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数控技术第3章插补原理
5. 运算举例(第Ⅰ 象限逆圆弧) 运算举例( 象限逆圆弧) 加工圆弧AE 起点(4,3) AE, (4,3), 终点(0,5) E=(4-0)+(5加工圆弧AE,起点(4,3), 终点(0,5) ,E=(4-0)+(53)=6 插补过程演示
三.逐点比较法的进给速度 逐点比较法的进给速度
逐点比较法除能插补直线和圆弧之外,还能插补椭圆、 逐点比较法除能插补直线和圆弧之外,还能插补椭圆、 抛物线和双曲线等二次曲线。此法进给速度平稳, 抛物线和双曲线等二次曲线。此法进给速度平稳, 精度较高。在两坐标联动机床中应用普遍. 精度较高。在两坐标联动机床中应用普遍. 对于某一坐标而言, 对于某一坐标而言,进给脉冲的频率就决定了进给速 度 :
插补是数控系统最重要的功能; 插补是数控系统最重要的功能; 插补实际是数据密集化的过程; 插补实际是数据密集化的过程; 插补必须是实时的; 插补必须是实时的; 插补运算速度直接影响系统的控制速度; 插补运算速度直接影响系统的控制速度; 插补计算精度影响到整个数控系统的精度。 插补计算精度影响到整个数控系统的精度。 插补器按数学模型分类,可分为一次插补器、 插补器按数学模型分类,可分为一次插补器、二次插补器及高 次曲线插补器; 次曲线插补器; 根据插补所采用的原理和计算方法不同, 根据插补所采用的原理和计算方法不同,分为软件插补和硬件 插补。目前大多采用软件插补或软硬件结合插补。 插补。目前大多采用软件插补或软硬件结合插补。 根据插补原理可分为:脉冲增量插补和数字采样插补。 根据插补原理可分为:脉冲增量插补和数字采样插补。
脉冲当量: 脉冲当量:每一个脉冲使执行件按指令要求方向移动的直线 距离,称为脉冲当量, 表示。一般0.01mm 0.001mm。 0.01mm~ 距离,称为脉冲当量,用δ表示。一般0.01mm~0.001mm。 脉冲当量越小, 脉冲当量越小,则机床精度越高
4.3插补原理与程序设计
y
… N12 G00 X12 Y24 56
N13 G01 X24 Y56
…
24
0
12
24
x
2
§4.3 插补原理与程序设计
一、插补概念
第 插补需要解决的问题(1)让单独的坐标分别运动合成理想的 轨迹;(2)几个坐标同时进给,还是每次单坐标进给; 四 (3)判断进给哪一个坐标可使误差更小;(4)每次插补 章 进给多少;(5)如果同时进给,各个坐标进给的比例是 多少;(6)选用什么样的实际轨迹合成后与理想轨迹误 数 差最小。 控 系 插补的基本要求(1)插补所需的原始数据要少;(2)插补 结果没有累计误差;(3)进给速度的变化要小;(4)插 统 补计算速度要快。 软 件 技 术
进给方向
+Y -Y
偏差计算
Fm+1= Fm+xe
10
a.看成是第I象限,起点A,终点B,输出为+x,+y 第 四 章 数 控 系 统 软 件 技 术 b.看成是第Ⅱ象限,起点B,终点C,输出为-x,+y c.看成是第Ⅲ象限,起点C,终点D,输出为-x,-y d.看成是第IV象限,起点D,终点A,输出为+x,-y
F≥0 都沿x方向步进, F<0均沿y方向步进,无 (-xe,ye) 无论+x,-x,|x|总是 论+y,-y,|y|增大, 增大, 走+x或-x由象 走+y或-y由象限标志 限标志控制(随xe的+、 控制(随ye的+, -X -) -)。 终点坐标用绝对值代入 L1偏差计算公式,进给 坐标和方向根据直线线 (-xe,-ye) 型确定
1
§4.3 插补原理与程序设计
一、插补概念
第 一、插补概念 插补:根据给定轨迹方程(直线、圆弧或高次函数)和已知 四 点坐标(起点、终点、圆心坐标)计算中间点坐标的过程。 章 数控装臵根据输入的零件程序的信息,将程序段所描述的曲 数 控 系 统 软 件 技 术 线的起点、终点之间的空间进行数据密化,用一个个输出脉 冲把这一空间填补起来,从而形成要求的轮廓轨迹。
逐点比较法直线插补原理幻灯片
6
Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment
Technology
4.1 插补原理与软件设计
(一) 逐点比较法 基本思路:
当刀具按要求的轨迹移动时,每走一步都要与规定的轨迹比较, 根据比较的结果决定下一步的移动方向,使刀具向减小偏差的方 向并趋向终点移动。 NhomakorabeaX
动点P在直线上方 F>0
(0,0)
动点P在直线下方 F<0
根据偏差函数F的计算值,可确定加工点相对于直线 的位置,然后,让动点P沿减小误差的方向进给一步。
当 F≥0 +X向进一步; 当F<0 +Y向进一步
8
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第四章 插补、刀补与速度控制
4.1 插补原理与软件设计 4.2 刀补原理与软件设计 4.3 进给速度及加减速控制
1
Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment
插补程序是CNC系统控制软件的核心。 插补分直线插补和曲线插补: 直线和圆弧是构成工件轮廓的基本线条,大多数CNC系统都 具有直线和圆弧的插补功能。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋
4
线等插补功能。 Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment Technology
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Technology
4.1 插补原理与软件设计
(一) 逐点比较法 基本思路:
当刀具按要求的轨迹移动时,每走一步都要与规定的轨迹比较, 根据比较的结果决定下一步的移动方向,使刀具向减小偏差的方 向并趋向终点移动。 NhomakorabeaX
动点P在直线上方 F>0
(0,0)
动点P在直线下方 F<0
根据偏差函数F的计算值,可确定加工点相对于直线 的位置,然后,让动点P沿减小误差的方向进给一步。
当 F≥0 +X向进一步; 当F<0 +Y向进一步
8
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第四章 插补、刀补与速度控制
4.1 插补原理与软件设计 4.2 刀补原理与软件设计 4.3 进给速度及加减速控制
1
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插补程序是CNC系统控制软件的核心。 插补分直线插补和曲线插补: 直线和圆弧是构成工件轮廓的基本线条,大多数CNC系统都 具有直线和圆弧的插补功能。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋
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线等插补功能。 Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment Technology
插补原理及控制方法课件
基于粒子群优化算法的路径规划
02
利用粒子群优化算法的群体搜索特性,寻找最优解,提高插补
路径的合理性。
基于模拟退火算法的路径规划
03
利用模拟退火算法的全局搜索能力,寻找最优解,提高插补路
Байду номын сангаас径的合理性。
结合机器学习算法优化插补控制参数
基于神经网络的参数优化
利用神经网络的自学习能力,根据历史数据学习最优参数,提高插补控制的精度。
案例二:圆弧插补算法的实现与优化
圆弧插补定义
圆弧插补原理
圆弧插补算法实现
圆弧插补优化
圆弧插补是指通过在两个给定 点之间插入若干个点,以绘制 圆弧的插补算法。
通过确定圆心和半径,以及起 始点和终点,计算出各点的坐 标值。常用的算法包括中心法 、极坐标法和参数方程法等。
一种常见的实现方法是使用参 数方程,通过设置起始点、终 点和圆心位置,以及需要插入 的点数,计算出各点的坐标值 。
一种常见的实现方法是使用参数方程,通过设置 起始点和终点,以及需要插入的点数,计算出各 点的坐标值。
直线插补原理
通过计算两个点之间的斜率和截距,确定直线方 程,然后根据需要插入的点数,计算出各点的坐 标值。
直线插补优化
对于复杂图形,需要优化直线插补算法,以减少 计算量和提高效率。一种常见的方法是使用样条 曲线插补,将直线分成若干段,每段使用不同的 斜率和截距。
对于复杂图形,需要优化圆弧 插补算法,以减少计算量和提 高效率。一种常见的方法是使 用样条曲线插补,将圆弧分成 若干段,每段使用不同的半径 和中心位置。
案例三:多轴插补算法的实现与优化
• 多轴插补定义:多轴插补是指通过同时控制多个轴的运动,以实现复杂形状的 插补算法。
第四章 插补、刀具补偿与速度控制
被积函数寄存器
根据上面几个公式,可以建立一 个数学模型——数字积分器。
Δt
+ 累加器 Δx
数字积分器模型
例子:求在区间设被积函数为5(二进制101B),取累加器 为3位二进制,容量为23=8。
101
101
101
101
101
101
101
101
) 000 )101 ) 010 )111 )100 ) 001 )110 ) 011 101
1 010
111
1 100
1 001
110
1 011
1 000
(2) 线段插补
如右图所示,线段位于第一象限,起点与 坐标原点重合,终点坐标A(Xe,Ye)。设有 一动点,以速度V在线段上匀速运动,其 在X、Y方向的分速度分别为Vx、Vy。则 动点在Δt时间内沿X、Y轴移动的微小位移 量为: ΔX=VxΔt
Δx
Δy
KX
i
m
e
KmX
e
Xe
Y
KY
i
m
K 1
e
Δt
m
n
+
KmY
e
Ye
m 2
Y被积函数寄存器(KYe)
2
n
K 1
线段插补数字积分器
例3. 用数字积分法插补下图所示线段,起点坐标 O(0,0),终点坐标为A(5,7),写出插补该线段的过程。
数字积分插补实例
脉 冲 当 量
插补的任务就是在一段零件轮廓的起点和终点之间,根 据给定的进给速度要求,计算出若干个中间点的坐标值。
加工直线的程序
N3G01X-45000Y-75000F150
插补原理,速度控制
Y方向进给
N Y Y-2N m m+1 N m=2N
X/2N1
Y X方向进给 X X-2N
Y 插补结束
29
数字积分法直线插补
数字积分法直线插补示例 设要加工直线OA,起点O(0,0),终点A(5,2)。若 被积函数寄存器JV、余数寄存器JR和终点计数器JE的容量 均为三位二进制寄存器,则累加次数n=23=8,插补前JE、 JRx、JRy均清零。
特点:运算速度快,脉冲分配均匀,易于多坐 标联动
22
数字积分法插补
Y Yi-1 Yi Y=f(t)
一、数字积分法的工作原理 函数在[t0 , tn ]的定积分,即 为函数在该区间的面积:
如果从t=0开始,取自变量 t的一系列等间隔值为△t, 当△t足够小时,可得
O t0 t1 t2
ti-1 ti
4
5
111+101=100
100+101=001
1
1
110+010=000
0+010=010
1
0
011
100
31
数字积分法圆弧插补
图中参数有下述相似关系 三、数字积分法圆弧插补 Y
B(Xe , Ye)
V
Vy M(Xi,Yi) A(X0,Y0) 设 X 则 公式 对照
Yi R O
Vx
Xi 第一象限逆圆插补
n=1<N
2 3 4 5
F1 = -19 < +Y 0 F2 = -18 < +Y 0 F3 = -15 < +Y 0 F4 = -10 < +Y 0
F2 = F1 +2Y1+1= F3 = F2 +2Y2+1=
数控技术 第三章 插补原理
2013-8-13 9
一.逐点比较法直线插补算法
⑴判别函数及判别条件 如图所示,对XY平面第一象限直线段进 行插补。直线段起点位于坐标原点O,终点位 于A(Xe,Ye)。设点P(Xi,Yi)为任一动点。 若P点在直线OA上,则: Y XeYi – XiYe = 0 A (X Y ) 若P点在直线OA上方,则: F>0 P (X Y ) XeYi – XiYe > 0 若P点在直线OA下方,则: F<0 XeYi – XiYe < 0 X
2013-8-13
Y E(Xe,Ye) ) O X
15
四个象限直线的偏差符号和插补进给方向如下图所示, 用L1、L2、L3、L4分别表示第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限的直线。 为适用于四个象限直线插补,插补运算时用∣X∣, ∣Y∣代替X,Y,偏差符号确定可将其转化到第一象限, 动点与直线的位置关系按第一象限判别方式进行判别。
2013-8-13
4
脉冲增量插补法比较适用于步进电机作 为驱动电机的系统。有下列常见的几种:
( 1 )数字脉冲乘法器 ( 2 )逐点比较方法 ( 3 )数字积分方法 ( 4 )比较积分方法 (5)最小偏差方法 ( 6 )直接函数方法
2013-8-13
5
(二)数字增量(数据采样)插补算法
1.数字增量插补的特点 数字增量插补也称数据采样插补,它为时间标量插 补,这类插补算法的特点是插补运算分两步完成:第 一步是粗插补:计算出插补周期内各坐标轴的增量值。 第二步是精插补:根据采样得到的实际位置增量值, 计算跟随误差,得到速度指令,输出给伺服系统,通 常称为精插补。这种方法比较适用于伺服电机作为驱 动电机的系统 ⑴粗插补 它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点, 即用若干条微小直线段来逼近给定的曲线,这些微小 直线段的长度ΔL相等且与给定的进给速度有关。由于 粗插补在每个插补周期内之计算一次,因此每一微小 直线段的长度ΔL与进给速度F和插补周期T的关系如下: ΔL=FT。粗插补在每个插补周期内计算出坐标位置增 量值。
一.逐点比较法直线插补算法
⑴判别函数及判别条件 如图所示,对XY平面第一象限直线段进 行插补。直线段起点位于坐标原点O,终点位 于A(Xe,Ye)。设点P(Xi,Yi)为任一动点。 若P点在直线OA上,则: Y XeYi – XiYe = 0 A (X Y ) 若P点在直线OA上方,则: F>0 P (X Y ) XeYi – XiYe > 0 若P点在直线OA下方,则: F<0 XeYi – XiYe < 0 X
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Y E(Xe,Ye) ) O X
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四个象限直线的偏差符号和插补进给方向如下图所示, 用L1、L2、L3、L4分别表示第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限的直线。 为适用于四个象限直线插补,插补运算时用∣X∣, ∣Y∣代替X,Y,偏差符号确定可将其转化到第一象限, 动点与直线的位置关系按第一象限判别方式进行判别。
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脉冲增量插补法比较适用于步进电机作 为驱动电机的系统。有下列常见的几种:
( 1 )数字脉冲乘法器 ( 2 )逐点比较方法 ( 3 )数字积分方法 ( 4 )比较积分方法 (5)最小偏差方法 ( 6 )直接函数方法
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(二)数字增量(数据采样)插补算法
1.数字增量插补的特点 数字增量插补也称数据采样插补,它为时间标量插 补,这类插补算法的特点是插补运算分两步完成:第 一步是粗插补:计算出插补周期内各坐标轴的增量值。 第二步是精插补:根据采样得到的实际位置增量值, 计算跟随误差,得到速度指令,输出给伺服系统,通 常称为精插补。这种方法比较适用于伺服电机作为驱 动电机的系统 ⑴粗插补 它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点, 即用若干条微小直线段来逼近给定的曲线,这些微小 直线段的长度ΔL相等且与给定的进给速度有关。由于 粗插补在每个插补周期内之计算一次,因此每一微小 直线段的长度ΔL与进给速度F和插补周期T的关系如下: ΔL=FT。粗插补在每个插补周期内计算出坐标位置增 量值。
数控技术-第3讲-插补原理
xi2 y 2 j
2 2 x0 y0
F>0
2 2 圆弧外 xi2 y 2 x y j 0 0
圆弧内
xi2 y 2 j
2 2 x0 y0
o
F<0
P(x0,y0)
x
0点在圆弧上 2 2 偏差判别函数 Fij ( xi2 x0 ) ( y2 y j 0 ) 0点在圆弧外 0点在圆弧内
44
6.数字积分法
数字积分器具有运算速度快、脉冲分配 均匀、易于实现多坐标联动,进行空间直线 插补及描给平面各种函数曲线的特点。其缺 点是速度调节不便,插补精度需要采取一定
措施才能满足要求。
ห้องสมุดไป่ตู้
45
6.数字积分法
函数 y = f (t) ,从时刻 t=0 到 t 求函数 y = f (t) 积 分可用如下积分公式计算:
35
5.插逐点比较法
1)逐点比较法直线插补的象限处理:
A2 (Xe ,Ye )
Y
F 0
F 0
A1 ( X e , Y e )
F 0
F 0
F 0
F 0 F 0
F 0
F 0
O
F 0
F 0
X
F 0
F 0 F 0
F 0 F 0
A3 ( X e ,Ye )
A4 ( X e ,Ye )
插补(Interpolation):数控装置依据 编程时的有限数据,按照一定计算方 法,用基本线型(直线、圆弧等)拟合出 所需要轮廓轨迹。边计算边根据计算 结果向各坐标发出进给指令。
机床导轨是互相垂直的,并且单个导轨只能走直 线,因此,加工平面斜线、曲线时就需要两个导轨 按照一定的一一对应关系协调进给;若要求加工曲 面时就需要三个或三个以上导轨协调进给。
插补原理
要求
插补器完成插补工作。 插补器分为:硬件插补器、软件插补器
插补器的基本要求
1. 插补所需的原始数据较少 2. 插补结果没有累计误差 3. 进给速度保持恒定 4. 插补计算速度快
§2-1 概述
2. 分类
插补是数控系统必备功能,NC中由硬件完成, CNC中由软件实现,两者原理相同。 脉冲增量插补(开环数控系统) 逐点比较法 数字积分法 数字脉冲乘法器 矢量判别法 比较积分法
§2-2 逐点比较法
应用广泛,能实现平面直线、圆弧、二次曲线插补, 精度高。
一、逐点比较法直线插补
y
A(xe,ye)
o
x
每次插补计算出一个脉冲,不是进给到x轴,就是进给 到y轴,不可能两坐标都进给。
§2-1 概述
1.
插补的定义
数据密集化的过程。数控系统根据输入的基本 数据(直线起点、终点坐标,圆弧圆心、起点、终 点坐标、进给速度等)运用一定的算法,自动的在 有限坐标点之间形成一系列的坐标数据,从而自动 的对各坐标轴进行脉冲分配,完成整个线段的轨迹 分析,以满足加工精度的要求。 插补的任务:根据起点、终点、轨迹轮廓、进给 速度,按数控系统的当量,对轮廓进行细化(计算 若干个中间点的坐标值)
数字增量插补 粗插补 将曲线划分为若干条微小直线段
精插补
对每条直线段进行数据点的密化工作
§2-2 逐点比较法
一、逐点比较法直线插补
1. 基本原理
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位置,并根据 比较结果决定下一步的进给方向,使刀具向减小误差的 方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量δ 。 每进给一步需要四个节拍: 偏差判别 坐标进给 新偏差计算 终点比较
2单元 逐点比较法插补原理
图2-7 逆圆弧实际插补轨迹
表 2-4 逐点比较法逆圆弧插补运算过程
序号 偏差判别 坐标进给 偏差计算
坐标计算
1
F0=0
∆x
F1=02×4+1=7 x1=3,y1=3
2
F1=7<0 +∆y
F2=7+2×3+1=0 x2=3,y2=4
3
F2=0
∆x
F3=02×3+1=5 x3=2,y3=4
Fm ≥ 0 时: Fm 1 Fm 2 xm 1 xm 1 xm 1 ym 1 ym Fm 0 时: Fm 1 Fm 2 xm 1 xm 1 xm ym 1 ym 1
令瞬时加工点为 m(xm, ym) ,它与圆心的距离 为 Rm 加工点可能在三种情况出现,即圆弧上、 圆弧外、 圆弧内。当动点m位于圆弧上时有
Rm2 xm2 ym2
R2 x02 y02
图2-6 第一象限逆圆
三、圆弧插补:
偏差判别
Fm Rm2 R2 xm2 ym2 R2
坐标进给
偏差计算
1
F0 0
2
F1 0
3
F2 0
4
F3 0
5
F4 0
6
F5 0
7
F6 0
8
F7 0
9
F8 0
10
F9 0
11
F10 0
12
F11 0
13
F12 0
14
F13 0
x
F1 F0 ye 0 6 6
y
F2 F1 xe 6 10 4
偏差计算公式
表 2-4 逐点比较法逆圆弧插补运算过程
序号 偏差判别 坐标进给 偏差计算
坐标计算
1
F0=0
∆x
F1=02×4+1=7 x1=3,y1=3
2
F1=7<0 +∆y
F2=7+2×3+1=0 x2=3,y2=4
3
F2=0
∆x
F3=02×3+1=5 x3=2,y3=4
Fm ≥ 0 时: Fm 1 Fm 2 xm 1 xm 1 xm 1 ym 1 ym Fm 0 时: Fm 1 Fm 2 xm 1 xm 1 xm ym 1 ym 1
令瞬时加工点为 m(xm, ym) ,它与圆心的距离 为 Rm 加工点可能在三种情况出现,即圆弧上、 圆弧外、 圆弧内。当动点m位于圆弧上时有
Rm2 xm2 ym2
R2 x02 y02
图2-6 第一象限逆圆
三、圆弧插补:
偏差判别
Fm Rm2 R2 xm2 ym2 R2
坐标进给
偏差计算
1
F0 0
2
F1 0
3
F2 0
4
F3 0
5
F4 0
6
F5 0
7
F6 0
8
F7 0
9
F8 0
10
F9 0
11
F10 0
12
F11 0
13
F12 0
14
F13 0
x
F1 F0 ye 0 6 6
y
F2 F1 xe 6 10 4
偏差计算公式
第二讲 插补原理
不同象限,顺逆不同,插补公式也不一样。
例.用DDA法进行圆弧插补,半圆弧AE起点A(0,5),
终点E(5,0),半径r=5。 解:溢出基值
m=r=5
Δx=y0=5
y
A
x轴增量值
y轴增量值
Δy=x0=0 0
∑x=∑y=0
插补过程如下: E
x
三、提高积分法插补的精度
减小DDA圆弧插补轮廓误差的措施
以控制各轴从而形成要求的轮廓轨迹,这种“数据
密化”机能就称为“插补”。 插入 补充 数据点 得到具体控制方法 加密 数据点
零件程序 … N12 G00 X12 Y24 N13 G01 X24 Y56 …
y
56
24
0
12
24
x
二.软件插补算法 Ⅰ.脉冲增量插补
原理
产生的单个行程增量,以一个个脉冲
方式输入给伺服系统。
y
56
24
脉冲当量: 一个控制脉 冲所对应的 控制坐标轴 的移动量 (转动量)。
12
24
0
x
应用
步进电机为驱动装置的开环数控系统。
机 床
计算机 数控柜
步进电机 驱动电源
步进 电机 滚珠丝杆
Ⅱ.数字采样插补(时间标量插补)
插补程序每调用一次,算出坐标轴在一个周期 中的增长段(不是脉冲),得到坐标轴相应的指令 位置,与通过位置采样所获得的坐标轴的现时的实
0
Fi+1 = Fi -Ye
2.若沿+y向走一步,即
, yi1 yi 1 xi1 xi F x y x y i1 e i1 i1 e
于是有
y Pi+ 1
E(xe,ye)
3-插补运算原理范文.ppt
1. 基本原理
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位置,并根据 比较结果决定下一步的进给方向,使刀具向减小误差的 方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量δ。
每进给一步需要四个节拍: 偏差判别 坐标进给 新偏差计算
终点比较
26
逐点比较法
一、逐点比较法直线插补 y
插补过程演示
Fi1, j Fi, j 2xi 1
Fi, j1 Fi, j 2 y j 1
︵
二、 脉冲增量插补算法
• 设计一个偏差函数Fm
– Fm>0 表示刀具当前位置在曲线上方
第 三
– Fm=0 表示刀具当前位置在曲线上
章
– Fm<0 表示刀具当前位置在曲线下方
插 • 根据曲线特征可设计不同的偏差函数
补 运
– 直线
算 原
– 圆弧
理
– 椭圆、渐开线、抛物线等
21
︵。 ︵
二、 脉冲增量插补算法
加工直线OA,终点坐标xe=5, ye=3, E8=xe+ye=8, F00=0
直线插补过程演示
30
逐点比较法
二、逐点比较法圆弧插补(第Ⅰ 象限逆圆弧)
偏差判别
y
F>0
圆弧上 xi2 y2j x02 y02 (xi2 x02 ) ( y2j y02 ) 0
圆弧外 xi2 y2j x02 y02 圆弧内 xi2 y2j x02 y02
直线
X
出一步 Fm=0 在直线上 + X向输出一步Fm<0 在直线下 方,+Y向输出一步
23
︵。 ︵
二、 脉冲增量插补算法
2. 逐点比较法加工的原理(圆弧)
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位置,并根据 比较结果决定下一步的进给方向,使刀具向减小误差的 方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量δ。
每进给一步需要四个节拍: 偏差判别 坐标进给 新偏差计算
终点比较
26
逐点比较法
一、逐点比较法直线插补 y
插补过程演示
Fi1, j Fi, j 2xi 1
Fi, j1 Fi, j 2 y j 1
︵
二、 脉冲增量插补算法
• 设计一个偏差函数Fm
– Fm>0 表示刀具当前位置在曲线上方
第 三
– Fm=0 表示刀具当前位置在曲线上
章
– Fm<0 表示刀具当前位置在曲线下方
插 • 根据曲线特征可设计不同的偏差函数
补 运
– 直线
算 原
– 圆弧
理
– 椭圆、渐开线、抛物线等
21
︵。 ︵
二、 脉冲增量插补算法
加工直线OA,终点坐标xe=5, ye=3, E8=xe+ye=8, F00=0
直线插补过程演示
30
逐点比较法
二、逐点比较法圆弧插补(第Ⅰ 象限逆圆弧)
偏差判别
y
F>0
圆弧上 xi2 y2j x02 y02 (xi2 x02 ) ( y2j y02 ) 0
圆弧外 xi2 y2j x02 y02 圆弧内 xi2 y2j x02 y02
直线
X
出一步 Fm=0 在直线上 + X向输出一步Fm<0 在直线下 方,+Y向输出一步
23
︵。 ︵
二、 脉冲增量插补算法
2. 逐点比较法加工的原理(圆弧)
第三章插补原理及控制方法
及
控
终点判别
N
终点?
制
方
法
结束
25
二、逐点比较法圆弧插补---其它象限
y
F>0
y
F>0
第
F<0
F<0
三 章
o
x
o
x
插
补
原
理
逆圆
顺圆
及 控
各象限插补进给方向, 各象限插补进给方向,远
制
远离原点坐标值加一接 离原点坐标值加一,接近
方
近原点坐标值减一。
原点坐标值减一。
法
26
作业
试推导逐点比较法第一象限顺圆弧 第 插补的递推公式,并画出程序流程图。
逐点比较插补计算法(简称逐点比较法)
第
三 章
数字积分插补计算法(简称数字积分法)
插 时间分割插补计算法(简称时间分割法)
补
原
理 及
样条插补计算方法等。
控
制
方
法
2
3-1 逐点比较法插补
逐点比较插补计算法(简称逐点比
第 较法)又称区域判别法。
三
章
其原理是:计算机在控制加工轨迹过
插 程中逐点计算和判断加工偏差以控制坐
章
当M点在直线上时, + Δ X
y
插 补
(αi= α)
原
M (x i y j )
A
理
及 控
tg αi= tg α
制
方 法
αi
oα
x
6
其中 tg αi= y j / xi
tgα= y e / x e
tg αi -tgα= y j / xi - y e / x e
刀补和插补计算原理
刀补和插补计算原理
❖§3-4 刀具半径补偿 ❖§3-7 插补计算
刀具半径补偿的概念
概述
刀具半径补偿的执行过 直线逐点比较法
程
圆弧逐点比较法
刀补的分类
精选课件
1
return finish
§3-4 刀具半径补偿
❖ 刀具半径补偿的概念
半径补偿的作用
➢ 更换刀具方便 ➢ 粗、精加工共用程序代码 ➢ 模具加工
16
return finish
直线逐点比较法
➢ 终点判别
1. 总步长法,∑=|xe-x0|+|ye-y0|,每走一步,∑减1,直到减为零。 2. 投影法,∑中存入|xe-x0|,|ye-y0|中较大了一个。 3. 终点坐标法,∑x, ∑y分别存入|xe-x0|,|ye-y0|。 逐点比较法直线插补运算举例(第Ⅰ象限)
+y
f4=f3+xe=+4 ∑=7-1=6
+x
f5=f4-ye=0 ∑=6-1=5
+x
f6=f5-ye=-4 ∑=5-1=4
+yห้องสมุดไป่ตู้
f7=f6+xe=+2 ∑=4-1=3
+x ∑=3-1=2 ∑=3-1=2
+y
f9=f8+xe=+4 ∑=2-1=1
+x
f10=f9-ye=0 ∑=1-1=0
精选课件
17
return finish
5 F4=0 -X F5=F4-2x4+1=-7,x5=3,y4=3 ∑=6-1= 5
6 F5=-7 +y F6=F5+2y5+1=0,x4=3,y4=4 ∑=5-1= 4
❖§3-4 刀具半径补偿 ❖§3-7 插补计算
刀具半径补偿的概念
概述
刀具半径补偿的执行过 直线逐点比较法
程
圆弧逐点比较法
刀补的分类
精选课件
1
return finish
§3-4 刀具半径补偿
❖ 刀具半径补偿的概念
半径补偿的作用
➢ 更换刀具方便 ➢ 粗、精加工共用程序代码 ➢ 模具加工
16
return finish
直线逐点比较法
➢ 终点判别
1. 总步长法,∑=|xe-x0|+|ye-y0|,每走一步,∑减1,直到减为零。 2. 投影法,∑中存入|xe-x0|,|ye-y0|中较大了一个。 3. 终点坐标法,∑x, ∑y分别存入|xe-x0|,|ye-y0|。 逐点比较法直线插补运算举例(第Ⅰ象限)
+y
f4=f3+xe=+4 ∑=7-1=6
+x
f5=f4-ye=0 ∑=6-1=5
+x
f6=f5-ye=-4 ∑=5-1=4
+yห้องสมุดไป่ตู้
f7=f6+xe=+2 ∑=4-1=3
+x ∑=3-1=2 ∑=3-1=2
+y
f9=f8+xe=+4 ∑=2-1=1
+x
f10=f9-ye=0 ∑=1-1=0
精选课件
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return finish
5 F4=0 -X F5=F4-2x4+1=-7,x5=3,y4=3 ∑=6-1= 5
6 F5=-7 +y F6=F5+2y5+1=0,x4=3,y4=4 ∑=5-1= 4
插补原理
步骤: 列出数学公式y=f(x) 构造误差函数F=y-f(x) 数据分析处理,使下一步的点靠近曲线。
首先,介绍判别式的通用算法。 如果存在一个函数F(X,Y)=0,那么,可以设F(X,Y)为 误差函数,如果F(X,Y)0,那么在曲线上方,F(X,Y)0 在曲线下方。
X i 1 X i 1 Fi 1, j F ( X i 1 , Y j 1 ) Y j 1 Y j 1 F( i , j 1 ) F ( X i , Y j 1 )
以上就是逐点比较法的基本思想,逐点比较法,做两 件事: ⑴用最简捷的方式计算每个单坐标进给后的位置误 差。 ⑵比较误差,判定进给坐标。 逐点比较法,就是分别计算各坐标进给后可能出现 的误差,然后选出误差最小的坐标进给的方法。 它的关键是找出容易计算的误差函数,然后再比较误 差,通常,只推导了直线和圆弧的误差判别式,因为 这种曲线用得多,如果我们能建立一种更为普遍的方 法,我们就能推导任意曲线的判别式。
F Y A
X
Y A
X
F=F-1:Y=Y-1 X1=100+X:Y1=100-Y PSET(X1,Y1) END IF NEXT N END
二 逐点比较法 (一)插补原理 逐点比较法又称代数运算法、醉步法。这种方 法的基本原理是:计算机在控制加工过程中, 能逐点地计算和判别加工误差,与规定的运动 轨迹进行比较,由比较结果决定下一步的移动 方向。逐点比较法即可以作直线插补,又可以 作圆弧插补。这种算法的特点是,运算直观, 插补误差小于一个脉冲当量,输出脉冲均匀, 而且输出脉冲的速度变化小,调节方便,因此, 在两坐标联动的数控机床中应用较为广泛。
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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。
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较高,且有利与电 机的连续运动
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
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。
• 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
•
•
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。
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。
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。
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。
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
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
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
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
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。