第5章_数控机床的控制原理_2011

①逐点比较法； ②数字积分法； ③数字脉冲乘法器插补法； 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单步追踪法； ⑨直接函数法。
三. 插补方法的种类与特点
第五章 数控机床的控制原理
5.1 概述
3.从控制原理来分： 可分为基准脉冲插补和数据采样插补两大类
(2) 数据采样插补
数据采样插补是用小段直线来逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内 各轴要运动的距离，不需要每走一个脉冲当量插补一次，可达到很高的进给速 度。 分两步：第一步为粗插补，即在给定的起点和终点之间插入若干个点，用微小 的直线段来逼近给定的曲线，每段长度△L=FT；第二步：在每段微小直线段的 基础上再做“数据点的密化” 数据采样插补又称为时间标量插补或数字增量插补。这类插补算法的特点是数 控装置产生的不是单个脉冲，而是标准二进制字， 数据采样插补方法适用于闭环位置采样控制系统。数据采样插补方法很多，下 面几种插补方法是常用的：
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5.1 概述
三. 插补运算的基本原理
对于机床运动轨迹控制的插补运算是以脉冲当量为单位，进行有限分段， 以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相连成轨迹。也就是说对 各种斜线、圆弧、曲线轨迹均由以脉冲当量为单位的微小直线线段来拟 合，如图所示。
Y
5 4 3
2 O1
10 A（6，4） 9 8 7 6
5.1 概述
二、插补的定义
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。
要求：实时性好，算法误差小、精度高、速度均匀性好 数学模型：直线、圆弧、二次曲线、螺旋线、自由曲线等
①直线函数法；②扩展数字积分法；③二阶递归扩展数字积分插补法； ④双数字积分插补法；⑤角度逼近圆弧插补法。
三. 插补方法的种类与特点
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2.2 逐点比较插补法
随着技术的发百度文库，插补的方法多种多样，下面我们以基于基准脉冲 插补的逐点比较插补法为例来学习。
一、逐点比较插补法的基本原理：
逐点比较插补法的基本原理是根据刀尖所在位置与理想曲线之间的偏差决 定进给方向，每进一步,进行一次新的偏差计算和偏差判别，使刀具向减 小误差的方向进给。当刀尖在理想曲线上时，插补使得刀尖远离曲线运动， 每插补一次刀具最多沿每个坐标轴走一步所以逐点比较法插补的误差小于 一个脉冲当量。
根据理想线型近似于直线还是圆弧，可分为直线插补或圆弧插补，下 面分别学习这二种插补的基本原理。
第五章 数控机床的控制原理
5.1 概述 5.2 逐点比较插补法 5.3 数字积分法 5.4 刀具半径补偿
习题
第五章 数控机床的控制原理
5.1 概述
一. 插补的基本概念
机床数控加工中最基本的问题就是如何根据所输入的零件加工程序中 有关几何形状、轮廓尺寸的原始数据及其指令，通过相应的插补运算， 按一定的关系向机床各个坐标轴的驱动控制器分配进给脉冲，从而使得 伺服电机驱动工作台相对主轴（即工件相对刀具）的运动轨迹，以一定 的精度要求逼近于所加工零件的外形轮廓尺寸。对于平面曲线的运动轨 迹需要二个运动坐标协调的运动，对于空间曲线或立体曲面则要求三个 以上运动坐标产生协调的运动，才能走出其轨迹。
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2.2逐点比较插补法
二、逐点比较法的直线插补
设要加工如图所示的直线段OP，我们把直线段的起点定为坐标原点，则任 何直线必定落在四个象限中的一个或与X、Y轴重合。不妨设OP在第一象限 内。
Y
A（Xe，Ye） m′
脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 机床移动部件的位移，
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5.1 概述
• 数控加工轨迹控制原理——插补原理 • 插补就是在轮廓起始点之间按一定算法进行数据点的密化
，给出相应点的位移量 • 插补功能就是轨迹控制，它是数控加工的重要特征 • 插补的任务就是要根据进给速度的要求，完成在轮廓起点
和终点之间的中间点的坐标值计算
第五章 数控机床的控制原理
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2.从实现的功能来分： 直线插补： 圆弧插补 抛物线插补 二次曲线插补 高次曲线插补
5.1 概述
三. 插补方法的种类与特点
第五章 数控机床的控制原理
5.1 概述
3.从控制原理来分：
可分为基准脉冲插补和数据采样插补两大类
(1) 基准脉冲插补
它又称为行程标量插补或脉冲增量插补。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，每个脉冲代表了最小 位移，脉冲序列的频率代表了坐标运动速度，而脉冲的数量表示移动量。 基准脉冲插补的实现方法比较简单（只有加法和位移），容易用硬件实现。 也可以用软件完成这类算法。但它仅适用于一些中等精度和中等速度要求 的计算机数控系统。基准脉冲插补方法又有下列几种方法：
X
Y B（0，6）
12 11
10 9 8 7 6
5
4
3
O
2
1 A（6，0） X
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5.1 概述
四. 插补方法的种类与特点
1.按实现的方法来分： 可分为硬件插补和软件插补两大类
硬件插补器利用逻辑电路执行相应的插补程序，具有插补速度快、实时 性高的特点，如日本FANUC公司采用DDA硬件插补专用集成芯片。
软件插补器利用CNC系统的微处理器执行相应的插补程序来实现，结构 简单、灵活易变、可靠性好，目前微处理机的位数和频率的提高，大部 分CNC系统采用了软件插补方式。
对要求高的CNC系统目前采用粗、精二级插补的方法来实现，软件每次插 补一个小线段称为粗插补，根据粗插补结果，将小线段分成单个脉冲输出， 称为精插补。其中精插补往往采用了硬件插补器。
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5.1 概述
• 插补运算的任务就是在已知加工轨迹曲线的起点和终点间 进行“数据点的密化”。
• 插补是在每个插补周期（极短时间，一般为毫秒级）内， 根据指令、进给速度计算出一个微小直线段的数据，刀具 沿着微小直线段运动，经过若干个插补周期后，刀具从起 点运动到终点，完成轮廓的加工。