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1、第三章 数控系统的硬件与软件,3.1 CNC装置的硬件结构3.2 CNC装置的软件结构3.3 插补原理与算法3.4 刀具补偿原理3.5 速度与加减速控制3.6 数控机床参数,1,PPT课件,3.3 插补原理与算法,3.3.1 插补的概念,一、插补的作用,2,PPT课件,二、插补的概念沿着规定的轮廓、在轮廓的起点和终点之间确定若干个中间点的方法。即“插入”“补上”运动中间点的坐标。实质上是完成“数据点的密化”工作。插补精度和插补速度直接决定了数控系统的控制精度和控制速度，所以插补程序是CNC系统控制软件的核心。 理解插补：数控机床刀具轨迹不是连续的，因为它是数字量。插补分直线插补和曲线插补:直线
2、和圆弧是构成工件轮廓的基本线条，大多数CNC系统都具有直线和圆弧的插补功能。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋线等插补功能。,3.3 插补原理与算法,3,PPT课件,三、插补算法：实现插补的具体计算方法,四、常见插补算法分类：,插补算法的好坏，直接影响系统的控制速度和零件的加工精度。人们不断探求计算速度快、稳定性好、精度高的插补算法。,脉冲增量插补法 数字增量插补法,逐点比较法数字积分法最小偏差法目标点跟踪法单步追综法,（用于开环系统）,（用于闭环系统）,时间分割法扩展DDA法角度逼近插补法,3.3 插补原理与算法,4,PPT课件,该插补为行程标量插补，常用于开环系统。每次插补结束产生一个行程增
3、量，以脉冲的方式输出。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量，通常用 表示。 普通精度机床 =0.01mm，较精密机床取 =1um或0.5um。,2. 数字增量插补算法,该插补为时间标量插补，分两步进行。首先计算出插补周期内各坐标轴的增量值，称为粗插补；然后再跟据采样得到的实际位置增量计算跟随误差，得到速度指令输出给伺服驱动系统，称为精插补。适用于闭环或半闭环系统。,1. 脉冲增量插补算法,3.3 插补原理与算法,5,PPT课件,数字增量插补算法中，粗插补由软件完成，精插补可以由软件，也可以由硬件完成。,精插补由硬件完成：如日本FANUC公司的FANUC3、6，见图41,粗、精插补由软件完成
4、：如美国Allen-Bradley(A-B公司) 的9/260，见图42,3.3 插补原理与算法,6,PPT课件,3.3.2 脉冲增量插补算法,特点： 行程标量插补 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）。在计算过程中，不断向各个坐标轴发出互相协调的进给脉冲。以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 进给速度难以提高，当脉冲当量为10m时，采用该插补算法所能获得最高进给速度是45m/min。 脉冲增量插补算法的实现方法较简单 常用于开环系统。,3.3 插补原理与算法,7,PPT课件,一、逐点比较法基本思路：当刀具按要求
5、的轨迹移动时，每走一步都要与规定的轨迹比较，根据比较的结果决定下一步的移动方向，使刀具向减小偏差的方向并趋向终点移动。特点：运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，速度变化小，调节方便。,3.3 插补原理与算法,8,PPT课件,插补原理: 设P点为直线上一 点,则公式:Yi / Xi=Ye / Xe 成立,动点P与直线的位置关系: 动点P在直线上 F=0,1. 逐点比较法直线插补算法,根据偏差函数F的计算值，可确定加工点相对于直线的位置，然后，让动点P沿减小误差的方向进给一步。,动点P在直线上方 F0,动点P在直线下方 F0,当 F0 +X向进一步； 当F0 +Y向进一步,定义偏差函数(偏差判别式)：,3.3 插补原理与算法,9,PPT课件,Fi+1,i=xe yi - (xi+1) ye=Fi,i - ye 向+Y向进给一步：yi+1=yi+1 Fi , i +1 =xe (yi+1) - xi ye=Fi,i+xe 终点判别：判别是否到达终点，未到达则返回 ，继续插补；到终点则停止。, 偏差判别：根据偏差函数值判别加工点相对直线的位置。 坐标进给：沿减小误差的方向进给一步。 偏差计算：计算新加工点相对直线的位置。,递推算法：向+X向进给一步：xi+1=xi+1,插补的步骤：,3.3 插补原理与算法,10,PPT课件,
