数控机床加工控制原理ppt

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1、3.1  数控装置的工作过程3.1数控装置的工作过程程序输入存储译码数据处理PLC处理I/O处理机床插补位置控制位置反馈电动机图3-1CNC装置的工作过程3.1“插补”概念与插补方法的分类在数控加工中，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。平面曲线的运动轨迹需要两个运动来协调；空

2、间曲线或立体曲面则要求三个以上的坐标产生协调运动。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。3.2插补原理1.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，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。*常用方法：逐点比较法；数字积分法2.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不是脉冲，而是标准二进制数。根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，然后

3、将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。*常用方法：直线函数法；扩展DDA数据采样法3.2.2逐点比较法加工图3-2所示圆弧AB，如果刀具在起始点A，假设让刀具先从A点沿－Y方向走一步，刀具处在圆内1点。为使刀具逼近圆弧，同时又向终点移动，需沿＋X方向走一步，刀具到达2点，仍位于圆弧内，需再沿＋X方向走一步，到达圆弧外3点，然后再沿－Y方向走一步，如此继续移动，走到终点。图3-2圆弧插补轨迹加工图3-3，为直线插补轨迹图3-3直线插补轨迹逐点比较法，就是每走一步都要和给定轨迹比较一次，根据比较结果来决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向并趋

4、向终点移动，刀具所走的轨迹应该和给定轨迹非常相“象”。算法的特点是；运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，进给速度波动小，调节方便，在两坐标联动的数控机床中应用较为广泛，逐点比较插补法通过比较刀具与所加工曲线的相对位置，确定刀具的起动力向。逐点比较法插补过程可按以下四个步骤进行。1.插补原理偏差判别：根据刀具当前位置，确定进给方向。坐标进给：使加工点向给定轨迹趋进，即向减少误差方向移动。偏差计算：计算新加工点与给定轨迹之间的偏差，作为下一步判别依据。根据加工点的当前位置，计算偏差函数值终点判别：判断是否到达终点，若到达，结束插补；否则，继续以上四个步骤（如图3-3所示）。2.直线

5、插补图3-4所示第一象限直线OE，起点O为坐标原点，用户编程时，给出直线的终点坐标E（Xe，Ye），方程为XeY－XYe＝0(3-1)直线OE为给定轨迹，P（X，Y）为动点坐标，动点与直线的位置关系有三种情况：动点在直线上方、直线上、直线下方图3-5动点与直线位置关系YXOE(Xe,Ye)P1P2P(X,Y)因此，可以构造偏差函数为图3-4动点与直线位置关系YXOE(Xe,Ye)P1P2P(X,Y)1）若P1点在直线上方，则有XeY－XYe>02）若P点在直线上，则有XeY－XYe＝03）若P2点在直线下方，则有XeY－XYe<0对于第一象限直线，其偏差符号与进给方向的关系为:F＝

6、0时，表示动点在OE上，如点P，可向＋X向进给，也可向＋Y向进给。F>0时，表示动点在OE上方，如点P1，应向＋X向进给。F<0时，表示动点在OE下方，如点P2，应向＋Y向进给。这里规定动点在直线上时，可归入F>0的情况一同考虑。插补工作从起点开始，走一步，算一步,判别一次，再走一步，当沿两个坐标方向走的步数分别等于Xe和Ye时，停止插补。下面将F的运算采用递推算法予以简化，动点Pi(Xi，Yi)的Fi值为若Fi≥0，表明Pi(Xi，Yi)点在OE直线上方或在直线上，应沿＋X向走一步，假设坐标值的单位为脉冲当量，走步后新的坐标值为（Xi+1，Yi+1），且Xi+1=Xi+1，Yi

7、+1=Yi,新点偏差为若Fi<0，表明Pi（Xi，Yi）点在OE的下方，应向＋Y方向进给一步，新点坐标值为(Xi+1，Yi+1)，且Xi+1=Xi,Yi+1＝Yi＋1，新点的偏差为(3-3)即(3-4)开始加工时，将刀具移到起点，刀具正好处于直线上，偏差为零，即F＝0，根据这一点偏差可求出新一点偏差，随着加工的进行，每一新加工点的偏差都可由前一点偏差和终点坐标相加或相减得到。在插补计算、进给的同时还要进行终点判别。常用终点判别方法，是设置一个长度计数器，从直线的起点走