第五章 数控装置的轨迹控制原理.ppt

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1、第五章数控装置的轨迹控制原理§5.1概述§5.2脉冲增量插补§5.3数据采样插补§5.1概述插补功能:是数控装置实现零件轮廓加工轨迹运算的功能。零件轮廓：由各种线形构成，其中最主要的是直线和圆弧。在零件的数控加工程序中，只提供与某种线形的相关参数直线加工:G01X_Y_：起点、终点圆弧加工:G02X_Y_I_J_:起点、终点、圆心、G02X_Y_R_:起点、终点、半径未提供轮廓线形起点、终点之间的各个中间点的位置数据（一）插补的概念∴为实现轨迹控制，必须在运动过程中，实时计算出满足给定线形和进给速度要求的一系列

2、中间点（在起点、终点之间）“数据点的密化”第五章数控装置的轨迹控制原理§5.1概述插补定义：(Interpolation)：根据给定进给速度和轮廓线形要求，在轮廓线形起点、终点之间，确定一些中间点；从而为各个坐标轴实时地分配相应的位置控制信息和速度控制信息。第五章数控装置的轨迹控制原理§5.1概述数控机床是通过多坐标联动实现轨迹控制：刀具并不能严格地沿着所加工的直线或曲线运动，只能用折线来逼近所加工的直线或曲线。实现插补原理可以采用不同的计算方法：插补算法有插补拟合误差，但脉冲当量小（pm、m级），插补拟合误

3、差在加工误差范围内。脉冲当量：刀具或工件能移动的最小位移量。（二）插补方法的分类代表：逐点比较法、数字积分法（DDA法）（1）为各坐标轴进行脉冲分配计算，每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量（一个脉冲当量）脉冲数量代表位移量；脉冲序列频率代表运动速度。1、脉冲增量插补（基准脉冲插补、行程标量插补）特点：（2）插补速度和进给速度密切相关。如:执行一次插补运算需40μs的时间,每秒可执行25000次插补运算当脉冲当量为0.001mm时，坐标轴的极限速度为1.5m/min只适合于步进电机驱动的、中等精度和中等速度的

4、CNC机床（3）实现方法简单：用加法和移位运算即可完成脉冲增量插补数据采样插补第五章数控装置的轨迹控制原理§5.1概述2、数据采样插补（时间标量插补）代表：时间分割法特点：（1）以一定的时间间隔（插补周期）定时运行，在每个插补周期内，根据进给速度计算出各坐标轴的位移增量（不是单个脉冲，而是数据）（2）插补运算速度和进给速度无严格关系。插补程序运行时间已不再是限制进给速度的主要因素；其进给速度的上限将取决于要求的圆弧弦线误差和伺服系统的动态响应特性。比较适合于较高精度和速度要求的闭环或半闭CNC机床（3）实现算法

5、较脉冲增量插补复杂，对计算机的运算速度有一定的要求第五章数控装置的轨迹控制原理§5.1概述§5.2脉冲增量插补·直线插补原理·圆弧插补原理·插补算法的评价指标§5.2脉冲增量插补分配脉冲的计算插补结果是向各坐标轴输出一个个进给脉冲以逐点比较法为例原理：加工每走一步，进行一次偏差计算和偏差判别控制进给轴向理想轮廓靠近，以缩小偏差到达的新位置点坐标理想轮廓上对应点的坐标使加工轮廓逼近给定轮廓偏差（一）直线插补原理1、偏差计算公式若M在直线OA上YmXmYeXe即：YmXe0XmYe取Fm=YmXe—XmYe作为偏差

6、判别式若Fm=0，表明加工点M在OA直线上若Fm>0，表明加工点M在OA直线上方M’处若Fm<0，表明加工点M在OA直线下方M”处M”M’OA（Xe，Ye）M（Xm，Ym）yx§5.2脉冲增量插补OA（Xe，Ye）M（Xm，Ym）M’yx当Fm>=0，即加工点在OA直线上方时，为逼近给定的理想轮廓直线应从加工点向+X方向进给一步新点的坐标：Xm+1=Xm+1Ym+1=Ym新的偏差：Fm+1=Ym+1Xe—Xm+1Ye=YmXe—（Xm+1）Ye=(YmXe—XmYe)—Ye=Fm—Ye§5.2脉冲增量插补OA（

7、Xe，Ye）M（Xm，Ym）M”同理,当Fm<0，即加工点在OA直线下方时，为逼近给定的理想轮廓直线应从加工点向+Y方向进给一步新点的坐标：Xm+1=XmYm+1=Ym+1新的偏差：Fm+1=Ym+1Xe—Xm+1Ye=(Ym+1)Xe—XmYe=(YmXe—XmYe)+Xe=Fm+Xeyx§5.2脉冲增量插补2、终点判别每进给一步，就要进行一次终点判别终点判别的方法：（1）设置X、Y两个减法计数器，分别存入X轴的走步数Xe、Y轴的走步数YeX方向每进给一步，X减法计数器中：Xe—1Y方向每进给一步，Y减法计数

8、器中：Ye—1二者都为0，表明已到终点（2）设置一个减法计数器，存入X轴、Y轴的总走步数n每进给一步，减法计数器中：n—1若为0，表明已到终点§5.2脉冲增量插补3、插补运算过程偏差判别：根据偏差值(>,<,=0)，判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏离情况，从而决定进给方向。进给输出：根据判定的进给方向，向该坐标轴发一进给脉冲，控制刀具进给一步。偏差计算：在新点位置，按偏差公式计算新的