版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、第三章第三章第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 机床数字控制的核心问题,就是如机床数字控制的核心问题,就是如何控制刀具或工件的运动。何控制刀具或工件的运动。 对于平面曲线的运动轨迹需要两个对于平面曲线的运动轨迹需要两个运动坐标协调的运动,对于空间曲线运动坐标协调的运动,对于空间曲线或立体曲面则要求三个以上运动坐标或立体曲面则要求三个以上运动坐标产生协调的运动,才能走出其轨迹。产生协调的运动,才能走出其轨迹。 在计算机数字控制机床中,各种轮在计算机数字控制机床中,各种轮廓加工都是通过廓加工都是通过插补计算插补计算实现的。实现的。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 就就
2、是对轮廓线的起点到终是对轮廓线的起点到终点之间再密集地计算出点之间再密集地计算出有限个坐标点,刀具沿有限个坐标点,刀具沿着这些坐标点移动,来着这些坐标点移动,来逼近理论轮廓,以保证逼近理论轮廓,以保证切削过程中每一点的精切削过程中每一点的精度和表面质量。度和表面质量。的实质是根据有限的信息完成的实质是根据有限的信息完成 “” 的工作,即数控装置依据编程时的有的工作,即数控装置依据编程时的有限数据,按照一定方法产生基本线型限数据,按照一定方法产生基本线型 (直线、直线、圆弧等圆弧等) ,并以此为基础完成所需要轮廓轨迹,并以此为基础完成所需要轮廓轨迹的拟合工作。的拟合工作。 第三章插补原理及控制方
3、法第三章插补原理及控制方法 无论是普通数控无论是普通数控( (硬件数控硬件数控NC)NC)系系统,还是计算机数控统,还是计算机数控(CNC)(CNC)系统,都必系统,都必须有完成须有完成“插补插补”功能的部分,能完成功能的部分,能完成插补工作的装置叫插补工作的装置叫。 NCNC系统中插补器由数字电路组成,系统中插补器由数字电路组成,称为称为;而在;而在CNCCNC系统中,插补系统中,插补器功能由软件来实现,称为器功能由软件来实现,称为。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 插补是数控系统的主要功能,它直接插补是数控系统的主要功能,它直接影响数控机床加工的质量和效率。因此,影响数控
4、机床加工的质量和效率。因此,对插补器的基本要求是:对插补器的基本要求是: 1 1插补所需的原始数据较少;插补所需的原始数据较少; 2 2有较高的插补精度,插补结果没有有较高的插补精度,插补结果没有累计误差,局部偏差不能超过允许的误差累计误差,局部偏差不能超过允许的误差( (一般应保证小于规定的分辨率一般应保证小于规定的分辨率) ); 3 3沿进给路线,进给速度恒定且符合沿进给路线,进给速度恒定且符合加工要求;加工要求; 4 4硬件线路简单可靠,软件插补算法硬件线路简单可靠,软件插补算法简捷,计算速度快。简捷,计算速度快。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 大多数数控机床的数控装
5、置都具大多数数控机床的数控装置都具有直线插补器和圆弧插补器。有直线插补器和圆弧插补器。 根据插补所采用的原理和计算方根据插补所采用的原理和计算方法的不同,可有许多插补方法。法的不同,可有许多插补方法。 目前应用的插补方法分为两类目前应用的插补方法分为两类 基准脉冲插补基准脉冲插补 数据采样插补数据采样插补 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 基准脉冲插补基准脉冲插补又称为行程标量插补或又称为行程标量插补或脉冲增量插补。脉冲增量插补。 基本思想是采用折线来逼近曲线基本思想是采用折线来逼近曲线( (包包括直线括直线) )。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 这种插补算
6、法的这种插补算法的是每次插补结是每次插补结束,数控装置向每个运动坐标输出基束,数控装置向每个运动坐标输出基准脉冲序列,每个脉冲代表了最小位准脉冲序列,每个脉冲代表了最小位移,这个最小位移称为移,这个最小位移称为。 脉冲序列的频率代表了坐标运动速脉冲序列的频率代表了坐标运动速度,而脉冲的数量表示移动量。度,而脉冲的数量表示移动量。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 基准脉冲插补的实现方法较简单基准脉冲插补的实现方法较简单( (只只有加法和移位有加法和移位) ),容易用硬件实现。而,容易用硬件实现。而且,硬件电路本身完成一些简单运算的且,硬件电路本身完成一些简单运算的速度很快。目前
7、也可以用软件完成这类速度很快。目前也可以用软件完成这类算法。算法。 它仅适用于一些它仅适用于一些中等精度中等精度或或中等速度中等速度要求的计算机数控系统,即常用于步进要求的计算机数控系统,即常用于步进电机控制系统。电机控制系统。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法基准脉冲插补方法有下列几种:基准脉冲插补方法有下列几种:1 1数字脉冲乘法器插补法;数字脉冲乘法器插补法;2 2逐点比较法;逐点比较法;3 3数字积分法;数字积分法;4 4矢量判别法;矢量判别法;5 5比较积分法。比较积分法。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 数据采样插补又称为时间标量插补或数字数据采样插
8、补又称为时间标量插补或数字增量插补。增量插补。 这类插补算法的特点是数控装置产生的不这类插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲,而是标准二进制字。是单个脉冲,而是标准二进制字。 数据采样插补采用时间分割的思想,根据数据采样插补采用时间分割的思想,根据编程的进给速度,将轮廓曲线分割为采样周编程的进给速度,将轮廓曲线分割为采样周期的进给段期的进给段( (轮廓步长轮廓步长) ),即用弦线或割线逼,即用弦线或割线逼近轮廓轨迹。近轮廓轨迹。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 数据采样插补运算分数据采样插补运算分两步完成。两步完成。 给定曲线,每一微小直线段的长度给定曲线,每一微小直线段
9、的长度L都相等,且与都相等,且与给定进给速度有关。粗插补在每个插补运算周期中计给定进给速度有关。粗插补在每个插补运算周期中计算一次,因此,每一微小直线段的长度与进给速度算一次,因此,每一微小直线段的长度与进给速度F和插补周期和插补周期T有关,即有关,即LFT。 第一步为粗插补,第一步为粗插补,在给定在给定起点和终点的曲线之间插起点和终点的曲线之间插入若干个点,即用若干条入若干个点,即用若干条微小直线段来逼近微小直线段来逼近第二步为精插补,第二步为精插补,它是在粗插补算出的每一微小直它是在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作线段的基础上再作“数据点的密化数据点的密化”工作。这一步工作。这一步相
10、当于对直线的脉冲增量插补。相当于对直线的脉冲增量插补。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 数据采样插补方法适用于闭环、半数据采样插补方法适用于闭环、半闭环以直流和交流伺服电机为驱动装闭环以直流和交流伺服电机为驱动装置的位置采样控制系统。置的位置采样控制系统。 在实际使用中,粗插补运算通常用在实际使用中,粗插补运算通常用软件实现,而精插补既可以用软件也软件实现,而精插补既可以用软件也可以用硬件来实现。可以用硬件来实现。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 数据采样插补方法很多,下面数据采样插补方法很多,下面是几是几种常用的插补方法种常用的插补方法。 1 1直线函数法
11、;直线函数法; 2 2扩展数字积分法;扩展数字积分法; 3 3二阶递归扩展数字积分插补法;二阶递归扩展数字积分插补法; 4 4双数字积分插补法双数字积分插补法。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法15 逐点比较插补计算法(简称逐点比较法)逐点比较插补计算法(简称逐点比较法)又称区域判别法、又称区域判别法、醉步法醉步法。 其原理是:计算机在控制加工轨迹过程中其原理是:计算机在控制加工轨迹过程中逐点计算和判断加工偏差以控制坐标进给方逐点计算和判断加工偏差以控制坐标进给方向,从而按规定的图形加工出合格的零件。向,从而按规定的图形加工出合格的零件。 从目前我国情况来看,是构成插补器应用从
12、目前我国情况来看,是构成插补器应用最多的一种插补原理,它能实现直线插补、最多的一种插补原理,它能实现直线插补、圆弧插补和非圆二次曲线插补,插补精度较圆弧插补和非圆二次曲线插补,插补精度较高。高。 3-1 逐点比较法插补逐点比较法插补第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法16逐点比较法逐点比较法特点特点是:计算机每控制机床坐标是:计算机每控制机床坐标(刀架)走一步时都要完成四个工作节拍。(刀架)走一步时都要完成四个工作节拍。第一、第一、偏差判别偏差判别 判别实际加工点相对规定几判别实际加工点相对规定几 何轨迹的偏离位置,然后决定刀具走向;何轨迹的偏离位置,然后决定刀具走向;第二、第二、
13、进给运动进给运动 控制某坐标轴使工作台进给控制某坐标轴使工作台进给 一步,向规定的几何轨迹靠拢,缩小偏差;一步,向规定的几何轨迹靠拢,缩小偏差;第三、第三、偏差计算偏差计算 计算新的加工点对规定轨迹计算新的加工点对规定轨迹 的偏差,作为下一步判别走向的依据;的偏差,作为下一步判别走向的依据;第四、第四、终点判别终点判别 判别是否到达程序规定的加判别是否到达程序规定的加 工终点,若到达终点则停止插补,否则再工终点,若到达终点则停止插补,否则再 回到第一拍。回到第一拍。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 以第一象限直线为例,假定直线以第一象限直线为例,假定直线OAOA起点起点为坐标原
14、点,终点为坐标原点,终点A A的坐标为的坐标为 , , ,m( m( , ), )为加工点。为加工点。 exeyixjy第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第一拍第一拍 偏差判别偏差判别若若m在在OA直线上,则直线上,则即即 eeijxyxy 0eji ex yxy若若m在在OA直线上方,则直线上方,则即即0 eijeyxyxeeijxyxy 若若m在在OA直线下方,则直线下方,则即即eeijxyxy 0 eijeyxyx第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法由此可以取由此可以取偏差判别函数为偏差判别函数为eijejiyxyxF若若Fi j 0,表明,表明 m 在直线上;
15、在直线上;若若Fi j 0,表明,表明 m 在直线上方;在直线上方;若若Fi j 0,表明,表明 m 在直线下方。在直线下方。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第二拍第二拍 坐标进给坐标进给 对于第一象限的直线,对于第一象限的直线,从起点从起点(即坐标原点即坐标原点)出发,出发,当当Fij0时,沿时,沿+x方向走方向走一步;当一步;当Fij0时,沿时,沿+y方向走一步。方向走一步。xyoAM (x i y j )i(Xe,Ye)第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法21偏差函数偏差函数是决定进给方向的判据。是决定进给方向的判据。求算偏差时,需要乘法、减法,比较麻烦;求
16、算偏差时,需要乘法、减法,比较麻烦;一个简便的方法是:一个简便的方法是:“递推法递推法”eijejiyxyxF,oxyA (Xe,Ye)M (Xi,Yj)i第三拍第三拍 偏差计算偏差计算第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法若若 F i , j 0,应,应+X 进给一步,进给一步,使加工点移动一步到:使加工点移动一步到:M1 ( x i+1 , y j )得:得: xi+1= xi + 1 yj = yj 则则 M1点的偏差为:点的偏差为: Fi+1,j = x e y j - x i+1 ye= x e y j - ( xi + 1) ye =( x e y j - xi ye )
17、 ye22M1( xi+1 , y j )oxyAM( x i , y j )iFi+1 , j = F i , j - ye第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法23F i ,j +1 = Fi ,j +x eoxyAiM1( xi , y j+1 )M( x i , y j )若若 F i , j 0,应,应+Y 进给一步,进给一步,使加工点移动一步到:使加工点移动一步到:M1 ( x i , y j +1 )得:得: xi= xi yj+1 = yj +1则则 M1点的偏差为:点的偏差为:Fi,j+1 = x e y j+1 - x i ye= x e (y j +1) - x
18、i ye =( x e y j - xi ye ) + xe第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法24 由此可见,新加工点的偏差值可以用前由此可见,新加工点的偏差值可以用前一点的偏差值递推出来,即下一点的偏差可一点的偏差值递推出来,即下一点的偏差可由当前点的偏差计算出来。而当前点的偏差由当前点的偏差计算出来。而当前点的偏差又可知(如:初始点又可知(如:初始点F0,0 =0 )因而依次可得)因而依次可得以后各点的偏差。以后各点的偏差。Fi,j 0 ,+X ,Fi+1,j = Fi,j yeFi,j 0 ,+ Y,Fi,j +1 = Fi,j +xe第三章插补原理及控制方法第三章插补原理
19、及控制方法可以采用两种方法进行。可以采用两种方法进行。 一、一、 每走一步判断最大坐标的终点每走一步判断最大坐标的终点坐标值坐标值( (绝对值绝对值) )与该坐标累计步数坐标与该坐标累计步数坐标值之差是否为零,若等于零,值之差是否为零,若等于零,则则插补结插补结束。束。 二、二、 把每个程序段中的总步数求出把每个程序段中的总步数求出来,即来,即n xe ye,每走一步,进行减,每走一步,进行减 1计算计算,直到,直到 n0 时为止。时为止。 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 设在第一象限加工一直线段设在第一象限加工一直线段OAOA,起点为坐,起点为坐标原点,终点坐标为标原点,终
20、点坐标为 4 4, 5 5。exey举例说明直线插补过程举例说明直线插补过程第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法283-1 逐点比较法插补逐点比较法插补-不同象限直线插补不同象限直线插补第二象限第二象限tg i= yj / xi tg =ye / xetg i- tg = yj / xi ye / xe=(xe yj-xi ye) / xe xi令:令: 为偏差函数为偏差函数oxyA (Xe,Ye)M (Xi,Yj)ieijejiyxyxF,第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法若若 F i , j 0,应,应 -X 进给一
21、步,进给一步,使加工点移动一步到:使加工点移动一步到:M1 ( x i+1 , y j )得:得: xi+1= xi + 1 yj = yj 则则 M1点的偏差为:点的偏差为:Fi+1,j = x e y j - x i+1 ye= x e y j - ( xi + 1) ye =( x e y j - xi ye ) ye29 Fi+1,j = Fi,j - yeoxyAiM1( xi +1, y j )M ( x i , y j )第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法若若 F i , j 0Fi,j 0Fi,j 0小结小结Fi,j 0 , Y, Yj+1=Yj+1 Fi,j +
22、1 = Fi,j +Xe当当Fi,j 0时,时,y轴向目标进轴向目标进给一步(给一步(I、II象限象限+Y, III、IV象限象限 -Y ), 其坐标值加其坐标值加一。一。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法33程序流程程序流程结束结束Fi,j R ) ,M点在圆外点在圆外当当( R m 0) -X Xi+1= Xi - 1当当M点在圆内时点在圆内时, (F 0) +Y Yj+1= Yj + 1当当M点在圆上时点在圆上时, (F= 0) -X Xi+1= Xi - 1oxyAM (Xi,Yj)ERRm第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法38递推公式:递推公式:则则 M1
23、点的偏差为:点的偏差为:Fi+1,j= Xi+1 2 + Yj2 - R2= (Xi - 1)2 + Yj2 - R2=(Xi2 + Yj2 - R2) 2 Xi + 1 Fi+1,j = Fi,j 2 Xi + 1当当M点在圆外和圆上时,点在圆外和圆上时,xM (Xi,Yj)oyAERRmM1( xi +1, y j )(F 0) -X Xi+1= Xi - 1 Yj= Yj 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法39则 M1点的偏差为:Fi,j+1= Xi2 + Yj+12 - R2= Xi2 + (Yj + 1)2 - R2=(Xi2 + Yj2 - R2) + 2 Yj +
24、1 Fi,j+1 = Fi,j +2 Yj+ 1xoyAERRmM1( xi, y j+ )M ( xi, y j )当当M点在圆内时点在圆内时, 递推公式:递推公式:(F 0) +Y Yj+1= Yj + 1 Xi = Xi 第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法40每走一步每走一步N减减1,直到,直到N=0.终点判别:终点判别: N=|XeXo |+|YeYo|第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法终点判别41程序流程程序流程Yj+1=Yj+1 Fi,j +1 = Fi,j +2 Yj+1 结束结束Fi,j 0N+ Y- XXi+1=Xi-1 Fi+1,j = Fi,j - 2 Xi+1 终点?G03YN偏差计算偏差计算进给运动进给运动偏差判别偏差判别第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法 设第一象限有一逆圆圆弧设第一象限有一逆圆圆弧ABAB,起点,起点A A的坐的坐标为标为 =6=6, 0 0,终点,终点B B的坐标为的坐标为 =0=0, =6=6。 exeyoxoy举例说明圆弧插补过程。举例说明圆弧插补过程。第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法第三章插补原理及控制方法44二、逐点比较法圆弧插补二、逐点比较法圆弧插补-其它象限其它象限oxyF0oxyF0逆圆逆圆各象限插补进给方向,各象限插补进给方向,远离原点
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 新学期学习进步承诺保证书
- 输送带安装手册协议
- 瓷砖购买销售合同模板
- 控制电缆采购招标条件
- 2024投资合同范本中外合资经营企业合同(9)
- 2024建筑工程外架合同
- 2024游戏源码生成植入sdk服务合同
- 2021年注册会计师《公司战略与风险管理》考试题库及答案解析
- 新能源技术与智能电网建设考核试卷
- 党校培训处理结果汇报
- 寻方问药纵横谈智慧树知到答案2024年浙江中医药大学
- 2024小学语文五上2:大单元作业设计
- 【地理】城镇与乡村 课件-2024-2025学年人教版七年级地理上册
- 煤炭国际贸易实务考核试卷
- 宜居宜业和美乡村项目可行性研究报告-全国乡村文化振兴在行动
- 厨房燃料合同协议书
- 人教版高中数学A版选必第2册《第四章 数列》大单元整体教学设计
- 2024-2034年全球及中国半导体应变计传感器行业市场发展现状及发展前景研究报告
- 我国人工智能的安全风险挑战与治理路径研究
- 摄影摄像知识竞赛考试题库500题(含答案)
- 威胁情报分析
评论
0/150
提交评论