第5章数控装置的插补与刀具补偿.ppt

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1、5.1概述5.2评价插补算法的指标5.3插补方法的原理与分类5.4刀具半径补偿控制第5章数控装置的插补与刀具补偿5.1概述（1）插补的基本概念“插补”(Interpolation):根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在运动轨迹的起始点坐标和轮廓轨迹之间，由数控系统计算出各个中间点的坐标，“插入”、“补上”运动轨迹中间点的坐标值。无论是普通数控(NC)系统，还是计算机数控(CNC)系统，都必须有完成“插补”功能的部分，它是轮廓控制系统的本质特征。能完成插补工作的装置叫插补器。NC系统中插补器由数字电路组成，称为硬件插补，而在CNC系统

2、中，插补器功能由软件来实现，称为软件插补。（2）对插补器的基本要求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。对插补器的基本要求是：①插补所需的原始数据较少；②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(一般应保证小于规定的分辨率)；③沿进给路线的进给速度恒定且符合加工要求；④硬件线路简单可靠，软件插补算法简洁，计算速度快。5.1概述5.2评价插补算法的指标评价插补算法的指标有以下几个：①　稳定性指标插补运算是一种迭代运算，存在着算法稳定性问题。插补算法稳定的充必条件：在插补运算过程中，对计算误

3、差和舍入误差没有累积效应。插补算法稳定是确保轮廓精度要求的前提。5.2评价插补算法的指标②　插补精度指标插补精度用插补误差来评价。插补误差包括：逼近误差（指用线形逼近曲线时产生的误差）;计算误差（指因计算字长限制产生的误差）;圆整误差。其中，逼近误差和计算误差与插补算法密切相关。应尽量采用上述两误差较小的插补算法。一般要求上述三误差的综合效应（轨迹误差）不大于系统的最小运动指令或脉冲当量值。③合成速度的均匀性指标合成速度的均匀性：插补运算输出的各轴进给率，经运动合成的实际速度（Fr）与给定的进给速度（F）的符合程度。速度不均匀性系数：合

4、成速度均匀性系数应满足：λmax≤1%5.2评价插补算法的指标④　插补算法要尽可能简单，要便于编程因为插补运算是实时性很强的运算，若算法太复杂，计算机的每次插补运算时间必然加长，从而限制进给速度指标和精度指标的提高。5.2评价插补算法的指标5.3插补方法的原理与分类插补器的的分类插补工作可以由硬件电路或软件程序完成，从而分为硬件插补器和软件插补器。从产生的数学模型来分有一次（直线）插补器，二次（圆，抛物线等）插补器及高次曲线插补器等。目前应用的插补方法分为基准脉冲插补和数据采样插补两大类。5.3.1基准脉冲插补基准脉冲插补又称为行程标量

5、插补或脉冲增量插补。此算法的特点是每次插补结束时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移，脉冲序列的频率代表了坐标运动速度，而脉冲的数量表示位移量。其特点有：每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量。以一个一个脉冲的方式输出给步进电机。其基本思想是：用折线来逼近曲线（包括直线）。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的最高进给速度是3～4m/min。脉冲增量插补的实现方法比较简单。基准脉冲插补方法有：逐点比较法；最小偏差法；数字积分法；目标点跟踪法；单步追

6、综法等。它们主要用早期的采用步进电机驱动的数控系统。由于此算法难以满足零件加工的要求，现在的数控系统已很少采用这类算法了。(1)逐点比较法①插补原理逐点比较插补法又称代数运算法、醉步法，逐点比较法以折线来逼近直线或圆弧曲线，它既可做直线插补，又可做圆弧插补。5.3.1基准脉冲插补（1）逐点比较法控制工件与刀具之间每相对走一步完成四个工作节拍：第一，偏差判别。判别加工点对规定几何轨迹的偏离位置，然后决定运动的走向。第二，进给。控制某坐标轴进给一步，向规定的轨迹逼近，缩小偏差。第三，偏差计算。计算新的加工点对规定轨迹的偏差，作为下一步判别走

7、向的依据。第四，终点判断。判断是否到达程序规定的加工终点？若到达终点，则停止插补，否则再回到第一拍。如此不断地重复上述循环过程，直到终点，就能加工出所要求的轮廓形状。5.3.1基准脉冲插补逐点比较法原理图偏差判别终点判别进给输出偏差计算终点到退出5.3.1基准脉冲插补（1）逐点比较法直线插补直线插补时，以直线起点为原点，给出终点坐（xe,ye）,直线方程为改写为：（5-1）直线插补时插补偏差可能有三种情况5.3.1基准脉冲插补以第一象限为例，插补点位于直线上方，下方和直线上。对位于直线上方的点A，则有对位于直线上的点B，则有对位于直线下

8、方的点C，则有因此，可以取判别函数为：F>0时，应向+x方向走一步，才能接近直线;F<0时，应向+y方向走一步，才能接近直线;F=0时，为了继续运动，可归入F>0的情况。5.3.1基准脉冲插补整个插补工作，