3 数控装置的轨迹控制原理1

《3 数控装置的轨迹控制原理1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五章插补计算原理加工程序译码译码缓冲区刀补处理刀补缓冲区速度预处理插补缓冲区插补处理运行缓冲区伺服驱动位控处理位置反馈PLC控制CNC装置数据转换流程示意图第五章插补计算原理概述逐点比较法数字积分法数字脉冲乘法器数据采样插补法其它插补方法刀具半径补偿插补技术是数控系统的核心技术§5-1概述1.插补的定义加工直线的程序N3G01X-45000Y-75000F150§5-1概述1.插补的定义数据密集化的过程。数控系统根据输入的基本数据（直线起点、终点坐标，圆弧圆心、起点、终点坐标、进给速度等）运用一定的算法，自动的在有限坐标点之间形成一系列的坐标数据

2、，从而自动的对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹分析，以满足加工精度的要求。数学模型：直线、圆弧、二次曲线、螺旋线、自由曲线等要求：实时性好，算法误差小、精度高、速度均匀性好§5-1概述概述在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”。插补实质上是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。加工各种形状的零件轮廓时，必须控制刀具相对工件以给定的速度沿指定的路径运动，即控制各坐标轴依某一规律协调运动，这一功能为插补功能

3、。平面曲线的运动轨迹需要两个运动来协调；空间曲线或立体曲面则要求三个以上的坐标产生协调运动。插补的具体任务：根据进给速度的要求，计算出每一段零件轮廓起点与终点之间所插入中间点的坐标值。---数据点的密化插补算法的选择将直接影响到系统的精度、速度及加工能力。在数控机床加工中，刀具只能以折线去逼近将要加工的曲线轮廓，所以其运动轨迹不是光滑的曲线。为了实现轮廓控制，就必须实时计算出满足零件形状和进给速度要求的介于起点与终点之间的若干个中间点的坐标——插补算法。§5-1概述BAΔx1Δy1Δx2Δy2如图曲线起点A，终点B，在一个插补周期内，计算出一个微小

4、数据段的各坐标分量（Δx,Δy）,经若干插补周期，可计算出从A到B之间的若干个微小直线数据段。目前一般的CNC系统中仅能对直线、圆弧进行插补。在一些高档的CNC系统能完成对椭圆、抛物线、正弦线和样条曲线的插补。ΔxnΔyn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。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。（一）基准脉冲插补基准脉冲插补又称脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多向每一坐标轴输出一个进给脉冲。这个进给脉冲先被转变成电

5、机的转角，然后被转换成工作台的位移——脉冲当量。通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一定轮廓形状的算法。特点：每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量，以单位脉冲的形式输出给步进电动机。每个单位脉冲对应的坐标轴位移量——脉冲当量§5-1概述（二）数据采样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是标准二进制数。这个二进制数表示工作台的的位移量。(与脉冲增量插补算法相比，数据采样插补算法的结果不再是单个脉冲，而是位置增量的数字量。)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，

6、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；2.采用多CPU的分布式处理；3.采用单台高性能微型计算机。§5-1概述插补方案1.采用软硬件配合的两级插补方案粗插补（软件）——精插补（硬件）为了减轻数控装置的插补负担，将整个插补任务分成两步完成：1.先用插补软件将加工零件的轮廓段按插补周期（10~20ms）分割成若干个微小直线段—粗插补粗插补完成插补任务中的绝大部分计算工作量2.再利用附加的硬件插补器对微小直线段做进一步的细分插补，形成一簇单位脉冲输出—精插补§5-1概述2.采用多个CPU的分布式处理方案模块化：将数控系统的全部功能划

7、分为几个子功能模块，各配置一个独立的CPU来完成其相应功能。通过系统软件来协调各CPU的工作。输入/输出；轮廓插补及进给速度控制；坐标轴伺服；程序编辑和CRT插补方案§5-1概述3.采用单台高性能微型计算机方案处理速度可达2GHz插补方案§5-1概述§5-1概述2.分类插补是数控系统必备功能，NC中由硬件完成，CNC中由软件实现，两者原理相同。基准脉冲插补（脉冲增量插补）逐点比较法数字脉冲乘法器数字积分法矢量判别法比较积分法数据采样插补（单位时间）§5-2逐点比较法应用广泛，能实现平面直线、圆弧、二次曲线插补，精度高。一、逐点比较法直线插补yoxA

8、(xe,ye)脉冲当量δ相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移，常见的有：0.01mm0.005mm0.001mm1.基本