数控系统插补原理27页PPT
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第三章数控装置的插补原理(共83张PPT)
取判别函数F为 F=(xi²+ yi²)-(x0²+ y0²)
第三章计算机数控（CNC）系统的插补原理
F=(xi²+ yi²)-(x0²+ y0²)
1.动点在圆弧外,F > 0,向-x 走一步； 2.动点在圆弧内,F < 0, 向+y 走一步； 3.动点在圆弧上,F = 0,向-x 走一步。
y E(xxee,,yyee))
Pii
0
A(xx00,,yy00)) x
第三章计算机数控（CNC）系统的插补原理
(二)终点判别的方法有两种：
1、动点与终点坐标值比较
若 xi=xe，x 向已到终点 若 yi=ye，y 向已到终点 只有当x、y都到达终点，插补才算完成。
2、计算总步数 n=|Xe-X0|+ |Ye-Y0| 每走一步，n-1→n，直到n=0，插补结束
yi
ye
xi = xe
即 xeyi － xiye=0
第三章计算机数控（CNC）系统的插补原理
2.当P在OE上方时，
y
Pi(xi,yi)
yi
ye
xi > xe
E(Xe,Ye)
即 xeyi－xiye>0
0
x
3.当P在OE下方时，
y
E(Xe,Ye)
yi
ye
xi < xe
即 xeyi－xiye<0
∴判别函数F为
•圆弧插补
x
基本思想：满足精度要求前提下,用弦进给代替弧进给
第三章计算机数控（CNC）系统的插补原理
类型
数字积分法(DDA)、二阶近似插补法、双DDA插补法、 角度逼近插补法、时间分割法等。这些算法大多是针 对圆弧插补设计的。
《数控插补原》课件
引入人工智能技术
利用人工智能技术，如神经网络、深度学习等，对插补算法进行 优化和改进，提高加工质量和效率。
加强稳定性研究
针对稳定性问题，加强研究，提出有效的解决方案，提高插补算 法的稳定性和可靠性。
05
插补原理的应用案例
数控机床的加工应用
数控机床是现代制造业的核心设备之一，插补原理在其中发挥着至关重要 的作用。
通过插补算法，数控机床能够实现高精度、高效率的加工，广泛应用于机 械、航空、汽车等领域。
插补算法能够实时计算刀具路径，优化加工过程，提高加工质量和效率。
机器人路径规划应用
1
机器人路径规划是实现自动化生产的重要环节， 插补原理在其中扮演着关键角色。
2
通过插补算法，机器人能够实现最优路径规划， 提高工作效率，减少能量消耗和碰撞风险。
计算量大
插补算法需要进行大量的数学运算， 对于复杂曲线的处理可能会占用较多 的计算资源。
对硬件要求高
稳定性问题
在某些情况下，插补算法可能会出现 稳定性问题，如跟随误差、振动等。
为了实现高精度的插补运算，需要高 性能的计算机硬件支持。
插补原理的改进方向
优化算法
通过改进算法，减少计算量，提高运算效率，以满足更快速、更 精确的加工需求。
04
插补原理的优缺点分析
插补原理的优点
高精度
插补算法通常具有很高的 精度，能够实现复杂曲线 的精确控制。
灵活性
插补算法可以处理各种形 状的曲线，包括直线、圆 弧、样条曲线等，满足各 种加工需求。
高效性
随着计算机技术的发展， 插补算法的运算速度越来 越快，能够满足实时控制 的要求。
插补原理的缺点
为实际切削的轨迹。
插补算法的精度和效率直接影响到加工质量和加工效率。
利用人工智能技术，如神经网络、深度学习等，对插补算法进行 优化和改进，提高加工质量和效率。
加强稳定性研究
针对稳定性问题，加强研究，提出有效的解决方案，提高插补算 法的稳定性和可靠性。
05
插补原理的应用案例
数控机床的加工应用
数控机床是现代制造业的核心设备之一，插补原理在其中发挥着至关重要 的作用。
通过插补算法，数控机床能够实现高精度、高效率的加工，广泛应用于机 械、航空、汽车等领域。
插补算法能够实时计算刀具路径，优化加工过程，提高加工质量和效率。
机器人路径规划应用
1
机器人路径规划是实现自动化生产的重要环节， 插补原理在其中扮演着关键角色。
2
通过插补算法，机器人能够实现最优路径规划， 提高工作效率，减少能量消耗和碰撞风险。
计算量大
插补算法需要进行大量的数学运算， 对于复杂曲线的处理可能会占用较多 的计算资源。
对硬件要求高
稳定性问题
在某些情况下，插补算法可能会出现 稳定性问题，如跟随误差、振动等。
为了实现高精度的插补运算，需要高 性能的计算机硬件支持。
插补原理的改进方向
优化算法
通过改进算法，减少计算量，提高运算效率，以满足更快速、更 精确的加工需求。
04
插补原理的优缺点分析
插补原理的优点
高精度
插补算法通常具有很高的 精度，能够实现复杂曲线 的精确控制。
灵活性
插补算法可以处理各种形 状的曲线，包括直线、圆 弧、样条曲线等，满足各 种加工需求。
高效性
随着计算机技术的发展， 插补算法的运算速度越来 越快，能够满足实时控制 的要求。
插补原理的缺点
为实际切削的轨迹。
插补算法的精度和效率直接影响到加工质量和加工效率。
数控技术数控插补原理 PPT课件
为了方便对各种曲线、曲面的直接加工，在一些高挡 CNC系统中已经出现了抛物线插补、渐开线插补、正弦 线插补以及样条曲线插补和球面螺旋线插补等功能。
插补算法所采用的原理和方法很多，一般可归纳为两大 类：基准脉冲插补和数据采样插补。
2020/3/31
5
3.2 基准脉冲插补
基准脉冲插补适用于以步进电机驱动的开环数控系统， 闭环系统中粗、精二级插补的精插补以及特定的经济型 数控系统。
插补从直线起点O开始，故F0=0
。终点判别是判断进给总步数 N=6+4=10，将其存入终点判别 计数器 中，每进给一步减1，若
若Fi≥0，规定+X方向走一步，若坐标单位用脉冲当量表
示，则有
X i1 X i 1 Fi1 X eYi Ye ( X i 1) Fi Ye
若Fi<0，规定+Y方向走一步，则有
YFii11
Yi 1 X e (Yi
1) Ye X i
Fi
Xe
2020/3/31
11
3.2.1 四方向逐点比较法
特点：运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲 输出均匀，调节方便。
每个插补循环要完成四个工作节拍：
2020/3/31
7
3.2.1 四方向逐点比较法
➢ 1）偏差判别 判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏离情况，以此 决定刀具进给方向。
➢ 2）进给控制 根据偏差判别结果，控制刀具相对于工件轮廓进给一 步，即向给定的轮廓靠拢，减小偏差。
3）终点判别 ➢ 直线插补的终点判别可采用三种方法。
➢ ①判断插补或进给的总步数N = Xe + Ye；
➢ ②分别判断各坐标轴的进给步数； ➢ ③仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。
插补算法所采用的原理和方法很多，一般可归纳为两大 类：基准脉冲插补和数据采样插补。
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3.2 基准脉冲插补
基准脉冲插补适用于以步进电机驱动的开环数控系统， 闭环系统中粗、精二级插补的精插补以及特定的经济型 数控系统。
插补从直线起点O开始，故F0=0
。终点判别是判断进给总步数 N=6+4=10，将其存入终点判别 计数器 中，每进给一步减1，若
若Fi≥0，规定+X方向走一步，若坐标单位用脉冲当量表
示，则有
X i1 X i 1 Fi1 X eYi Ye ( X i 1) Fi Ye
若Fi<0，规定+Y方向走一步，则有
YFii11
Yi 1 X e (Yi
1) Ye X i
Fi
Xe
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3.2.1 四方向逐点比较法
特点：运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲 输出均匀，调节方便。
每个插补循环要完成四个工作节拍：
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3.2.1 四方向逐点比较法
➢ 1）偏差判别 判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏离情况，以此 决定刀具进给方向。
➢ 2）进给控制 根据偏差判别结果，控制刀具相对于工件轮廓进给一 步，即向给定的轮廓靠拢，减小偏差。
3）终点判别 ➢ 直线插补的终点判别可采用三种方法。
➢ ①判断插补或进给的总步数N = Xe + Ye；
➢ ②分别判断各坐标轴的进给步数； ➢ ③仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。
第三章-计算机数控装置的插补原理 PPT课件
5
34
6
O 12
偏差计算
F0=0（坐标原点）
10 A
8 9 步进电机
7
的运动轨
迹
X
终点判别
（计数器）
∑=10
3.1 概述 3.2 脉冲增量 插补
3.3 数据采样 插补
1
F0=0
+X（一个脉冲） F1=F0-ye=0-4=-4
∑=10-1=9
2
F1<0
+Y
F2=F1+xe=-4+6=2
∑=9-1=8
3
数控系统中完成插补运算的装置或程序称为 插补器，有三类：１）硬件插补器；２）软件插 补器；３）软硬件结合插补器。 现代数控中，由软件完成粗插补，硬件完成精插补。
5
3.1 概述 3.2 脉冲增量 插补 3.3 数据采样 插补
目录页
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数控技术 第三章 计算机数控装置的插补原理
如：零件程序 (直线插补)
3.1 概述 3.2 脉冲增量 插补 3.3 数据采样 插补
目录页
第11页共87页
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数控技术 第三章 计算机数控装置的插补原理
2.逐点比较法直线插补
• 1）偏差函数构造
• 对于第一象限直线OE上任一点(X,Y):X/Y = Xe/Ye
• 若刀具加工点为Pi（Xi，Yi），
3.1 概述
• 则该点的偏差函数Fi可表示为
F2>0
4
F3<0
+X
F3=F2-ye=2-4=-2
∑=8-1=7
+Y
F4=F3+xe=-2+6=4
数控原理数控系统及插补原理PPT优选版
Nc+Pc复合式结构 又称专用数控加Pc 前端的结构，是一 种由专用数控装 置与通用PC相结合 构成的双平台复合 结构。这类结构的 组成框图如图6-l所 示。
基于PC的 数控装置的硬件构成
1 PC 化数控系统的体系构架： PC+NC 的递阶式结构(PMAC视频）
PC+NC的递阶式 结构是以PC为基 础，在其上扩展各 类数控模块所形成 的一种PC数控系 统的典型结构。与 NC+PC结构不同， PC+Nc结构的重心 在PC，组成系统 所需的其他模块将 根据被控对象的要 求灵活确定，因而 具有良好的开放性。
来信息。 ㈤ MDI/CRT接口 完成手动数据输入和将信息显示在CRT
上。
EPROM RAM
输入 接口
输出 接口
CPU
总线
磁带或
MDI
磁盘机
CRT
接口
接口
位置 控制 接口
其它 接口
CNC装置硬件构成
一、单微处理器结构与多微处理器结构CNC装置
（一）单微处理器结构CNC装置
在单微处理器结构的CNC装置中，只有一个微处理 器，因此多采用集中控制，分时处理的方式完成数控机床 的各项任务。
4） PLC
PLC用以代替传统的机床强电继电器逻辑控制。通过 程序实现M、S、T功能的控制。
PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC是CNC装置 的一个部件，可以共享CNC装置的CPU，也可以配置单 独的CPU。独立型PLC完全独立于CNC装置，本身具有完 备的硬件（CPU、ROM、RAM等）和软件，可以独立完 成规定的控制任务。
来自机床的 控制 信号
I/O CPU1
输到机床的 控制 信号
插补 （CPU2）
数控技术CNC第3章-插补原理及控制方法PPT课件
补 原
基准脉冲插补
理
及
数据采样插补
控
制
方
法
(一)基准脉冲插补
基准脉冲插补又称为行程标量插补或 脉冲增量插补。
第
基本思想是采用折线来逼近曲线(包
三 章
括直线)。
插 补 原 理 及 控 制 方 法
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
第
移，这个最小位移称为脉冲当量。
插
(一般应保证小于规定的分辨率)；
补 原
3．沿进给路线，进给速度恒定且符合
理
加工要求；
及
控
4．硬件线路简单可靠，软件插补算法
制 方
简捷，计算速度快。
法
三、插补方法的分类
大多数数控机床的数控装置都具 有直线插补器和圆弧插补器。
第 三
根据插补所采用的原理和计算方
章 法的不同，可有许多插补方法。
插
目前应用的插补方法分为两类
能力，对产品加工过程进行数字化信息处理
第
与控制。
三
章
分解
合成
插
补 零 原
加工*
件 理 表面
C及AD
模 控
型 制
方
加 工加 路工 径
刀 具刀 路具 径
刀 具数 曲控 线
数 控
运动 指令
坐 标坐 运标 动
刀 具刀 轨具 迹
加 工
表路路轨
运轨表
面径径迹
动迹面
分计分插
实合形
解算解补
现成成
加工 表面
零
件
成
品
法
数据采样插补采用时间分割的思想，根据