数控代码及插补算法综合实验

《机电控制工程技术》数控代码及插补算法综合实验

班级：

学号：

姓名：

2016-6-12

目录

一、设计题目 (1)

二、设计目的 (1)

三、设计任务 (1)

四、实验思路及过程 (1)

4.1插补算法介绍 (1)

4.2直线插补流程 (2)

4.3圆弧插补流程 (3)

4.4 GUI界面以及操作说明 (4)

4.5 G代码编写 (6)

4.6手工编写G代码 (7)

4.7 CAXA工程师生成G代码 (7)

五、实验感想 (8)

六、课程建议 (8)

一、设计题目

插补算法及数控编程综合实验

二、设计目的

1.学习使用matlab或VC编程环境进行逐点比较插补算法（直线、圆弧）仿真。

2.了解基本的G代码指令并完成编写简单的图形的G代码。

三、设计任务

1.使用mat lab GUI界面进行逐点比较插补算法（直线、圆弧）仿真。

2.设计一个图案进行G代码编程并仿真。

四、实验思路及过程

4.1插补算法介绍

在数控机床中，刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动，只能用折线轨迹逼近所要的加工曲线，这种逼近过程即为插补。插补分为直线插补和圆弧插补，分别实现刀具的直线和圆弧运动。

本实验中，将采用逐点比较法以实现插补算法的仿真，编程完成一个GUI 界面以及其相应的M-file。逐点比较法的基本原理为计算机在控制加工过程中，逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，该法运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节起来比较方便。

4.2直线插补流程

直线插补中所用到的控制变量为起点、终点以及步长。步长控制了插补精度，步长越小，插补精度越高。本实验中，采用坐标变换的方法，即将X-Y坐标轴原点平移到起点（Xs，Ys），然后判断终点坐标（Xe，Ye）所处的象限，即判断走刀方向，然后通过实际坐标点与理论直线的斜率偏差来生成走刀轨迹。最后在平移后的坐标轴中计算出走刀轨迹并进行终点判别，到达终点以后，利用画图命令，将走刀轨迹呈现在编写的GUI界面中。

其程序流程图如下（见附图1）：

4.3圆弧插补流程

圆弧插补中所用到的控制参数为：起始点（Xs，Ys）圆心（Xe，Ye），以及圆心角。圆弧插补亦采用了坐标变化，即将原点平移至圆心求得半径值，并根据增量角的正负确定走刀方向（规定逆时针为正），然后根据步长生成插值点，判断方式为实际点到左边原点的距离与理论圆弧半径大小比较。到达终点后还原绝对坐标然后作图

其程序流程图如下（见附图2）：

附图 1 圆弧插补流程图

4.4 GUI界面以及操作说明

GUI界面如附图3所示

图3

在直线插补中，起点框中输入起点坐标，在终点框中输入终点坐标，在步长框中输入步长，点击插补按钮即可。仿真结果如下图：

在圆弧插补中，圆心框中输入圆心，角度框中在起始角位置输入起始角度，在增量角位置输入增量角度，R为插补圆弧的半径，step为步长。仿真结果如附图4：

附图 2 GUI圆弧插补

具体GUI（图形界面）以及M-file（插补代码）请见插补算法附件文件夹。

4.5 G代码编写

G代码的基本指令

表格 1 G代码基本指令

4.6手工编写G代码

手工编写G代码完成附图5所示图形绘制，其内容为剪刀。详细代码以及注释见数控编程附件文件夹。

附图 3 自己编写的G代码在固高界面仿真界面

4.7 CAXA工程师生成G代码

因为个人喜欢红楼梦，所以选择红楼梦的梦字，同时选用比较难的字体，然后通过平面轮廓加工、轨迹仿真以及生成G代码等操作得到了初步的G代码，然后经过自己的修改完成了能输进固高平台的G代码，并成功完成了仿真，此过程中仿真图片见附图7，详细的G代码见数控编程附件文件夹。

附图 4 仿真截图

五、实验感想

本以为掌握了理论知识后会简单很多，但真正操作起来全花了半天的时间，同时出现各种各样的错误，但通过实际的操作进一步明白了matlab和G代码的用法。同时也对工程实际更加了解

六、课程建议

讲解内容与理论课重复，可适度删减讲解内容