数控装置的轨迹控制

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1、数控技术第五章数控装置的轨迹控制原理第一节概述第二节脉冲增量插补第三节数据采样插补第四节数控装置的进给速度控制第一节概述数控机床上进行加工的各种工件，大部分由直线和圆弧构成。因此，大多数数控装置都具有直线和圆弧的插补功能。对于非圆弧曲线轮廓轨迹，可以用微小的直线段或圆弧段来拟合。插补：根据给定速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法，即：数据密化的过程。1、插补的基本概念数控系统根据零件轮廓线型的有限信息，计算出刀具的一系列加工点、完成所谓的数据“密化”工作。插补有二层意思：一是用小线段逼近产生基本线型（如直线、圆弧等）；二是用基本线型拟和其它轮廓曲线。插补

2、运算具有实时性，直接影响刀具的运动。插补运算的速度和精度是数控装置的重要指标。第一节概述插补计算的要求①对插补所需的输入数据最少。②插补理论误差要满足精度要求。保证插补曲线精确通过给定的基点，即工件轮廓的两相邻几何元素的交点，实现无累积误差；另外，局部误差不超过所允许的误差。③沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮廓表面粗糙度一致性的工艺要求。④控制联动坐标轴数的能力要强。⑤插补算法要简单、可靠。第一节概述由于每个中间点计算的时间直接影响数控装置的控制速度，而插补中间点的计算精度又影响到整个数控系统的精度，所以插补算法对整个数控系统的性能至关重要，数控装置控制软件的核心是插补。目

3、前使用的插补算法有两类：一类是脉冲增量插补；另一类是数据采样插补。第一节概述1.脉冲增量插补每次插补结束仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，各坐标仅产生一个脉冲当量或行程的增量。脉冲频率代表坐标运动速度，脉冲数量代表运动位移大小。主要有逐点比较法、数字积分法等。2.数据采样插补采用时间分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段（轮廓步长）进行数据密化来逼近轮廓曲线。再将轮廓步长分解为各个坐标轴的进给量（一个插补周期的进给量），作为指令发给伺服驱动装置。伺服驱动装置按检测采样周期采集实际位移，并反馈给插补器与指令值比较，有误差运动，误差为零停止，从而完成闭环控制。

4、主要有直接函数法、双DDA算法等。脉冲增量插补数据采样插补脉冲增量插补：计算机不包含在伺服控制环内，计算机插补的结果是输出进给脉冲，伺服系统根据进给脉冲运动。每进给一步，都要进行一次插补运算。进给速度受插补速度的限制，难以满足现代数控机床高速度的要求，多用于进给速度要求不太高的步进式开环控制系统。数据采样插补：计算机包含在伺服控制环内，用小段直线来逼近给定轨迹，输出的是下一个插补周期内各轴运动距离，不需要每走一个脉冲当量就插补一次，可达到很高的进给速度，多用于进给速度要求较高的闭环、半闭环控制系统。第一节概述每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量（一个脉冲当量）。以一个一个脉冲的方式输

5、出给步进电机。基本思想是：用折线来逼近曲线（包括直线）。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，称脉冲当量，用δ表示。普通机床δ取0.01mm，较为精密的机床δ取1μm或0.1μm。一、脉冲增量插补第一节概述二、数据采样插补又称时间标量插补或数字增量插补。这类插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是数字量。插补程序每调用一次，算出坐标轴在一个周期中的增长段，得到坐标轴相应的指令位置，与通过位置采样所获得的坐标轴的现时的实际位置（数字量）相比较

6、,求得跟随误差。位置伺服软件将根据当前的跟随误差算出适当的坐标轴进给速度指令，输出给驱动装置。数据采样插补用小段直线来逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，不需要每走一步脉冲当量插补一次，从而达到很高的进给速度。插补运算分两步完成。数据采样法实质上就是用一系列首尾相连的微小直线段来逼近给定的曲线。由于这些线段是按加工时间进行分割的，所以，也称为“时间分割法”。一般分割后得到的小线段相对于系统精度来讲仍是比较大的。为此，必须进一步进行数据的密化工作。微小直线段的分割过程也称为粗插补，而后续进一步的密化过程称为精插补。通过两者的紧密配合即可实现高性能的轮廓插补。第一节

7、概述第二步为精插补，它是在粗插补算出的每一微小直线上再作“数据点的密化”工作，相当于对直线的脉冲增量插补。XOYPiPi+1△L=FT第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来拟合给定曲线，每一微小直线段的长度△L都相等，且与给定进给速度有关。微小直线段的长度与进给速度F和插补T周期有关，即△L＝FT。P1XOYP0Pn△L=FT第二节脉冲增量插补一、逐点比较法基本原理：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动