数字程序控制技术.ppt

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1、第三章数字控制技术3.1数字控制基础数字控制，就是生产机械（如机床）根据计算机输出的指令和数据，按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的控制方式。数控系统由数控装置、驱动装置、可编程控制器和检测装置等组成。包括控制器、插补器、输入和输出装置数控机床的组成加工轨迹控制AutoCAD的DXF文件等3.1.2数字控制原理1、曲线分段2、插补计算插补/插值：求得各段曲线中间值的数值计算方法。3、步进电机控制两种常用插补形式：直线插补、二次曲线插补脉冲当量(步长，△x=△y)：每个脉冲移动的相对位置。常用插补算法有逐点比较法、数字积分法、数字脉冲乘法器等。插补算法：就

2、是如何分配x和y方向上的脉冲数，使实际的中间点轨迹尽可能地逼近理想轨迹。3.1.3数字控制方式点位控制：只要求控制刀具行程终点的坐标值，不需要插补计算。采用这类控制的有钻床、镗床、冲床等。直线控制：要求控制行程的终点坐标值，并要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。采用这类控制的有铣床、车床、磨床、加工中心等。轮廓控制：要求控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状，需要插补计算。采用这类控制的有铣床、车床、磨床、齿轮加工机床等。3.1.4数字控制系统图3-3开环数字控制计算机步进电机驱动电路步进电动机工作台开环数字控制采

3、用步进电机作为驱动元件闭环数字控制，多采用直流电机作为驱动元件，测量元件采用光电编码器、光栅、感应同步器等。主要用于大型精密加工机床。图3-4闭环数字控制位置控制器速度控制器伺服电动机速度测量工作台位置测量(b)半闭环数字控制测量元件在伺服电机的轴端可克服工作台机械参数变动对控制系统稳定性能的影响但控制精度不如全闭环数字控制位置控制器速度控制器伺服电动机速度测量工作台位置测量(a)闭环数字控制测量元件在工作台上脉冲增量插补：逐点比较法、数字积分法。步进电机数据采样插补：伺服电机的闭环控制3.1.5数控系统的分类传统数控系统开放式数控系统：PC嵌入NC，NC嵌入PC运动控制卡PC模板网

4、络化数控系统3.2插补原理输出单个脉冲等输出采样周期内坐标方向的增量等第一象限内的直线插补3.2.1逐点比较法直线插补逐点比较法插补就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线。若Fm≥0，表明点m在OA直线段的上方或上面，应沿+x轴方向走一步；若Fm<0，表明点m在OA直线段的下方，应沿+y轴方向走一步。偏差计算公式有两种方法：设置Nx和Ny两个计数器；设置Nxy一个终点计数器。包括差别判断、坐标进给、偏差计算、终点判断。③插补计算过程②终点判断四个象限的

5、直线插补直线插补计算的程序实现Fm≥0Fm<0所在象限进给方向偏差计算所在象限进给方向偏差计算一、四+xFm+1=Fm-ye一、二+yFm+1=Fm+xe二、三-x三、四-y表3.1直线插补的进给方向及偏差计算公式(1)数据的输入及存放XE、YE、NXY、FM、XOY、ZFXOY=1、2、3、4分别代表第一、第二、第三、第四象限。ZF=1、2、3、4分别代表+x、-x、+y、-y走步方向。FM≥0XOY=1或4XOY=1或2YYYNNN置FM=0输入XE，YE，XOYZF←1ZF←2ZF←3ZF←4NXY=0FM=FM-YEFM=FM+XE调用走步控制程序NXY←NXY-1结束YN

6、(2)程序流程Fm≥0XOYZF偏差一、四+xFm+1=Fm-ye二、三-xFm<0XOYZF偏差一、二+yFm+1=Fm+xe三、四-yXOY=1234ZF=1234+x-x+y-yXE、YE、NXY、FM、XOY、ZF步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点F0=0NXY=101F0=0+xF1=F0–YE=-4NXY=92F1<0+yF2=F1+XE=2NXY=83F2>0+xF3=F2–YE=-2NXY=74F3<0+yF4=F3+XE=4NXY=65F4>0+xF5=F4–YE=0NXY=56F5=0+xF6=F5–YE=-4NXY=47F6<0+yF7=F6+XE=2N

7、XY=38F7>0+xF8=F7–YE=-2NXY=29F8<0+yF9=F8+XE=4NXY=19F9>0+xF10=F9–YE=0NXY=0例3.1设加工第一象限直线，O(0，0)，A(6，4)，…123412345612345678910(0,0)A(6,4)3.2.2逐点比较法圆弧插补第一象限内的圆弧插补偏差计算公式四个象限的圆弧插补偏差圆弧种类进给方向偏差计算坐标计算Fm≥0SR1(1)、NR2(6)-yFm+1=Fm-2ym+1xm+1=xmy