第二章 计算机数控装置part3

1、数控技术数控技术CNC TechnologyNumerical Control TechniqueDigit Control Technique第二章 计算机数控装置 2.1 基本结构 2.2 脉冲增量插补2.3 数据采样插补2.4 刀具补偿2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真2v 原理v 刀具半径补偿v 刀具长度补偿2.4 刀具补偿3v 刀具补偿：把零件加工程序中的零件轮廓轨迹转换成刀具中心的运动轨迹。 刀具 ABr刀具半径补偿2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）v 分类：刀具半径补偿和刀具长度补偿。 刀具长度补偿2.4 刀具补偿4 刀补进行刀补建立刀补撤销A D B C

2、xv 刀具补偿执行过程：刀补建立：刀补建立：从起点出发沿直线接近零件，并使刀具中心在编程轨迹基础上伸长或缩短一个刀具半径。刀补进行：刀补进行：刀具中心比编程轨迹始终伸长或缩短一个刀具半径。刀补撤销：刀补撤销：刀具沿直线回起点。O E第二章 计算机数控装置 2.1 基本结构 2.2 脉冲增量插补2.3 数据采样插补2.4 刀具补偿2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真5v 原理v 刀具半径补偿v 刀具长度补偿2.4.1 刀具半径补偿6 一、B刀补 1）直线直线B刀补：刀补：根据被加工直线的起点O、终点A和刀具半径r，计算刀具半径补偿后的刀具中心轨迹OA。2222sincoseeexeeeeee

3、eyeeeeryxxrxrxxyrxyyryryxy v 刀具半径补偿算法：B刀补，C刀补2.4.1 刀具半径补偿7 一、B刀补 2）圆弧圆弧B刀补：刀补：根据被加工圆弧的圆心O、起点A、终点B和刀具半径r，计算刀具半径补偿后的刀具中心轨迹ABcossineeexeeeeeyeerxxxrxrxRryyyryryR 2.4.1 刀具半径补偿8 一、B刀补 3)特点特点：读一段，计算一段，走一段，无法预计由于刀具半径所造成的下段加工轨迹对本段加工轨迹的影响。 4)存在问题存在问题：不能实现尖角过渡；不能防止过切现象。ABCAB1AB2CB1B2C2.4.1 刀具半径补偿9 二、C刀补v 控制原理

4、 读2段，算1段，走1段v 基本轨迹连接形式 直线与直线连接 直线与圆弧连接 圆弧与直线连接 圆弧与圆弧连接v 每种连接形式又分为 伸长型过渡缩短型过渡插入型过渡编程编程轨迹轨迹2.4.1 刀具半径补偿10 伸长型过渡1221cos1coscos rACYOA、AF为编程轨迹1221cos1sinsin rACX2.4.1 刀具半径补偿11 缩短型过渡OA、AF为编程轨迹1221cos1sinsin rACX1221cos1coscos rACY2.4.1 刀具半径补偿12 插入型过渡OA、AF为编程轨迹11sincos rACX11cossin rACY22cossinrCAX22sinco

5、srCAY2.4.1 刀具半径补偿13 C刀补实例第二章 计算机数控装置 2.1 基本结构 2.2 脉冲增量插补2.3 数据采样插补2.4 刀具补偿2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真14v 原理v 刀具半径补偿v 刀具长度补偿2.4.2 刀具长度补偿15 采用不同尺寸的刀具加工同一轮廓工件 刀具因磨损换刀2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）BABABABAZZWXXU补补KBACABACAZZWIXXU（1 1）1 1号刀换为号刀换为2 2号：号：（2 2）2 2号刀换回号刀换回1 1号时，取消刀补：号时，取消刀补：CAABACCAABACWZZWUIXXU补补K 1 1

6、号刀号刀从从B到加工点到加工点A 2 2号刀号刀从从C到到AQ16v 简答：刀具半径补偿B刀补和C刀补的区别。v 作图：C刀补的基本轨迹连接形式。v 简答：刀具长度补偿思想。本节小结第二章 计算机数控装置 2.1 基本结构 2.2 脉冲增量插补2.3 数据采样插补2.4 刀具补偿2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真172.5 CNC装置的速度控制原理18v 开环开环CNC装置装置 通过控制输出脉冲频率通过控制输出脉冲频率来控制进给速度来控制进给速度o程序延时控制o时钟中断控制v 闭环、半闭环闭环、半闭环CNC装置装置o前加减速控制o后加减速控制v 速度控制必要性速度控制必要性 加工工艺要求

7、加工工艺要求 应付突发情况应付突发情况 防止冲击、失步、防止冲击、失步、超程或振荡等超程或振荡等2.5 CNC装置的速度控制原理19v 程序延时控制：程序延时控制：根据给定进给速度计算进给脉冲间隔时间t，t由插补运算时间t1和延时调节时间t2组成，通过改变t2控制进给速度。练习练习1某数控机床插补运算时间t1=0.1ms，脉冲当量=0.01mm，若要求进给速度v=300mm/min，求延时调节时间t2。若延时子程序延时时间t0=0.1ms，求延时子程序循环次数。 控制方法简单控制方法简单 CPU占用时间长占用时间长2.5 CNC装置的速度控制原理20v 时钟中断控制：时钟中断控制：根据给定进给

8、速度计算可编程定时器的定时时间常数t，每经过t时间后向CUP发出一次中断信号，进行一次插补运算并发出进给脉冲。通过改变定时时间常数t，来控制中断请求频率，从而调节进给速度。v 开环开环CNC装置加减装置加减速控制速控制升速升速恒速恒速降速降速低速低速ft CPU占用时间短占用时间短 实际应用性强实际应用性强2.5 CNC装置的速度控制原理21v 前加减速控制与后加减速控制：前加减速控制与后加减速控制：前加减速后加减速后加减速插补器插补器(粗插补)指令速度F精插补F坐标位置X,YXYXY前后加减速示意图前后加减速示意图 插补前进行加减速控制插补前进行加减速控制p不影响实际插补输出的位置精度p计算

9、量大 插补后进行加减速控制插补后进行加减速控制o计算量小o加、减速过程中会影响位置精度2.5 CNC装置的速度控制原理22v 前加减速控制：前加减速控制：(1)稳定速度稳定速度fsq F为编程进给速度(mm/min)qT为插补周期(ms)qK为速度系数(切削进给倍率、快速进给倍率等)(2)瞬时速度瞬时速度fi ：每个插补周期实际进给量60 1000sKFTfmm 控制过程控制过程q稳定速度计算q瞬时速度计算q加减速处理q终点判别 2.5 CNC装置的速度控制原理23v 前加减速控制：前加减速控制：q当前当前fs小于上一插补周期小于上一插补周期fi 时，减速区域：时，减速区域： 当瞬时点离终点距

10、离当瞬时点离终点距离 时进行减速处理时进行减速处理 fi+1 =fi-aT 222sf11Sat =a=22a2sfaiSS a为预先设定加速度参数T为插补周期(3)加减速处理加减速处理稳定进给状态：稳定进给状态：fs= fi，加速状态：加速状态： fsfi，减速状态：减速状态： fsKLVi =Vi-1+KLVc 输入速度Vi-1 上一采样周期输出速度KL 加减速的速度阶跃因子(1)加速过程：加速过程：BAOC(2)加速过渡过程：加速过渡过程：0Vc -Vi-1KLVi =Vc(3)匀速过程：匀速过程：Vi =Vi-1(4)减速过渡过程：减速过渡过程：0Vi-1 -VcKLVi =Vi-1-

11、KLKLKt KLKt 2.5 CNC装置的速度控制原理27v 后加减速控制：后加减速控制：o指数加减速控制通过累加公式实现：通过累加公式实现：V(t)VCOBACt误差寄存器E1/TtVC+-V10()iiCikiiEVVtEVT 1CCCVVVtTtTV t-eV tV te加速时匀速时减速时qEi为第i个采样周期误差寄存器E的值qVi为输出速度28v 数控装置的基本机构本章复习重点CNC装置硬件单微处理器结构多微处理器结构共享总线型共享存储器型软件1.多任务并行处理2. 实时中断处理29v 插补方法及其适用范围本章复习重点插补脉冲增量插补(开环数控系统)逐点比较法DDA法数据采样插补(闭环、半闭环数控系统)直线函数法扩展DDA法30v 逐点比较法(思想及计算)本章复习重点30插补结束插补结束插补开始插补开始偏差判别偏差判别坐标进给坐标进给偏差计算偏差计算终点判别终点判别YN插补步骤插补步骤yxL1F0L2L3F0F0F0L4F0F0F0F031v DDA法(思想及计算，左移规格化及全加载、半加载)本章复习重点31第一象限DDA逆圆弧插补器第一象限DDA直线插补器32v 数据采样插补(思想)本章复习重点32 输出数字量，而不是脉冲 包括粗插补和精插补 算法核心：算法核心：计算出各坐标轴在每个插补周期进给量。 常用方法：直线函数法和扩展DDA法33v 刀具补偿本章复习重点3