数控加工轨迹控制原理插补原理ppt课件.ppt
数控加工工艺及设备,授课：李新斌,授课讲稿,汽车制造与自动化系,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理, 什么是插补？ 插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，(如直线终点坐标值，圆弧起点、圆心、终点 坐标值、进给速度等)。通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理, 为什么要插补？ 数控机床加工的零件的轮廓一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近，以便数控加工。为满足几何尺寸精度要求，刀具中心轨迹应与零件轮廓形状一致，但实际应用时往往用一小段直线或圆弧去逼近，从而使得控制算法简单，计算量小。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理, 插补有二层意思： 一是用小线段逼近产生基本线型（如直线、圆弧等）； 二是用基本线型拟和其它轮廓曲线。 插补运算具有实时性，直接影响刀具的运动。插补运算的速度和精度是数控装置的重要指标。 插补原理也叫轨迹控制原理。 五坐标插补加工仍是国外对我国封锁的技术。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理, 常用的插补算法 逐点比较插补计算法（简称逐点比较法）、数字积分插补计算方法（简称数字积分法）、时间分割插补计算方法（简称时间分割法）和样条插补计算方法等。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理, 逐点比较法直线插补原理早期数控机床广泛采用的方法，又称代数法、醉步法、富士通法，适用于开环系统。原理： 每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，判断偏差点的瞬时坐标同规定加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每个插补循环由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别四个步骤组成。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,逐点比较法可实现直线、圆弧插补及其它曲线插补。特点：运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便。 定义：逐点比较刀具与所加工曲线的相对位置，以确定刀具的运动方向。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,逐点比较法直线插补（1）偏差函数构造 对于第一象限直线OA上任一点(X,Y): X/Y = Xe/Ye 即Fi=XeYi -XiYe=0 若刀具加工点为Pi（Xi，Yi），则该点的偏差函数Fi可表示为 若Fi= 0，表示加工点位于直线上；若Fi 0，表示加工点位于直线上方；若Fi 0，表示加工点位于直线下方。（2）偏差函数字的递推计算 采用偏差函数的递推式（迭代式） 既由前一点计算后一点,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,Fi =Yi Xe -XiYe若Fi=0，规定向 +X 方向走一步 Xi+1 = Xi +1 Fi+1 = XeYi Ye(Xi +1)=Fi -Ye若Fi0，规定 +Y 方向走一步，则有 Yi+1 = Yi +1 Fi+1 = Xe(Yi +1)-YeXi =Fi +Xe,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,（3）终点判别直线插补的终点判别可采用三种方法。1）判断插补或进给的总步数：；2）分别判断各坐标轴的进给步数；3）仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,插补计算过程：（用流程图表示 ）,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,（4）逐点比较法直线插补举例 对于第一象限直线OA，终点坐标Xe=6 ,Ye=4，插补从直线起点O开始，故F0=0 。终点判别是判断进给总步数N=6+4=10，将其存入终点判别计数器中，每进给一步减1，若N=0，则停止插补。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,3.逐点比较法圆弧插补 （1）偏差函数 任意加工点Pi（Xi，Yi），偏差函数Fi可表示为若Fi=0，表示加工点位于圆上；若Fi0，表示加工点位于圆外；若Fi0，表示加工点位于圆内,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,（2）偏差函数的递推计算 1） 逆圆插补 若F0，规定向-X方向 走一步 若Fi0，规定向+Y方向 走一步 2） 顺圆插补 若Fi0，规定向-Y方向 走一步 若Fi0，规定向+y方向 走一步（3）终点判别 1）判断插补或进给的总步数： 2）分别判断各坐标轴的进给步数；,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,插补计算过程：（用流程图表示 ）,x,o,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,（4）逐点比较法圆弧插补举例 对于第一象限圆弧AB，起点A（4，0），终点B（0，4）,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,x,o,插补计算过程：（用流程图表示 ）,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,4.逐点比较法的速度分析 式中：L 直线长度；V 刀具进给速度；N 插补循环数；f 插补脉冲的频率。所以：刀具进给速度与插补时钟频率f 和与X轴夹角 有关,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,5.逐点比较法的象限处理 （1）分别处理法 四个象限的直线插补，会有4组计算公式，对于4个象限的逆时针圆弧插补和4个象限的顺时针圆弧插补，会有8组计算公式（2）坐标变换法 用第一象限逆圆插补的偏差函数进行第三象限逆圆和第二、四象限顺圆插补的偏差计算，用第一象限顺圆插补的偏差函数进行第三象限顺圆和第二、四象限逆圆插补的偏差计算。,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,作业：对直线段OE进行插补运算，E点坐标为(5,3)，试写出控制装置内插补运算步骤。,解：初始化： xe=5，ye=3 F0 X F=F-3 F0 Y F=F+5,数控加工轨迹控制原理 - 插补原理,F0 X F=F-3 F0 Y F=F+5,
