数控技术 教学课件 作者 明兴祖 陈书涵 主编第3章 轨迹控制原理与数控系统.ppt

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1、第三章轨迹控制原理与数控系统第三章轨迹控制原理与数控系统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进给速度控制第五节可编程控制器第六节典型数控系统第一节概述零件数控程序经过译码、刀具补偿计算和其它预处理后，紧接着就是插补和位控，其中插补是数控系统的主要任务之一。把这种“填补空白”的工作称为插补，把计算插补点的运算称为插补运算，把实现插补运算的装置叫插补器。常用的插补算法为两类：脉冲增量插补，数据采样插补。1．脉冲增量插补脉冲增量插补又称为基准脉冲插补。该方法的特点是每插补运算一次，最多给每一轴进给一个脉冲，产生一个基本长度单位的移动量，即脉冲当量，用δ表示。2．数据采

2、样插补数据采样插补又称为数字增量插补或时间标量插补。其特点是其位置伺服通过计算机及测量装置构成闭环，在每个插补运算周期输出的不是单个脉冲，而是数字量。计算机定时对反馈回路采样，得到采样数据与插补程序所产生的指令数据相比较后，输出误差信号给驱动伺服电机。第一节概述脉冲增量插补是通过向各个坐标轴分配进给脉冲，控制机床坐标轴作相互协调的运动，从而加工出一定形状零件轮廓的方法。常用的有逐点比较插补法和数字积分法。一、逐点比较法逐点比较法又称为代数运算法或醉步法。基本原理是：每走一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的图形轨迹相比较，判断一下偏差，然后决定下一步的走向。这种方法的特点是：运算直

3、观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便，因此，在两坐标联动的数控机床中应用较为广泛。第二节脉冲增量插补1．直线插补1）插补原理如图3.1所示，第Ⅰ象限直线，直线方程为：若动点Pi（xi，yi）在直线上方，则：若动点Pi（xi，yi）在直线下方，则：取偏差判别函数为：（1）偏差判别第二节脉冲增量插补（2）坐标进给时，+X方向走一步时，+Y方向走一步（3）偏差计算每走一步，都要计算新的偏差函数值：采用“递推法”，每走一步后，新偏差函数值采用前一点的偏差函数值递推出来。时，时，（4）终点判断：设置一个终点判断计数，计数器存入和方向要走的总步数：

4、第二节脉冲增量插补2）直线插补实例【例题3-1】设加工第Ⅰ象限直线，起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（6，4），试进行插补运算并画出走步轨迹图。终点判断，则∑=6＋4=10，其插补运算过程见表3.1，插补走步轨迹如图3.2所示。第二节脉冲增量插补第二节脉冲增量插补3）象限处理与插补软件流程上面讨论的是第一象限的直线插补，其它象限的插补方法和第一象限的插补方法类似。无论哪个象限直线，都用其坐标的绝对值计算，终点判别也用终点坐标的绝对值作为计数初值。四个象限的进给方向如图3.3所示，插补偏差计算公式与进给方向列于表3.2，插补软件流程如图3.4所示。第二节脉冲增量插补第二节脉冲

5、增量插补2．圆弧插补1）插补原理如图3.5所示,设第Ⅰ象限逆圆弧,圆心为坐标原点,圆弧起点为A(x0,y0）终点为B(xe，ye）,半径为R。（1）偏差判别设加工点P的坐标是(xi,yi）,①当P点在圆弧上,则：xi2+yi2-R2=0②当P点在圆弧外侧时，则：xi2+yi2-R2>0③当P点在圆弧内侧时，则：xi2+yi2-R2<0用F表示P点的偏差值，并定义为:F=xi2+yi2-R2则F=0时，P点在圆弧上；F>0时，P点在圆弧外侧；F<0时，P点在圆弧内侧第二节脉冲增量插补（2）坐标进给①当F≥0时，控制刀具向-X方向走一步；②当F<0时，控制刀具向+Y方向走一步。（3

6、）偏差计算刀具每走一步后，将刀具新的坐标值代入Fi=xi2+yi2-R2中，求出新的Fi+1值，以确定下一步进给方向。①当F≥0时，沿-X方向前进一步，②当F<0时，沿+Y方向前进一步，（4）终点判别圆弧插补的终点判别方法与直线插补的方法基本相同，可将X、Y轴走步数总和存入一个计数器，即：Σ=

7、xe-x0

8、+

9、ye-y0

10、第二节脉冲增量插补2）圆弧插补实例【例题3-2】设加工第一象限逆圆,已知起点A(4,0）,终点B(0,4）。试进行插补计算并画出走步轨迹。计算过程如表3.3所示，根据表3.3作出的走步轨迹如图3.6所示。第二节脉冲增量插补第二节脉冲增量插补3）象限处理与插补软

11、件流程圆弧所处的象限不同、逆顺不同，则进给方向和插补偏差计算公式也不相同。四个象限的进给方向如图3.7所示，共有八种情况。第二节脉冲增量插补圆弧插补计算公式与进给方向列成表3.4，插补软件流程如图3.8所示。第二节脉冲增量插补第二节脉冲增量插补二、数字积分法数字积分法又称数字微分分析(DDA）法，是在数字积分器的基础上的一种插补法。DDA具有运算速度快、脉冲分配均匀、易实现坐标联动等优点，应用较广泛。其缺点是速度调节不便，插补精度需采取一定措施才能满足要求。但采用软件插补时，计算机有较强的功