数控机床插补技术及研究

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1、数控机床插补技术的研究课程名称：数控机床电气控制论文题目：数控机床插补技术的研究8数控机床插补技术的研究班级：自0903班姓名：员晓阳学号：011100903318数控机床插补技术的研究目录摘要………………………………………………4数控系统插补算法的发展………………………4脉冲增量插补算法………………………………5数据采样插补算法………………………………5具有曲面插补功能的数控系统…………………6曲面插补技术的现状……………………………6曲面插补技术的关键……………………………7结束语……………………………………………7参考文献………………………………………

2、…88数控机床插补技术的研究摘要：数控机床是利用数控技术进行控制的机床或者说是装备了数控系统的机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术、通信技术和精密机械技术等先进技术的典型的机电一体化产品。数控机床制造业是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的基础产业，数控机床技术水平的高低和拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化程度的重要标志。随着社会的多样化需求及相关技术的不断进步，数控机床正向着更广的领域和更深的层次发展。插补控制功能是数控制造系统的一个重要组成部分，是数控技术中的核心技术。它的性能直接代表制造系统的先进程度，它的好坏直接影响

3、着数控加工技术的优劣，是目前数控技术急需提高和完善的环节之一。关键词：数控机床插补数控装置曲面数控系统插补算法的发展在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况)，这种拟合方法就是“插补”，实质上插补就是数据密化的过程。插补的任务是根据进给速度的要求，在

4、轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。在数控加工中，首先根据工件设计图和加工工艺要求编写出零件加工程序，然后将其输入到数控系统中。经过数控系统软件的译码和预处理后，根据设定参数开始进行插补运算处理，得到刀位点位置等数据。伺服系统根据获得的数据协调控制各坐标轴的运动，从而获得所要求的刀具位置姿态和运动轨迹，加工出所要求的工件外形8数控机床插补技术的研究。具体而言，插补就是根据零件轮廓尺寸，结合精度和工艺等方面的要

5、求，按照一定的数学方法在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间确定一些中间点，从而逼近理想工件外形轮廓。换句话说，插补过程就是对给定曲线进行“数据点的密化”过程。插补算法的选择将直接影响到系统的精度、速度和加工能力。插补的方法和原理很多，根据数控系统输出到伺服驱动装置的信号不同，插补方法可归纳为基准脉冲插补和数据采样插补两种类型。(1)脉冲增量插补算法脉冲增量插补又称基准脉冲插补或行程标量插补，其特点是数控装置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仅产生一个脉冲当量的增量，代表了刀具或工件的最小位移；脉冲的数

6、量代表了刀具或工件移动的位移量；脉冲序列频率代表了刀具工件运动的速度。基准脉冲插补的插补运算很简单，容易用硬件电路实现，运算速度很快。早期的Ncl系统都是采用这类插补，，在目前的cNC系统中，也可用软件来实现，但仅适用于与一些由步进电机驱动的中等精度或中等速度要求的开环数控系统，有的数控系统将其用于数控采样插补中的精插补。基准脉冲插补方法很多，如逐点比较方法、数字积分法。比较积分法、数字脉冲乘法器法、最小偏差法、矢量判断法、单步追踪法、直接函数法等，二其中使用较多的是逐点比较法和数字积分法。(2)数据采样插补算法数控机床插补技术的研究随着数控系统中计算机的引

7、入，插补运算时间和计算复杂性之间的矛盾得到了大大缓解。特别是商性能直流伺服系统和交流伺服系统的研制成功，为提高现代数控系统的综合性能创造了充分条件㈨。相应地，这些现代数控系统中采用的插补方法，就不再是最初硬件数控系统中所使用的脉冲增量法，而是结合了计算机采样技术的数据采样法。·数据采样法实质上就是使用一系列首尾相连的微小直线段来逼近给定曲线。由于这些线段是按加工时间来进行分割的，因此数据采样插补又称为时间分割法插补。一般来讲，分割后得到的这些小线段相对于系统精度来说仍然是比较大的，不能满足系统精度。为此，必须进一步进行数据点的密化工作。通常也称微小直线段的分

8、割过程是粗插补过程，而后续进一步的密化过程是精插补过