什么是插补

什么是插补
一、插补的概念
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加工的曲线。

插补（interpolation）定义：机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。

也可以说，已知曲线上的某些数据，按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法，也称为“数据点的密化”。

数控装置向各坐标提供相互协调的进给脉冲，伺服系统根据进给脉冲驱动机床各坐标轴运动。

数控装置的关键问题：根据控制指令和数据进行脉冲数目分配的运算（即插补计算），产生机床各坐标的进给脉冲。

插补计算就是数控装置根据输入的基本数据，通过计算，把工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲，对应每个脉冲，机床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离，从而将工件加工出所需要轮廓的形状。

插补的实质：在一个线段的起点和终点之间进行数据点的密化。

插补工作可由硬件逻辑电路或执行软件程序来完成，在CNC系统中，插补工作一般由软件完成，软件插补结构简单、灵活易变、可靠性好。

二、插补方法的分类
目前普遍应用的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。

1.基准脉冲插补（行程标量插补或脉冲增量插补）
特点：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，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。

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。

每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。

该方法仅适用于一些中等精度或中等速度要求的计算机数控系统
主要的脉冲增量插补方法：
数字脉冲乘法器插补法
逐点比较法
数字积分法
矢量判别法
比较积分法
最小偏差法
目标点跟踪法
单步追踪法
直接函数法
加密判别和双判别插补法
2. 数字采样插补（数据增量插补）
数据采样插补又称时间增量插补，这类算法插补结果输出的不是脉
冲，而是标准二进制数。

根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。

插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作，为了提高计算速度，缩短计算时间，按以下三种结构方式进行改进。

1）采用软/硬件结合的两级插补方案。

在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化”工作，相当于对直线的脉冲增量插补。

2）采用多CPU的分布式处理方案。

3）采用单台高性能微型计算机方案。

适用于闭环、半闭环以直流和交流伺服电机为驱动装置的位置采样控制系统。

主要的数字增量插补方法
直线函数法
扩展数字积分法
二阶递归扩展数字积分插补法
双数字积分插补法
角度逼近圆弧插补法
“改进吐斯丁”（Improved Tustin Method-ITM）法
三、对插补的基本要求
插补运算具有实时性，直接影响进给运动。

插补运算的速度和精度是数控装置的重要指标。

对插补的基本要求：
1．插补精度（如累计误差）
2．进给速度均匀（影响表面质量）
3．（软件）插补计算的时间（影响进给速度）。