第四章插补刀具补偿与速度控制ppt课件.ppt

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1、第一节插补原理§1.1概述一.什么是插补（Interpolation)：数控装置根据输入的零件程序所给定的被加工轮廓曲线的种类、起点、终点以及速度，按照给定函数（如线性函数、圆函数、高次函数等）在起点和终点间确定一些中间点，以达到数据点的密化。这种“数据密化”机能就称为“插补”。零件程序…N12G00X12Y24N13G01X24Y56…yx012242456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）；二是用基本线型拟合其它轮廓曲线。直线插补零件程序提供直线段的起点、终点坐标,数控装置将这两点之间的空间进行数据密化,用一个个输出脉冲把空间

2、填补起来,从而形成要求的直线轨迹。…N12G00X12Y24N13G01X24Y56…yx012242456圆弧插补零件程序提供圆弧起点、终点、圆心坐标,数控装置将起点、终点之间空间进行数据密化,用一个个脉冲把这一空间填补成近似理想的圆弧,即对圆弧段进行数据密化。…N12G00X40Y30N13G03X0Y50R50…504030y0XR二维插补对于平面曲线，通过二个坐标的插补运算，就能控制两个坐标轴走出所需轨迹。yx012242456504030y0XR对于空间曲线(三维、四维…)，需要多个坐标轴联动，也就需要多个坐标的插补运算。多维插补A(Xe、Ye、Z

3、e)ZYXOXeYeZe二.插补算法Ⅰ.脉冲增量插补每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量，以一个个脉冲方式输送给伺服系统（步进电机）。原理yx012242456下面以基本线型直线、圆弧生成为例，论述插补原理。插补速度与进给速度密切相关。因而进给速度指标难以提高，当脉冲当量为10μm时，采用该插补算法所能获得最高进给速度是3-4m/min。脉冲增量插补的实现方法较简单。通常仅用加法和移位运算方法就可完成插补。因此它比较容易用硬件来实现，而且，用硬件实现这类运算的速度很快。但也有用软件来完成这类算法的。一般应用于步进电机为驱动装置的开环数控系统。由于此算法的速

4、度指标和精度指标都难以满足现在对零件加工的高要求，目前，一般的数控系统已较少采用这类算法了。计算机数控柜步进电机驱动电源步进电机机床滚珠丝杆应用这类插补算法有：逐点比较法；数字积分法；最小偏差法；目标点跟踪法；单步追综法等。Ⅱ.数字采样插补（时间标量插补）插补程序以一定的时间间隔(插补周期)定时运行，在每个周期内根据进给速度计算出各坐标轴在下一插补周期内的位移增量（数字量不是脉冲），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,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

5、。插补运算速度与进给速度无严格的关系。因而采用这类插补算法时，可达到较高的进给速度（一般可达10m/min以上）。数字增量插补的实现算法较脉冲增量插补复杂，它对计算机的运算速度有一定的要求，不过现在的计算机均能满足要求。数字增量插补算法有：扩展数字积分法(扩展DDA法)、二阶近似插补法、角度逼近插补法、时间分割法等。这些算法大多是针对圆弧插补设计的。这类插补算法主要用于交、直流伺服电机为伺服驱动装置的闭环、半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动装置的开环数控系统，而且，目前所使用的CNC系统中，大多数都采用这类插补方法。应用1.插补程序的调用周期和系统

6、的位置采样周期相同美国Allen－Bradley公司的7300CNC系列2.调用周期是系统的位置采样周期的整数倍西门子公司的System－7CNC系统，采用8ms的插补周期和4ms的位置反馈采样周期类型目前的CNC系统常采用以下结构方式完成插补运算i采用软/硬件配合实现插补方案的单微机系统※FANUC的System－5ii具有分布式微机系统※麦唐纳·巴格拉斯公司ActrionIII型CNC系统iii具有单台高性能微型计算机NC系统※西德西门子公司的System-7CNC系统逐点比较法插补原理基本思想脉冲当量又称代数法、醉步法。CNC系统在控制过程中，能逐点

7、地计算和判别运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓靠拢，缩小偏差，使加工轮廓逼近给定轮廓。一个脉冲所产生的坐标轴的移动量mm/p。逐点比较法既可实现直线插补，又可实现圆弧插补。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。Ⅰ、直线插补(一).偏差计算公式如图所示，设规定轨迹为直线段OE，起点在原点，终点E的坐标为E(Xe，Ye),第一象限Pi(xi,yi)为加工点（轨迹点）。1.若P正好处在OE上,则下式成立。xi=yiyexe即xeyi－xiye=0y0xE(Xe,Ye)Pi(xi,yi)2.当P在OE上方时，即xe

8、yi－xiye>03.当P在OE下方时，即xeyi－