数控加工轨迹控制原理------插补原理课件.ppt

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1、《数控加工工艺及设备》授课：李新斌授课讲稿汽车制造与自动化系数控加工轨迹控制原理----插补原理※什么是插补？插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，(如直线终点坐标值，圆弧起点、圆心、终点坐标值、进给速度等)。通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。数控加工轨迹控制原理----插补原理※为什么要插补？数控机床加工的零件的轮廓一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近，以便数控加工。为满足几何尺寸精度要求，刀具中心轨迹应与零件轮廓形状一致，但实际应用时往往用一小段直线或

2、圆弧去逼近，从而使得控制算法简单，计算量小。数控加工轨迹控制原理----插补原理※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。插补原理也叫轨迹控制原理。五坐标插补加工仍是国外对我国封锁的技术。数控加工轨迹控制原理----插补原理※常用的插补算法逐点比较插补计算法（简称逐点比较法）、数字积分插补计算方法（简称数字积分法）、时间分割插补计算方法（简称时间分割法）和样条插补计算方法等。数控加工轨迹控制

3、原理----插补原理※逐点比较法直线插补原理早期数控机床广泛采用的方法，又称代数法、醉步法、富士通法，适用于开环系统。原理：每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，判断偏差点的瞬时坐标同规定加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每个插补循环由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别四个步骤组成。数控加工轨迹控制原理----插补原理逐点比较法可实现直线、圆弧插补及其它曲线插补。※特点：运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便。※定义：逐点比较刀具与所加工曲线的相对位置，以确定

4、刀具的运动方向。数控加工轨迹控制原理----插补原理逐点比较法直线插补（1）偏差函数构造对于第一象限直线OA上任一点(X,Y):X/Y=Xe/Ye即Fi=XeYi-XiYe=0若刀具加工点为Pi（Xi，Yi），则该点的偏差函数Fi可表示为若Fi=0，表示加工点位于直线上；若Fi>0，表示加工点位于直线上方；若Fi<0，表示加工点位于直线下方。（2）偏差函数字的递推计算采用偏差函数的递推式（迭代式）既由前一点计算后一点YXF<0F>0Pi(Xi,Yi)Ae(Xe,Ye)O数控加工轨迹控制原理----插补原理Fi=YiXe-XiY

5、e若Fi>=0，规定向+X方向走一步Xi+1=Xi+1Fi+1=XeYi–Ye(Xi+1)=Fi-Ye若Fi<0，规定+Y方向走一步，则有Yi+1=Yi+1Fi+1=Xe(Yi+1)-YeXi=Fi+Xey0xE(xe,ye)数控加工轨迹控制原理----插补原理（3）终点判别直线插补的终点判别可采用三种方法。1）判断插补或进给的总步数：；2）分别判断各坐标轴的进给步数；3）仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。数控加工轨迹控制原理----插补原理插补计算过程：（用流程图表示）数控加工轨迹控制原理----插补原理（4）逐点比较法

6、直线插补举例对于第一象限直线OA，终点坐标Xe=6,Ye=4，插补从直线起点O开始，故F0=0。终点判别是判断进给总步数N=6+4=10，将其存入终点判别计数器中，每进给一步减1，若N=0，则停止插补。OA98754321610YX数控加工轨迹控制原理----插补原理步数判别坐标进给偏差计算终点判别0F0=0∑=101F=0+XF1=F0-ye=0-4=-4∑=10-1=92F<0+YF2=F1+xe=-4+6=2∑=9-1=83F>0+XF3=F2-ye=2-4=-2∑=8-1=74F<0+YF4=F3+xe=-2+6=4∑

7、=7-1=65F>0+XF5=F4-ye=4-4=0∑=6-1=56F=0+XF6=F5-ye=0-4=-4∑=5-1=47F<0+YF7=F6+xe=-4+6=2∑=4-1=38F>0+XF8=F7-ye=2-4=-2∑=3-1=29F<0+YF9=F8+xe=-2+6=4∑=2-1=110F>0+XF10=F9-ye=4-4=0∑=1-1=0数控加工轨迹控制原理----插补原理3.逐点比较法圆弧插补（1）偏差函数任意加工点Pi（Xi，Yi），偏差函数Fi可表示为若Fi=0，表示加工点位于圆上；若Fi>0，表示加工点位于圆外

8、；若Fi<0，表示加工点位于圆内XYPi（Xi，Yi）ABF>0F<0数控加工轨迹控制原理----插补原理（2）偏差函数的递推计算1）逆圆插补若F≥0，规定向-X方向走一步若Fi<0，规定向+Y方向走一步2）顺圆插补若Fi≥0，规定向-Y方向走一步若Fi<0，规定向+y方向走