第4章计算机数字程序控制技术ppt课件.ppt

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1、第四章计算机数字程序控制技术2021/8/51本章的基本内容主要介绍数字程序控制基础、逐点比较插补法原理以及作为数字程序控制系统执行机构的步进电动机、交流伺服电动机原理和控制技术。2021/8/52本章的基本内容4.1数字程序控制技术4.2步进电机控制技术4.3交流伺服电机概述2021/8/534.1数字程序控制技术所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械（如各种加工机床）按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。主要用于车床、加工中心等自动控制系统中。数字程序控制系统一

2、般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。随着计算机技术的飞速发展，数字程序控制系统的这些主要功能都由计算机来完成。2021/8/542021/8/554.1数字程序控制技术数字程序控制系统的轨迹控制策略就是插补和位置控制，它们主要解决的问题是要用一种简单快速的算法计算出刀具运动的轨迹信息。插补是指根据给定的数学函数，如直线、圆弧、抛物线等，在已知点之间求得中间点坐标的数值计算方法。常用的插补计算方法有逐点比较法、数字积分法、样条插补计算法等等。2021/8/564.1数字程序控制技术4.1.1数字程序控制基础数字程

3、序控制基本原理(1)、曲线分段图中曲线分三段，分别为ab、bc、cd，a、b、c、d四点坐标送计算机。分割原则：应保证线段所连的曲线与原图形的误差在允许范围之内。dcbaOYX2021/8/574.1.1数字程序控制基础数字程序控制基本原理(2)、插补计算当给定a、b、c、d各点坐标x、y之后，求这些点中间值的数字计算方法称插补。插补计算：给定曲线基点坐标，求得曲线中间值的数值计算方法。插补计算原则：通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，这些中间点的坐标值以一定的精度逼近给定的线段。直线插补：在给定的两基点之间用

4、一条近似直线来逼近。二次曲线插补：在给定的两基点之间用一条近似曲线来逼近。曲线有圆弧、抛物线、双曲线等。2021/8/584.1.1数字程序控制基础数字程序控制基本原理(3)、折线逼近把插补运算过程中定出的各中间点、以脉冲信号的形式去控制x、y方向上的步进电动机，带动绘图笔、刀具等，从而绘出图形或加工所要求的轮廓。每一个脉冲信号将控制步进电动机转动一定的角度，从而带动刀具在x或y方向移动一个固定的距离。xyX0，Y0X1，Y1ΔxΔy脉冲当量或步长一般取Δx=Δy刀具移动的最小单位Δx和Δy的取值越小，所加工的曲线就越逼近理想曲

5、线。2021/8/594.1.1数字程序控制基础数字程序控制方式(1)、点位控制只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，对刀具的移动路径、移动速度、移动方向不作规定，且在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。(2)、直线切削控制除要求准确控制行程的终点坐标值，还要求刀具相对于工件平行某一坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工（单轴切削）。(3)、轮廓切削控制控制刀具沿工件轮廓曲线运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式借助于插补器进行（多轴切削）。走一步->比较一次->决定下一

6、步的走向逐点比较插补就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方、左边或右边，从而决定下一步的进给方向。逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线，它与给定的轨迹之间的最大误差为一个脉冲当量。因此步长愈小加工精度就愈高。4.1数字程序控制技术4.1.2逐点比较法直线插补1、偏差计算式若点m在OA直线段上，则有xm/ym=xe/ye即ymxe-xmye＝0于是取偏差计算式为Fm=ymxe-xmye第一象限内的直线插补4.1.2逐点比较法直线插补设加工轨迹为OA，终点为点A，M为加工点（即

7、动点）。根据逐点比较插补原理，必须计算每一插值点的偏差，根据偏差正、负决定下一步的走向。偏差判别式：若Fm=0，则点m在OA直线段上；若Fm>0，则点m在OA直线段的上方；若Fm<0，则点m在OA直线段的下方。进给方向确定：当Fm>=0时，沿+x轴方向走一步；当Fm<0，沿+y方向走一步；当目前坐标与终点坐标相等，停止插补。4.1.2逐点比较法直线插补2、偏差判别4.1数字程序控制技术(1)设加工点在m点，若Fm>=0，这时沿+x轴方向走一步至m＋1点。(xm+1，ym+1)=(xm+1,ym)Fm+1=ym+1xe-xm+1y

8、e=ymxe-(xm+1)ye=ymxe-xmye-ye=Fm–ye(2)设加工点在m点，若Fm<0，这时沿+y轴方向走一步至m＋1点。(xm+1，ym+1)=(xm,ym+1)Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=ymxe-xmye