数控技术数控机床的插补原理直线插补与圆弧插补计算原理课件.pptx

1、（一）插补的基本概念（一）插补的基本概念插补运算过程:进入一个插补周期当一个程序段开始插补加工时，管理程序即着手准备下一个程序段的读入、译码、数据处理。即由它调动各个功能子程序，并保证在下一个程序段的数据准备，一旦本程序段加工完毕即开始下一个程序段的插补加工。整个零件加工就是在这种周而复始的过程中完成。根据指令的进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常经过若干个插补周期加工完一个程序段，即从数据段的起点走到终点。计算机数控系统是一边插补，一边加工。而在本次处理周期内，插补程序的作用是计算下一个处理周期的位置增量。第1页/共19页（二）插补运算的基本原理 插补运算脉冲当量与坐标显示分辨率往往是一

2、致的0.010.001mm脉冲插补误差不会超过一个脉冲当量脉冲与加工精度有关脉冲当量脉冲当量：一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量以脉冲当量为单位，进行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相连成轨迹第2页/共19页（二）插补运算的基本原理n 插补过程拟合示意图第3页/共19页（三）、插补方法的种类与特点（三）、插补方法的种类与特点 插补器：插补器：插补是数控系统必备功能，NC中由硬件完成，CNC中由软件实现，两者原理相同。通过硬件逻辑电路来实现插补 硬件插补器软件插补器结构简单、灵活易变、可靠性好，大部分CNC系统采用了软件插补方式 插补速度快部分高档CNC：软件插补实现粗插

3、补，硬件插补实现精插补利用CNC系统的微处理器执行相应的插补程序来实现第4页/共19页（三）、插补方法的种类与特点（三）、插补方法的种类与特点 插补分类：插补分类：（插补采用的原理和计算方法）基准脉冲插补：(又称为行程标量插补或脉冲增量插补)每次插补结束，向每个运动坐标输出基准脉冲序列。脉冲序列的频率代表了运动速度，而脉冲的数量表示移动量。逐点比较法；数字积分法；数字脉冲乘法器插补法；矢量判别法；比较积分法；最小偏差法；目标点跟踪法；单步追踪法；直接函数法。数据采样插补:(又称为时间标量插补或数字增量插补,8ms，10.24ms)数控装置产生的不是单个脉冲，而是采样周期内，各坐标的位移量 直线

4、函数法；扩展数字积分法；二阶递归扩展数字积分插补法；双数字积分插补法；角度逼近圆弧插补法。第5页/共19页特点：特点：（四）逐点比较法 思想：思想：“走一步看一步走一步看一步”：就是每走一步都要和给定：就是每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行一次比较，视该点在给定轨迹轨迹上的坐标值进行一次比较，视该点在给定轨迹的上方或下方，或者给定轨迹的里面或者外面，从的上方或下方，或者给定轨迹的里面或者外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近加工轨迹。而决定下一步的进给方向，使之趋近加工轨迹。精度高：最大偏差不超过一个脉冲当量。精度高：最大偏差不超过一个脉冲当量。以折线逼近直线、圆弧或各类曲线。以折线逼近直

5、线、圆弧或各类曲线。第6页/共19页（四）逐点比较法 插补开始YN插补结束方 向 判 定坐 标 进 给偏 差 计 算终点到？逐点比较法工作循环过程第7页/共19页（五）逐点比较法直线插补 oxyA(xe,ye)每次插补计算输出一个脉冲，不是进给到X轴方向，就是进给到Y轴方向，不可能两个坐标轴都进给第8页/共19页（五）逐点比较法直线插补1.基本原理：在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小误差的方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量。每进给一步需要四个节拍：偏差判别坐标进给新偏差计算终点比较第9

6、页/共19页（五）逐点比较法直线插补 ymxe-xmye=0 在直线上；0在直线上方0YmXeXmYe0=偏差判别函数：Fm=2.算法分析（第象限）根据偏差值判定进给方向n偏差判别：第10页/共19页（五）逐点比较法直线插补 2.算法分析（第象限）FmFm根据判定的进给方向，向该坐标方向发一进给脉冲n坐标进给：第11页/共19页（五）逐点比较法直线插补 2.算法分析（第象限）新偏差计算：+x进给进给xm+1=xm+1,ym+1=ymFm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye+y进给进给xm+1=xm,ym+1=ym+1Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(y

7、m+1)xe-xmye=Fm+xe每走一步到达新的坐标点，按偏差公式计算新的偏差偏差判别函数：Fm=ymxe-xmye第12页/共19页（五）逐点比较法直线插补 2.算法分析（第象限）终点比较：方法一方法二用Xe+Ye作为计数器，每走一步对计数器进行减 1计算，直到计数器为零时，便到达终点。用通常根据刀具沿X、Y两轴所走的总步数m来判断直线是否加工完毕，总步数为：N=|xA|+|yA|判别是否到达终点，若到达终点就结束该插补运算；如未到达再重复上述的循环步骤。第13页/共19页（五）逐点比较法直线插补 2.算法分析（第象限）总结第一拍 判别 第二拍 进给 第三拍 运算 第四拍 比较Fm0+xF

8、m+1=Fm-yem=m+1Fm0+yFm+1=Fm+xe第14页/共19页（六）插补运算过程插补运算过程 方向判定：根据偏差值判定进给方向；坐标进给：根据判定的方向，向该坐标方向发一进给脉冲；偏差计算：每走一步到达新的坐标点，按偏差公式计算新的偏差；终点判别：判别是否到达终点，若到达终点就结束该插补运算；如未到达再重复上述的循环步骤。第15页/共19页（七）直线插补例题 图中的OA是要加工的直线。直线的起点在坐标原点，终点为A（5，3）。试用逐点比较法对该直线段进行插补，并画出补轨迹。YA（5,3）OX图2-5 逐点比较法直线插补轨迹第16页/共19页（九）圆弧插补计算（九）圆弧插补计算第1

9、7页/共19页（十四）逐点比较法的改进（十四）逐点比较法的改进 逐点比较法每插补一次，要么在X轴方向走一步，要么在Y轴方向走一步，走步方向为+X、-X、+Y、-Y这四个方向之一。因此可称之为四方向逐点比较法。四方向逐点比较法插补结果以垂直的折线逼近给定轨迹，插补误差小于或等于一个脉冲当量。八方向逐点比较法八方向逐点比较法与四方向逐点比较相比，它不仅以+X+X、-Y-Y、+Y+Y、-Y-Y作为走步方向，而且两个坐标可以同时进给，即四个合成方向+X+Y+X+Y、-X+Y-X+Y、-X-Y-X-Y、+X-Y+X-Y也作为进给方向。八方向逐点比较法以45o折线逼近给定轨迹，逼近误差小于半个脉冲当量，加工出来的工件质量要比四方向逐点比较法的高。以四方向逐点比较法为基础，可以导出八方向逐点比较法的插补原理及算法。这里限于篇幅，不作具体推导和详细说明。第18页/共19页感谢观看！感谢观看！第19页/共19页