机床数控技术教学ppt课件

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1、机床数控技术郑州大学机械工程学院郑鹏Email:zpzzut@zzu.edu.cn第二章数控机床的插补原理及刀具补偿第一节概述第二节数控插补方法分类及插补速度第三节逐点比较法插补原理第四节直线函数法插补原理第五节扩展DDA插补原理第六节数据采样插补的终点判别第七节数控系统的刀具补偿第八节车床刀具补偿第一节概述插补技术是机床数控的核心技术之一插补(Interpolation)的概念所谓插补就是根据所给定的进给速度和轮廓线形的要求，在轮廓已知点之间，确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或插补原理。评价插补算法的指标:稳定性指标插补精度指标合成

2、速度的均匀性指标插补算法要尽可能简单，要便于编程在轮廓加工中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心轨迹并不等于零件轮廓轨迹。应使刀具中心轨迹偏离轮廓一个半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。铣刀:半径补偿钻头:长度补偿车刀:半径和长度补偿刀具半径补偿(CutterRadiusCompensation)的概念刀具半径的补偿，根据零件轮廓编制的数控程序，就可以实现零件轮廓的粗精加工。刀具长度的补偿,可以实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换。第二节数控插补方法分类及插补速度任务是完成轮廓起点和终点之间的中间点坐标值计算。1、插补方法分类根据插补器

3、的不同结构，可分为硬件插补器、软件插补器及软、硬结合插补器三种类型。CNC系统两种基本插补功能：直线插补和圆弧插补CNC系统常用插补方法：脉冲增量插补和数据采样插补脉冲增量插补脉冲增量插补又称基准脉冲插补或行程并标量插补，该插补方法适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统，其特点是数控系统在插补结束时向各个运动坐标轴输出一个基准脉冲序列，驱动各坐标轴进给电机的运动。每个脉冲使各坐标轴产生一个脉冲当量的增量，表示了刀具或工件的最小位移；脉冲的数量表示了刀具或工件移动的位移量；脉冲序列的频率表示刀具或工件运动的速度。脉冲增量插补的方法：逐点比较法、

4、数字积分法、比例积分法、数字脉冲乘法器法数据采样插补数据采样插补又称为数据增量插补、时间分割插补或时间标量插补。该插补方法适用于半闭环和闭环以直流或交流伺服电机为驱动装置的位置采样控制系统，其特点是数控系统产生的不是单个脉冲，而是标准二进制字。插补周期是插补程序每两次计算各坐标轴增量进给指令间的时间。采样周期是坐标轴位置闭环系统数字控制系统的采样时间。数据采样插补运算分两步完成：粗插补、精插补美国A-B公司的7300系统日本FANUC公司的7M系统数据采样插补方法：直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分法、双数字积分插补法2、插补周期

5、与精度、速度的关系舍去高阶无穷小量采用弦线对圆弧逼近采用割线对圆弧逼近设内外差分弦的半径误差相等，即δ1=δ2=δ逼近误差δ与进给速度F、插补周期T的平方成正比，与圆弧半径R成反比基本原理是每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步将加工点的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏差位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差，从而决定下一步的进给方向。每进给一步都要完成偏差判断、坐标进给、新偏差计算和终点判别四个工作节拍。第三节逐点比较法插补原理逐点比较法第一象限直线插补直线方程令为偏差判别函数，则有：（1）当时，加工点P在

6、直线上（2）当时，加工点P在直线上方（3）当时，加工点P在直线下方（1）当Fi,j≥0时，加工点向＋X方向进给一个脉冲当量，到达新的加工点，此时，则新加工点的偏差判别函数为（2）当Fi,j<0时，加工点向＋Y方向进给一个脉冲当量，到达新的加工点，此时，则新加工点的偏差判别函数为偏差计算:（1）偏差判别根据偏差判别当前加工点位置是在直线上方（或直线上），还是在直线下方。起始时，加工点在直线上，偏差值为（2）坐标进给根据判别的结果，控制向某一坐标方向进给一步；（3）偏差计算根据递推公式计算出进给一步、到新加工点的偏差，提供下一步作判别的依据；（4）

7、终点判别在计算新偏差的同时，还要进行一次终点判别，以确定是否到达了终点，若已到达，就停止插补。逐点比较法插补第一象限直线的插补流程图【例】设加工第一象限直线，起点坐标为O(0,0)，终点为A(5,4)，试用逐点比较法对其进行插补，并画出插补轨迹。插补从直线的起点开始，故；终点判别寄存器n存入X和Y两个坐标方向的总步数，每进给一步减1，n=0时停止插补。插补运算过程如表所示，插补轨迹如图。逐点比较法第一象限直线插补轨迹逐点比较法插补不同象限直线偏差符号和进给方向逐点比较法第一象限圆弧插补其圆心位于原点O(0,0)，半径为R，加工点的坐标为偏差判别

8、函数当时，加工点在圆弧上；当时，加工点在圆弧外；当时，加工点在圆弧内；第一象限逆圆弧插补（1）当时，加工点在圆弧上或圆弧外，－X进给一个脉冲当量，即向