输入、磁盘 输入、通讯接口输入及连接上一级计算机的 DNC(Direct Numerical Control)接口输入。
CNC装置在输入过程中还要完成校验和代 码转换等工作，输入的全部信息都放到CNC装 置的内部存储器中。
二、译码 在输入的工件加工程序中含有工件的轮
速度计算是解决该加工程序段以刀具半径、长度补偿是把零件
什么样的速度运动的问题。编程轮辅廓助轨功迹能转诸化如成换刀刀具、中主心轴轨启迹停，、
所给的进给速度是合成速度，速切编削程液员开只关需等按一零些件开轮关廓量轨信迹号编也
度计算是根据合成速度来计算各在此程程序，中减处轻理了。工辅作助量功。能处理
坐标运动方向的分速度。另外对的主要工作是识别标志，在程序
廓信息（起点、终点、直线、圆弧等）、 加工速度（F代码）及其它辅助功能（M、 S、T）信息等，译码程序以一个程序段 为单位，按一定规则将这些信息翻译成 计算机内部能识别的数据形式，并以约 定的格式存放在指定的内存区间。
三、数据处理
数据处理程序一般包括刀具半径、长度 补偿、速度计算以及辅助功能处理。
五、位置控制 它的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算的
理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进 给电动机，进而控制工作台或刀具的位移。
六、输入/输出（I/O）处理控制 I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的来往信号
的输入和输出控制。
七、显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常
机床允许的最低速度和最高速度执行时发出信号，让机床相应部
的限制进行判断并处理。
件执行这些动作。
四、插补
在数控加工中，一般已知运动轨迹的 起点坐标、终点坐标和曲线方程和进给 速度，如何使切削加工运动沿着预定轨 迹移动呢？
插补的任务是通过插补计算程序在 已知上述信息的基础上进行“数据点的 密化”工作，即在起点和终点之间插入 一些中间点。
这种插补算法的特点是每次插补结束，数控装置向每个运动坐 标输出基准脉冲序列，每个脉冲插补的实现方法较简单（只有 加法和移位）可以用硬件实现。目前，随着计算机技术的迅猛 发展，多采用软件完成这类算法。脉冲的累积值代表运动轴的 位置，脉冲产生的速度与运动轴的速度成比例。由于脉冲增量 插补的转轴的最大速度受插补算法执行时间限制，所以它仅适 用于一些中等精度和中等速度要求的经济型计算机数控系统。
•
•
早期常用的脉冲增量式插补算法有逐点比较法、
单步跟踪法、DDA法等。插补精度常为一个脉冲当量，
DDA法还伴有运算误差。
• 80年代后期插补算法有改进逐点比较法、直接函 数法、最小偏差法等，使插补精度提高到半个脉冲当 量，但执行速度不很理想，在插补精度和运动速度均 高的CNC系统中应用不广。近年来的插补算法有改进 的最小偏差法，映射法。兼有插补精度高和插补速度 快的特点。
• 基准脉冲插补方法有一下几种： • 1、数字脉冲乘法器插补法； • 2、逐点比较法； • 3、数字积分法； • 4、矢量判别法； • 5、比较积分法； • 6、最小偏差法； • 7、目标点跟踪法； • 8、直接函数法； • 9、单步跟踪法； • 10、加密判别和双判别插补法； • 11、Bresenham算法
二、插补算法
1 逐点比较法 逐点比较法直线插补算法
逐点比较法圆弧插补算法
2 DDA插补算法 DDA直线插补算法
DDA圆弧插补算法
3 最小偏差插补算法
4 数据采样插补算法
输
入
程 序
译
Leabharlann Baidu
输码
入
数 据 处 理
插
位 置
补控
制
输 出 处 理
显 示
诊 断
控
制
图1 CNC装置的工作流程
§3-2 插补原理
CNC装置的工作流程。 一、程序输入
有：零件程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床 状态显示、报警显示、刀具加工轨迹动态模拟显示以 及在线编程时的图形显示等
八、诊断
主要是指CNC系统利用内装诊断程序进行自 诊断，主要有离线诊断和在线诊断。
离线诊断是指CNC系统每次从通电开始进入正 常的运行准备状态中，系统相应的内诊断程序通过 扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常。 只有当检查的每个项目都确认正确无误之后，整个 系统才能进入正常的准备状态。否则，CNC系统 将通过报警方式指出故障的信息，此时，离线诊断 过程不能结束，系统不能投入运行。
插补定义
插补概述： 用户在零件加工程序中，一般仅提供描述该线形
所必须的相关参数，
如对直线，提供其起点和终点坐标； 对圆弧，提供起终点坐标、圆心坐标及顺逆圆的信息。
• 总的说来，最小偏差法插补精度较高，且有利与电 机的连续运动
然而这些信息不能满足控制机床的执行部件运动（步 进电机、交直流伺服电机）的要求。因此，为了满足按 执行部件运动的要求来实现轨迹控制必须在已知的信息 点之间实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间 点。这就是数控系统的插补概念。
插补定义：
是指在轮廓控制系统中，根据给定的进 给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点 之间插入中间点的方法，这种方法称为插 补方法。每种方法又可能用不同的计算方 法来实现，这种具体的计算方法称之为插 补算法。插补的实质就是数据点的密化。
第三章 数控机床控制原理
• §3-1 数控机床控制基础 • §3-2 插补原理 • §3-3 刀具补偿原理 • §3-4 PLC
§3-2 插补原理 一、插补概述 二、插补算法 三、速度控制
一、插补概述
1 CNC装置的工作流程，从宏观上把 握插补在整个流程中的位置
2 CNC装置的插补定义
3 插补分类
插补方法分类
（一）脉冲增量插补
（二）数据采样插补
（一）脉冲增量插补
脉冲增量插补又称基准脉冲插补或行程标量插补，这类插补算 法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进 给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以 驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度 单位，即脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。
将编写好的数控加工程序输入给CNC装置 的方式有：纸带阅读机输入、键盘输入、磁盘 输入、通讯接口输入及连接上一级计算机的 DNC(Direct Numerical Control)接口输入。
CNC装置在输入过程中还要完成校验和代 码转换等工作，输入的全部信息都放到CNC装 置的内部存储器中。
二、译码 在输入的工件加工程序中含有工件的轮
速度计算是解决该加工程序段以刀具半径、长度补偿是把零件
什么样的速度运动的问题。编程轮辅廓助轨功迹能转诸化如成换刀刀具、中主心轴轨启迹停，、
所给的进给速度是合成速度，速切编削程液员开只关需等按一零些件开轮关廓量轨信迹号编也
度计算是根据合成速度来计算各在此程程序，中减处轻理了。工辅作助量功。能处理
坐标运动方向的分速度。另外对的主要工作是识别标志，在程序
廓信息（起点、终点、直线、圆弧等）、 加工速度（F代码）及其它辅助功能（M、 S、T）信息等，译码程序以一个程序段 为单位，按一定规则将这些信息翻译成 计算机内部能识别的数据形式，并以约 定的格式存放在指定的内存区间。
三、数据处理
数据处理程序一般包括刀具半径、长度 补偿、速度计算以及辅助功能处理。
五、位置控制 它的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算的
理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进 给电动机，进而控制工作台或刀具的位移。
六、输入/输出（I/O）处理控制 I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的来往信号
的输入和输出控制。
七、显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常
机床允许的最低速度和最高速度执行时发出信号，让机床相应部
的限制进行判断并处理。
件执行这些动作。
四、插补
在数控加工中，一般已知运动轨迹的 起点坐标、终点坐标和曲线方程和进给 速度，如何使切削加工运动沿着预定轨 迹移动呢？
插补的任务是通过插补计算程序在 已知上述信息的基础上进行“数据点的 密化”工作，即在起点和终点之间插入 一些中间点。
这种插补算法的特点是每次插补结束，数控装置向每个运动坐 标输出基准脉冲序列，每个脉冲插补的实现方法较简单（只有 加法和移位）可以用硬件实现。目前，随着计算机技术的迅猛 发展，多采用软件完成这类算法。脉冲的累积值代表运动轴的 位置，脉冲产生的速度与运动轴的速度成比例。由于脉冲增量 插补的转轴的最大速度受插补算法执行时间限制，所以它仅适 用于一些中等精度和中等速度要求的经济型计算机数控系统。
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早期常用的脉冲增量式插补算法有逐点比较法、
单步跟踪法、DDA法等。插补精度常为一个脉冲当量，
DDA法还伴有运算误差。
• 80年代后期插补算法有改进逐点比较法、直接函 数法、最小偏差法等，使插补精度提高到半个脉冲当 量，但执行速度不很理想，在插补精度和运动速度均 高的CNC系统中应用不广。近年来的插补算法有改进 的最小偏差法，映射法。兼有插补精度高和插补速度 快的特点。
• 基准脉冲插补方法有一下几种： • 1、数字脉冲乘法器插补法； • 2、逐点比较法； • 3、数字积分法； • 4、矢量判别法； • 5、比较积分法； • 6、最小偏差法； • 7、目标点跟踪法； • 8、直接函数法； • 9、单步跟踪法； • 10、加密判别和双判别插补法； • 11、Bresenham算法
二、插补算法
1 逐点比较法 逐点比较法直线插补算法
逐点比较法圆弧插补算法
2 DDA插补算法 DDA直线插补算法
DDA圆弧插补算法
3 最小偏差插补算法
4 数据采样插补算法
输
入
程 序
译
Leabharlann Baidu
输码
入
数 据 处 理
插
位 置
补控
制
输 出 处 理
显 示
诊 断
控
制
图1 CNC装置的工作流程
§3-2 插补原理
CNC装置的工作流程。 一、程序输入
有：零件程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床 状态显示、报警显示、刀具加工轨迹动态模拟显示以 及在线编程时的图形显示等
八、诊断
主要是指CNC系统利用内装诊断程序进行自 诊断，主要有离线诊断和在线诊断。
离线诊断是指CNC系统每次从通电开始进入正 常的运行准备状态中，系统相应的内诊断程序通过 扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常。 只有当检查的每个项目都确认正确无误之后，整个 系统才能进入正常的准备状态。否则，CNC系统 将通过报警方式指出故障的信息，此时，离线诊断 过程不能结束，系统不能投入运行。