数控车床的进给速度和加减速控制课件

软件控制 采用——程序计时法（程序延时法）。
软件与接口控制 采用——时钟中断法、 v/ΔL 积 分 器 法 （ 适 于 采 用 DDA 或 扩展DDA插补中的稳速控制）。
1、程序计时法（程序延时法） 其过程是： (1)计算出每次插补运算所占用的时间； (2)由给定的F值计算出相应的进给脉冲间隔时间； (3)由进给脉冲间隔时间减去插补运算时间，得到
数 控 技术
第四章 计算机数控（CNC）系统 第四节 进给速度和加减速控制
Байду номын сангаас
数控机床的进给速度F指令值与加工精度、表面粗糙 度和生产率有着密切关系。对于不同轮廓尺寸、不同材料、 不同技术要求的零件，对其切削进给速度有不同的要求，一 般要求进给速度稳定、有一定的调速范围，且起动迅速，停 止准确。
两种进给速度单位：mm / min ；
yi
L sin i
FT 60
• ii1 R
ii1
FT
60R
式中：R——圆弧半径（mm)
（mm）
ii-1、 jj-1——圆心相对于第 i –1 点的坐标值
i——第 i 点与第 i –1 点连线与 x 轴的夹
角（圆弧某点切线方向，即进给速度方向与X轴夹角）
——步长分配系数
二、进给速度控制
CNC系统中进给速度控制方式：
进给速度F 60 f (mm / min)
脉冲频率f F FK
60
其中K 1
60
两轴联动各坐标轴进给速度：
vx 60 f x vy 60 f y
合成速度
v
v
2 x
v
2 y
F
要进给速度稳定，故要 选择合适的插补算法， 以及采取稳速措施。
2、闭环和半闭环系统
在这种系统中采用数据采样插补方法时， 根据编程的F值，将轮廓曲线分割为插补 周期，即迭代周期的进给量——轮廓子 步长法。
位置计算是算出移动 过程中的当前位置，以便 确定位移是否达到降速点 和低速点，并给出相应标 志，若GD=10时到达降速 点，GD=01时到达低速点。
2、时钟中断法
按照程序计时法所计算的频率 f 值预置适当的 实时时钟，从而产生频率为 f 的定时中断。
CPU每接受一次中断信号，就进行一次插补运算 并送出一个进给脉冲，这类似硬件插补那样，每次 中断要经过常规的中断处理后，再调用一次插补子 程序转入插补运算。
这种系统控制的进给运动 速度可分为升速、恒速、降速 等几个阶段。其控制过程如图 所示。
速度准备框的内容包 括按照指令速度预先算出 降速距离，且置入相应的 单元；
速度控制框内需置入速度控制 字和速度标志FK（当前速度控 制值）、FK0（存恒定值）、 FK1（存低速值），这一速度控 制子程序的主要功能是给出 “当前速度值”，以实现升速、 降速、恒速和低速控制；
（1）前加减速控制 前加减速控制是对编程的F指令值即合成速度进
行控制。首先要计算出稳定速度Fs和瞬时速度Fi。 稳定速度——就是系统处于恒定进给状态时，
在一个插补周期内每插补一次的进给量。实际上就 是编程给定F值（mm/min）在每个插补周期T（ms） 的进给量。
1、开环系统
在开环系统中，坐标轴运动速度是通过控 制输出给步进电机脉冲的频率来实现的。
每输出一个脉冲，步进电机就转过一定角 度，驱动坐标轴进给一个距离，即 mm / 脉 冲（脉冲当量）。
插补程序根据零件轮廓尺寸和F指令值向各个 坐标轴分配脉冲序列，其中脉冲数提供了位置 指令值，脉冲频率确定了坐标轴进给的速度。
另外，要进行速度的换算：如实际给定的进给 速度是Fp的整数倍时，就表示每次中断进行的插补 次数；
如给定进给速度非Fp的整数倍时，包括大于和 小于Fp两种情况，则可将其余数进行累加计算，每 次中断作一次累加，对大于Fp的情况，有溢出时应 多做一次插补运算，对小于Fp的情况，则经多次中 断累加有溢出时才进行一次插补运算。
每次插补运算后的等待时间，由软件实现计时等待。
为使进给速度可调，延时子程序按基本计时单位 设计，并在调用这子程序前，先计算等待时间对基本 时间单位的倍数，这样可用不同的循环次数实现不同 速度的控制。
程序计时法大多用于点位、 直线控制系统，且系统采用数 字脉冲增量法。不同的空运转 时间对应不同的进给速度。
速度计算的任务是：当直线时，计算出 各坐标轴的插补周期的步长；当圆弧时， 计算步长分配系数（角步距）。
（1）直线插补的速度计算 直线插补的速度计算是
为插补程序提供各坐标轴在 同一插补周期中的运动步长。
一个插补周期的步长为：
L 1 FT 60
式中：F——编程给出的合成速度（mm / min） T——插补周期（ms） L——每个插补周期子线段的长度
x、y轴在一个插补周期中的步长为：
x L cos 1 FT cos (m)
60
y L sin 1 FT sin (m)
60
式中为直线与x轴夹角
（2）圆弧插补的速度计算 圆弧插补的速度计算任务是计算步长分配系数。 坐标轴一个插补周期的步长为：
xi
L cosi
FT 60
•
j j1 R
j j1
mm / r 。
前者设有F值的手动调节倍率开关，以%表示。而后者 用于螺纹加工，它必须与主轴转速有关，因为装有与主轴同 步的主轴脉冲发生器。
CNC系统对速度控制是通过对插补速度控制来实现。对 进给速度处理，一般可分为进给速度计算和进给速度调节 （或控制）两部分，而进给速度计算因数控系统的不同而异。
一、进给速度计算
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2020/3/18
余数处理程序框图如图所示。
以上进给速度的控制方法基本上都适用于数字 脉冲增量法插补的CNC系统。
3、数据采样的CNC系统加减速控制 加减速控制大多采样软件来实现，以便使系统
的速度控制更为灵活方便。 前加减速控制：加减速控制可以在插补前进行。 后加减速控制：加减速控制可以在插补后进行。
当速度较高时，CPU的时间很紧张，且这种方法 不适用于每分钟毫米直接给定速度的系统。
时钟中断法只要求一种时钟频率，并用软件控 制每个时钟周期内的插补次数，以达到进给速度控 制的目的。
进给速度可用mm/min给定。
首先要对这个唯一的时钟频率进行合理选择， 选择的原则是满足最高插补进给速度的要求，并考 虑到计算机换算的方便，取一个特殊的速度为Fp， 使在该速度下每个时钟周期进行一次插补。