计算机数控系统ppt课件.ppt

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1、数控技术第四章计算机数控（CNC）系统第四节进给速度和加减速控制一、为什么要控制进给速度对于任何一个数控机床来说，都要求能够对进给速度进行控制，它不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。按照加工工艺的需要，进给速度的给定一般是将所需的进给速度用F代码编入程序。对于不同材料的零件，需根据切削速度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，选择合适的进给速度。在进给过程中，还可能发生各种不能确定或没有意料到的情况，需要随时改变进给速度，因此还应有操作者可以手动调节

2、进给速度的功能。数控系统能提供足够的速度范围和灵活的指定方法。另外，在机床加工过程中，由于进给状态的变化，如起动、升速、降速和停止，为了防止产生冲击、失步、超程或振荡等，保证运动平稳和准确定位，必须按一定规律完成升速和降速的过程。数控机床的进给速度F指令值与加工精度、表面粗糙度和生产率有着密切关系。对于不同轮廓尺寸、不同材料、不同技术要求的零件，对其切削进给速度有不同的要求，一般要求进给速度稳定、有一定的调速范围，且起动迅速，停止准确。两种进给速度单位：mm/min；mm/r。一、进给速度计算1

3、、开环系统在开环系统中，坐标轴运动速度是通过控制输出给步进电机脉冲的频率来实现的。每输出一个脉冲，步进电机就转过一定角度，驱动坐标轴进给一个距离，即mm/脉冲（脉冲当量）插补程序根据零件轮廓尺寸和F指令值向各个坐标轴分配脉冲序列，其中脉冲数提供了位置指令值，脉冲频率确定了坐标轴进给的速度。两轴联动各坐标轴进给速度：2、闭环和半闭环系统（1）直线插补的速度计算直线插补的速度计算是为插补程序提供各坐标轴在同一插补周期中的运动步长。一个插补周期的步长为：式中：F——编程给出的合成速度（mm/min）

4、T——插补周期（ms）L——每个插补周期子线段的长度（m）x、y轴在一个插补周期中的步长为：式中为直线与x轴夹角（2）圆弧插补的速度计算圆弧插补的速度计算任务是计算步长分配系数。坐标轴一个插补周期的步长为：式中：R——圆弧半径（mm)ii-1、jj-1——圆心相对于第i–1点的坐标值（mm）i——第i点与第i–1点连线与x轴的夹角——步长分配系数与圆弧上一点的值的乘积可以确定下一插补周期的进给步长。二、进给速度控制CNC系统中进给速度控制方式：软件控制采用——程序计时法（程序延时法）

5、。软件与接口控制采用——时钟中断法、v/ΔL积分器法（适于采用DDA或扩展DDA插补中的稳速控制）。1、程序计时法（程序延时法）其过程是：(1)计算出每次插补运算所占用的时间；(2)由给定的F值计算出相应的进给脉冲间隔时间；(3)由进给脉冲间隔时间减去插补运算时间，得到每次插补运算后的等待时间，由软件实现计时等待。为使进给速度可调，延时子程序按基本计时单位设计，并在调用这子程序前，先计算等待时间对基本时间单位的倍数，这样可用不同的循环次数实现不同速度的控制。程序计时法大多用于点位、直线控制系统，

6、且系统采用数字脉冲增量法。不同的空运转时间对应不同的进给速度。这种系统控制的进给运动速度可分为升速、恒速、降速等几个阶段。其控制过程如图所示。速度准备框的内容包括按照指令速度预先算出降速距离，且置入相应的单元；速度控制框内需置入速度控制字和速度标志FK（当前速度控制值）、FK0（存恒定值）、FK1（存低速值），这一速度控制子程序的主要功能是给出“当前速度值”，以实现升速、降速、恒速和低速控制；位置计算是算出移动过程中的当前位置，以便确定位移是否达到降速点和低速点，并给出相应标志，若GD=10时到

7、达降速点，GD=01时到达低速点。例4-1设CNC装置的脉冲当量为δ=0.01mm，插补程序运行时间Tl＝0.1ms。若指令进给速度，F=300mm／Min，延时子程序的运行时间t2＝0。1ms，求延时子程序的循环次数N。解：　F=60fδ可得f=F／60δ=300/60×0.01(1/s)=500(1/s)则插补时间间隔T=1/f=0.002s=2ms相应延时的时间T2＝T一T1=(2一o．1)ms=l.9ms则循环次数N=T2/t2=1.9/0.1次=19次2、时钟中断法按照程序计时法所计算

8、的频率f值预置适当的实时时钟，从而产生频率为f的定时中断。CPU每接受一次中断信号，就进行一次插补运算并送出一个进给脉冲，这类似硬件插补那样，每次中断要经过常规的中断处理后，再调用一次插补子程序转入插补运算。当速度较高时，CPU的时间很紧张，且这种方法不适用于每分钟毫米直接给定速度的系统。时钟中断法只要求一种时钟频率，并用软件控制每个时钟周期内的插补次数，以达到进给速度控制的目的。进给速度可用mm/min给定。改变中断请求信号的频率，就等于改变了进给速度。中断请求信号一般通过可编程计数器／定时器