机床数控原理与系统

程序段间转接情况分析根据前后两段编程轨迹，转接类型有：直线与直线转接，直线与圆弧转接，圆弧与圆弧转接等。根据两段程序轨迹的矢量夹角和刀具补偿方向，过渡方式有：缩短型、伸长型、插入型编程轨迹的连接刀具补偿方向sina=0cosa=0象限转接类型对应图号G41G01/G41G01G4111Ⅰ缩短2-59（a）10Ⅱ缩短2-59（b）00Ⅲ插入2-59（d）01Ⅳ伸长2-59（c）G42G01/G42G01G4211Ⅰ伸长2-60（a）10Ⅱ插入2-60（b）00Ⅲ缩短2-60（c）01Ⅳ缩短2-60（d）进口求sina，cosa是G42吗?sina变反缩短型计算插入型(1)计算Sina≥0?Cosa≥0?是G42吗?出口插入型(2)计算伸长型计算YYYYNNNNC功能刀具半径补偿实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。读入AB，因为90oα＜180o，且又是右刀补（G42），由表可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。cbaBAOCDEcbaBAOCDE读入BC，因为90oα＜180o，同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，并输出直线cd、de。读入CD，因为270oα360o，由表可知，段间转接的过渡形式是缩短型。则计算出f点的坐标值输出直线段ef。fedBcbAOCDEa读入DE（假定由撤消刀补的G40命令），因为α＜90o，由于是刀补撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则计算出g、h点的坐标值，然后输出直线段fg、gh、hE。刀具半径补偿处理结束。ghBfedcbAOCDEa进给速度控制一、脉冲增量插补算法的进给速度控制脉冲增量插补的输出形式是脉冲，其频率与进给速度成正比。因此可通过控制插补运算的频率来控制进给速度。常用的方法有：软件延时法和中断控制法。1.软件延时法根据编程进给速度，可以求出要求的进给脉冲频率，从而得到两次插补运算之间的时间间隔，它必须大于CPU执行插补程序的时间程，与时间程之差即为应调节的时间延，可以编写一个延时子程序来改变进给速度。例设某数控装置的脉冲当量δ=0.01mm，插补程序运行时间t程=0.1ms，若编程进给速度F=300mm/min，求调节时间t延。解由v=60δf得（1/s）则插补时间间隔调节时间t延=t-t程=（2-0.1）ms=1.9ms用软件编一程序实现上述延时，即可达到进给速度控制的目的。fv6050001.06030060vfmssft2002.012.中断控制法由进给速度计算出定时器/计数器（CTC）的定时时间常数，以控制CPU中断。定时器每申请一次中断，CPU执行一次中断服务程序，并在中断服务程序中完成一次插补运算并发出进给脉冲。如此连续进行，直至插补完毕。该方法速度控制比较精确，控制速度不会因为不同计算机主频的不同而改变，所以在很多数控系统中被广泛应用。加减速控制目的：1.保证在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡2.为了保证加工质量在启动或速度突然升高时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；当速度突降时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小数据采样法进给速度控制和加减速控制前加减速控制插补前的加减速控制，对合成速度—编程指令速度F进行控制后加减速控制插补后的加减速控制，对各运动分别进行控制1.稳定速度和瞬时速度fs——稳定速度，mm/minT——插补周期，msF——指令速度，mm/minK——速度系数，包括快速倍率、切削进给倍率，调节范围在0~200%之间稳定状态：fi=fs加速（减速）状态：fifs(或fifs）前加减速控制100060TKFfs2.线性加减速处理设进给速度为F(mm/min)，加速到F所需时间为t(ms)，则加（减）速度为加速时，系统每插补一次都要进行稳定速度、瞬时速度和加速处理。当上一个插补周期的稳定速度fs小于当前稳定速度fs时，则要加速，每加速一次，瞬时速度为新的瞬时速度fi+1参加插补计算，对各坐标轴进行分配。)/(1067.122msmtFaatffii1当上一个插补周期稳定速度fs大于当前稳定速度fs时，则要减速。减速时，首先计算出减速区域长度S，当稳定速度fs和设定的加速度确定后，S可由下式求得减速时，SiS，则设置减速状态标志，开始减速。减速时瞬时速度为：若要提前一段距离开始减速，需预先设置提前量△Satffii1SafSs22＝afSs22后加减速控制1.指数加减速控制目的——启动或停止时速度突变为随时间按指数规律上升或下降。加速时匀速时减速时TtceVtV1)(cVtV)(TtceVtV)(2.直线加减速控制算法a.加速过程若输入速度Vc与输出速度Vi-1差值大于KL时，即Vc-Vi-1KL，则，Vi=Vi-1+KLb.加速过渡过程输入速度Vc大于输出速度Vi-1，但差值小于KL时，0Vc-Vi-1KL改变输出速度，使其与输入相等：Vi=Vcc.匀速过程Vi=Vi-1d.减速过渡过程输入速度Vc小于输出速度Vi-1，但差值小于KL时，0Vi-1-VcKL则Vi=Vce.减速过程若输入速度Vc与输出速度Vi-1差值大于KL时，即Vc-Vi-1KL，则，Vi=Vi-1-KL名称原理插补公式特点数字脉冲乘法器比例乘法Sx=mxSy=my结构简单；易实现空间直线插补；但精度不高，进给速度波动大；不易实现曲线插补逐点比较法区域判别第1象限直线插补：Fij≥0时，走+x,Fi+1,j=Fij-yeFij0时，走+y,Fi,j+1=Fij+xe（其中xe,ye为终点坐标）第1象限逆圆弧插补：Fij≥0时，走-x,Fi+1,j=Fij-2xi+1Fij0时，走+y,Fi,j+1=Fij+2yi+1速度比较平稳；可实现直线、圆弧、椭圆、抛物线、双曲线等二次曲线的插补；精度较高（误差一般在一个脉冲当量以内）数字积分法（DDA）数字累加直线：x=∫xedty=∫yedt（xe,ye为终点坐标）圆弧：x=-∫ydty=∫xdt椭圆：x=-∫a2ydt（a,b分别为长短轴）y=∫b2xdt双曲线：x=∫a2ydty=∫b2xdt抛物线：x=∫a2dty=∫2xdt功能易扩展；可方便实现二次曲线及空间直线的插补;也能实现指数函数等曲线插补；但进给速度波动较大，误差亦较大；自动刀偏计算实现起来不如逐点比较法方便ｘ－１ｙ－１ｅｅｊ＝０ｉ＝０ｘ－１ｙ－１００ｉ＝０ｊ＝０ｘ－１ｙ－１２２００ｉ＝０ｊ＝０ｘ－１ｙ－１２２００ｉ＝０ｊ＝０ｘ－１ｙ－１ｉ＝０ｊ＝０直线：ｙ＝ｘ圆弧：（ｘｉ）＝（ｙｊ）椭圆：ｂ（ｘｉ）＝ａ（ｙｊ）双曲线：ｂ（ｘｉ）＝ａ（ｙｊ）抛物线：ｐ＝（ｙｊ）数据采样插补法时间分割算法多样；共同特点是弦线逼近；程序设计较容易，多用于位置采样控制系统coscosｅｅｉｅｉｅｉｉｉ＋１ｉｉｉｉｉ＋１ｉｉｉｉ直线：ｘ＝ｆ（７M系统）ｙｙ＝ｘｘｘ＝FRNｘ　（7360系统）ｙ＝FRNｙ第象限顺圆弧ｘ＝ｆ１ｘ＋ｘ（７M系统）２ｙ＝ｘ１ｙ－ｙ２１ｘ＝（ｙ－ｘ）２（7360系统）１ｙ＝（ｘ－ｙ）２