3,4---第二章 数控机床的插补原理――直线插补与圆弧插补.

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(三)、插补方法的种类与特点
插补器: 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。
硬件 通过硬件逻辑电路 插补速度快 插补器 来实现插补
软件 利用CNC系统的微 插补器 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,大部分CNC系统 采用了软件插补方式
偏差判别: 根据偏差值判定进给方向
直线上
=
YmXe―XmYe=0
直线上方
>
YmXe―XmYe>0
直线下方
<
YmXe―XmYe<0
{ 偏差判别函数:Fm = ymxe-xmye
= 0 在直线上; >0在直线上方
< 0 在直线下方
(五)逐点比较法直线插补
2. 算法分析(第Ⅰ象限)
坐标进给:
根据判定的进给方向,向该坐标 方向发一进给脉冲
以脉冲当量为单位,进行有限分段, 插补运算 以折代直,以弦代弧,以直代曲,
分段逼近,相连成轨迹
脉冲当量:一个脉冲所产生的 坐标轴移动量叫做脉冲当量
脉冲当量与坐标显示分 辨率往往是一致的
0.01~0.001mm/脉冲
与加工精度有关
插补误差不会超过一个脉 冲当量/脉冲
(二)插补运算的基本原理
插补过程拟合示意图
特点:以折线逼近直线、圆弧或各类曲线。
精度高:最大偏差不超过一个脉冲当量。
(四)逐点比较法
插补开始 方向判定
逐点比较法 工作循环过程
坐标进给
偏差计算
终点到?
N
插补结束
Y
(五)逐点比较法直线插补
y A(xe,ye)
o
x
每次插补计算输出一个脉冲,不是进给到X轴 方向,就是进给到Y轴方向,不可能两个坐标轴都进给
数据采样插补:(又称为时间标量插补或数字增量插 补,8ms,10.24ms)数控装置产生的不是单个脉冲,而 是采样周期内,各坐标的位移量
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。
(四)逐点比较法
思想:“走一步看一步”:就是每走一步都要和给定 轨迹上的坐标值进行一次比较,视该点在给定轨迹 的上方或下方,或者给定轨迹的里面或者外面,从 而决定下一步的进给方向,使之趋近加工轨迹。
(五)逐点比较法直线插补
2. 算法分析(第Ⅰ象限) 总结
第一拍 判别 第二拍 进给 第三拍 运算 第四拍 比较
Fm≥0 Fm<0
+△x +△y
Fm+1=Fm-ye Fm+1=Fm+xe
m=m+1
(六)插补运算过程
方向判定:根据偏差值判定进给方向; 坐标进给:根据判定的方向,向该坐标方向
(五)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
(五)逐点比较法直线插补 2. 算法分析(第Ⅰ象限)
Fm Fm
(五)逐点比较法直线插补
2. 算法分析(第Ⅰ象限)
新偏差计算:
每走一步到达新的坐标点,按偏差公 式计算新的偏差
+△x进给 +△y进给
xm+1 = xm+1, ym+1 =ym Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye
xm+1 = xm, ym+1 =ym+1 Fm+1=ym+1xe-xm+1ye= ( ym+1) xe-xmye=Fm+xe
部分高档CNC:软件插补实现粗插补,硬件插补实现精插补
(三)、插补方ห้องสมุดไป่ตู้的种类与特点
插补分类:(插补采用的原理和计算方法)
基准脉冲插补:(又称为行程标量插补或脉冲增量插补) 每次插补结束,向每个运动坐标输出基准脉冲序列。 脉冲序列的频率代表了运动速度,而脉冲的数量表示 移动量。
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。
发一进给脉冲; 偏差计算:每走一步到达新的坐标点,按偏
差公式计算新的偏差; 终点判别:判别是否到达终点,若到达终点
就结束该插补运算;如未到达再重复上述的 循环步骤。
(一)插补的基本概念
插补运算与加工轨迹的位置控制:
数控系统读取零件加工程序中
有关几何形状、轮廓尺寸的
数控加工
原始数据及其指令
中最基本 的问题
相应的 插补运算
基 本
按一定的关系向机床各个坐标轴

如何根据程序
的驱动控制器分配进给脉冲

指令实现自动
伺服电机驱动工作台
化加工过程
相对主轴(即工件相对刀具)运动
计算下一个处理周期的位置增量。
当一个程序段开始插 补加工时,管理程序 即着手准备下一个程 序段的读入、译码、 数据处理。即由它调 动各个功能子程序, 并保证在下一个程序 段的数据准备,一旦 本程序段加工完毕即 开始下一个程序段的 插补加工。整个零件 加工就是在这种周而 复始的过程中完成。
(二)插补运算的基本原理
实现: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。
(一)插补的基本概念
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 段的轨迹运行,以满足加工精度的要求。
插补技术是数控系统的核心技术
要求:实时性好,算法误差小、 精度高、速度均匀性好
(一)插补的基本概念
插补运算过程:
进入一个插补周期
根据指令的进给速度计算出 一个微小的直线数据段。
通常经过若干个插补周期加工完一个程序段, 即从数据段的起点走到终点。
计算机数控系统是一边插补,一边加工。 而在本次处理周期内,插补程序的作用是
偏差判别函数:Fm = ymxe-xmye
(五)逐点比较法直线插补
2. 算法分析(第Ⅰ象限)
终点比较:
判别是否到达终点,若到达终点就结束该插 补运算;如未到达再重复上述的循环步骤。
方法一 方法二
用Xe+Ye作为计数器,每走一步对计 数器进行减 1计算,直到计数器为零 时,便到达终点。
用通常根据刀具沿X、Y两轴所走的 总步数m来判断直线是否加工完毕, 总步数为:N=|xA|+|yA|
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