数控技术实验指导书 实验二

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1、《数控技术》实验指导书(第二版)杨林初编写适用专业：机械电子工程江苏科技大学机械工程实验中心2011年3月0前言《数控技术》是一门机电工程类必修的专业技术课，对学生的机电基本知识、计算机控制技术等提出了很高的要求，涉及到很多方面的知识。对于机械工程类学生掌握CNC基本理论与技术和实际编程与操作技能至关重要。为了切实使学生理解和消化理论教学中相关知识点要真正掌握该技术，要求学生在加强理论学习的同时，必须增强学生实际实践操作技能的训练。通过本课程实验，可使学生掌握CNC机床的数控编程与加工方面的基本技能及数控插补原理；这在实际制造工程应用领域，也是非常重要的环节。该课程共开设二个必

2、做实验，分别是《数控编程实验》和《插补原理》。该实验课程适用于江苏科技大学08教学大纲。本实验指导书的特点是通俗易懂，难度适中，适合本科教育，学生在预习实验的前提下，可在2小时之内完成实验项目所规定的内容。由于本指导书编写时间仓促，编者水平有限，错漏难免，请广大师生指正，多提宝贵意见。目录实验二数控插补原理…………………………………………………………120实验二：插补原理实验实验学时：2实验类型：验证、设计实验要求：必修本实验前要求学生了解如何基于VB或者VC编写插补原理仿真软件。一、实验目的1要求学生学会独立查阅资料，掌握逐点比较法插补原理。2通过插补原理实验，能够自主用逐点

3、比较法完成手工计算直线和圆弧的插补轨迹。3了解其他数控插补算法。二、实验内容1.逐点比较法（直线插补、圆弧插补）验证。2.其他插补算法（直线插补、圆弧插补）验证（选做）。三、数控机床插补原理机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨迹，进而产生基本廓形曲线，如直线、圆弧等。其它需要加工的复杂曲线由基本轮廓逼近，这种拟合方式称为“插补”（Interpolation）。“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息（如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等），在轮廓的已知点之间确定一些中间点，完成所谓的“数据密化”工作。数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法，时间分

4、割法，样条插补法等。逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定轨迹的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。如此，走一步，比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定的轨迹。下面以逐点比较法为例，阐述插补的原理。直线插补计算原理：偏差计算公式：以第一象限为例，取直线起点为坐标原点，如图2-1所示，m为动点，有下面关系：XmX=eYmYeFY=−mXeXmYe取m作为偏差判别式，若Fm=0，表明m点在OA直线上；若Fm>0，表明m点在线上方的m′处；若Fm<0，表明m点在直线下方的m″处。从坐12标原点出发，当Fm≧0时

5、，沿＋X方向走一步，当Fm<0，沿＋Y方向走一步，当两方向所走的步数与终点坐标（Xe,Ye）相等时，停止插补。图2-1逐点比较法直线插补逐点比较法的递推公式如下：当Fm≧0时，沿＋X方向走一步，则：X=X+1，Y=Y。m+1mm+1m新的偏差为：F=Y×X−X×Y=Y×X−(X+)1×Y=F−Ym+1m+1em+1emememe同理，当Fm<0时，沿＋Y方向走一步，则：Xm+1=Xm，Ym+1=Ym+1新的偏差为：F=(Y+)1×X−X×Y=F+Xm+1mememe其它三个象限的计算方法，可以用相同的原理获得，表2-1为四个象限插补时，其偏差计算公式和进给脉冲方向，计算时，Xe

6、,Ye均为绝对值。插补计算过程是：偏差判别，坐标进给，偏差计算，终点判别。终点判别的方法较多，如：（1）设置两个计数器分别存入Xe,Ye坐标值，在X坐标（Y坐标）进给一步，就在相应的X（Y）计数器减1，直到两个计数器都减到零时，就到达终点。（2）用一个终点计数器，寄存X、Y两坐标从起点到终点的总步数Σ，X、Y坐标每走一步，Σ减1，直到Σ为零时，就到了终点。表2-1偏差计算公式和进给脉冲方向13圆弧插补计算原理：偏差计算公式：以第一象限逆圆为例，如图1-2所示。圆弧圆心在坐标原点，A为起点，B为终点，半径为R，假设运动瞬时点为m，它与圆心的距离为Rm，以Rm和图2-2圆弧插补计算

7、原理R平方差作为偏差值则偏差判别式为：22222FR=−=+−mRXmYmRm若Fm=0，表明m点在圆弧上；若Fm>0，表明m点在圆弧外；若Fm<0，表明m点在圆弧内。当Fm≥0时，为了逼近圆弧，应沿－X方向进给一步，到m+1点。其坐标值为：X=X−,1Y=Ym+1mm+1m222同理，可得新偏差值递推公式为：FXYRFX=−−=−+21mmm+++111mm当Fm<0时，为了逼近圆弧，应沿＋Y方向进给一步，到m+1点。其坐标值为：X=X,Y=Y+1m+1mm+1m222同理，可得新偏差值递