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1、數(shù)控系統(tǒng)原理介紹（doc 10頁）咅部門：XXX時(shí)間：XXX整理范文，僅供參考，可下載自行編輯第二章 數(shù)控系統(tǒng)原理2.1 插補(bǔ)理論簡介在 CNC 數(shù)控機(jī)床上，各種輪廓加工都是通過插補(bǔ)計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，插補(bǔ)計(jì)算的 任務(wù)就是對輪廓線的起點(diǎn)到終點(diǎn)之間再密集的計(jì)算出有限個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，刀具沿著 這些坐標(biāo)點(diǎn)移動，來逼近理論輪廓。插補(bǔ)方法可分兩大類：脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。脈沖增量插補(bǔ)是控制單個(gè)脈沖輸出規(guī)律的插補(bǔ)方法。每輸入一個(gè)脈沖，移 動部件都要相應(yīng)的移動一定距離，這個(gè)距離成為脈沖當(dāng)量。因此，脈沖增量插 補(bǔ)也叫做行程標(biāo)量插補(bǔ)。如逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法。根據(jù)加工精度的不同， 脈沖當(dāng)量可取 0.010.001mm移
2、動部件的移動速度與脈沖當(dāng)量和脈沖輸出頻 率有關(guān)，由于脈沖輸出頻率最高為幾萬Hz,因此，當(dāng)脈沖當(dāng)量為0.001mm時(shí),最高移動速度也只有 2m/min。脈沖增量插補(bǔ)通常用于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。數(shù)字增量插補(bǔ)法（也稱數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法）是在規(guī)定的時(shí)間（稱作插補(bǔ)時(shí)間）內(nèi)，計(jì)算出各坐標(biāo)方向的增量值（X, 丫，Z）,刀具所在的坐標(biāo)位置及其它 一些需要的值。這些數(shù)據(jù)嚴(yán)格的限制在一個(gè)插補(bǔ)時(shí)間內(nèi)（如8mS計(jì)算完畢，送給伺服系統(tǒng)，再由伺服系統(tǒng)控制移動部件運(yùn)動。移動部件也必須在下一個(gè)插 補(bǔ)時(shí)間內(nèi)走完插補(bǔ)計(jì)算給出的行程，因此數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)也稱作時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)由于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是用數(shù)值量控制機(jī)床運(yùn)動，因此，機(jī)床各坐標(biāo)方向的運(yùn) 動速
3、度與插補(bǔ)運(yùn)算給出的數(shù)值量和插補(bǔ)時(shí)間有關(guān)。根據(jù)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和加工精度不同，有些系統(tǒng)的插補(bǔ)時(shí)間選用， 12ms 10.24ms、8ms對于運(yùn)行速度較 快的計(jì)算機(jī)有的已選 2mso現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度已超過15m/min，達(dá)到30m/min，有些已到 60m/min.數(shù)據(jù)采樣法適用于直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)的閉環(huán)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.2插補(bǔ)原理逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比較法是我國數(shù)控機(jī)床和線切割機(jī)應(yīng)用很廣的一種插補(bǔ)運(yùn)算方法。它的特點(diǎn)是加工每走一步，就進(jìn)行一次偏差計(jì)算和偏差判別，即比較到達(dá)的新位 置和理想線段上對應(yīng)點(diǎn)的理想位置坐標(biāo)之間的偏差程度，然后根據(jù)偏差大小確 定下一步的走向。采用這種方法，既能加工直
4、線輪廓，又能加工圓弧曲線輪 廓。插補(bǔ)加工一般按偏差判別、進(jìn)給、偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別等4步進(jìn)行，現(xiàn)以直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)為例說明逐點(diǎn)比較法的工作原理。1.直線插補(bǔ)原理(1) 偏差判別 如圖2.1，設(shè)被加工的直線OP在第一象限，A、A和A為處在等高線上的3個(gè)加工點(diǎn)，當(dāng)加工點(diǎn) A偏離到OP的上邊A 時(shí)，有a a；當(dāng)偏離到OP的下邊A時(shí)，有a 0 時(shí),A點(diǎn)在直線的上邊，為了減少誤差應(yīng)給 X方向走一步;F0,沿X方向的進(jìn)給為 X X+1;F0,進(jìn)給應(yīng)是向X方向走一步到達(dá) A點(diǎn)。這時(shí)A的坐標(biāo)為X=X+1、 丫2=丫1、因而A點(diǎn)的偏差為：F2 =YXe-YeX=YiXe-Ye（ X+1）=（YiXe-YeX）-
5、Ye=Fi-Ye由于F20F0偏差計(jì)算FF-YF F+X進(jìn)給+ X+ 丫表2.1表2.2、F0LFa 0JFa 0F0OF0l/Fa 0F0F0進(jìn)給偏差計(jì)算進(jìn)給偏差計(jì)算LiL3+ X-XFT-Y+ 丫-丫F+XL2L4+ 丫-丫FT-X+ X-XF+Y用X方向計(jì)數(shù)Gx還是采用丫方向計(jì)數(shù)Gy?為保證不漏步，應(yīng)選用Xe和Ye中的較大者的坐標(biāo)值作判終計(jì)數(shù)值。一般是以 45為界，按圖2.4確定。也就是 說，對Li來說，如 a 45,則用丫方向的總步數(shù)Gy,以此判斷加工是否到達(dá)終點(diǎn).2.3插補(bǔ)原理數(shù)字積分法數(shù)字積分法插補(bǔ)是脈沖增量插補(bǔ)的一種，它是用數(shù)字積分的方法計(jì)算刀具沿 各坐標(biāo)軸的移動量，從而使刀具沿
6、著設(shè)定的曲線運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)數(shù)字積分插補(bǔ)計(jì)算 的裝置稱為數(shù)字積分器，或數(shù)字微分器 (Digital Differential Analyzer, DDA)，數(shù) 字積分器可以用軟件來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字積分器具有運(yùn)算速度快，脈沖分配均勻，可 以實(shí)現(xiàn)一次、二次曲線的插補(bǔ)和各種函數(shù)運(yùn)算，而且易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動，但 傳統(tǒng)的DDA插補(bǔ)法也有速度調(diào)節(jié)不方便，插補(bǔ)精度需要采取一定措施才能滿足 要求的缺點(diǎn)，不過目前CNC數(shù)控系統(tǒng)中多采用軟件實(shí)現(xiàn)DDA插補(bǔ)時(shí)，可以很容 易克服以上缺點(diǎn)，所以DDA插補(bǔ)是目前使用范圍很廣的一種插補(bǔ)方法。它的基 本原理可以用圖4.1所示的函數(shù)積分表示，從微分幾何概念來看，從時(shí)刻0到時(shí)刻t求函數(shù)y=f(t)曲線所包圍的面積時(shí)，可用積分公式：如果將0t的時(shí)間劃分成時(shí)間間隔為 At勺有限區(qū)間，當(dāng)足夠小時(shí)，可得近似公式:式中yi-1為t=ti-1時(shí)f(t)的值，此公式說明：積分可以用數(shù)的累加來近似代替,
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