插补原理与刀具补偿原理.ppt

数控原理与系统第一节概述插补分类：一、脉冲增量插补：每输出一个脉冲,坐标移动一个距离脉冲增量插补用于步进电机控制系统。脉冲增量插补的实现方法较简单，通常仅用加法和移位运算方法就可完成插补。因此它比较容易用硬件来实现，而且，用硬件实现这类运算的速度很快的。但是也有用软件来完成这类算法的。这类插补算法有：逐点比较法；最小偏差法；数字积分法；目标点跟踪法；单步追综法等它们主要用早期的采用步进电机驱动的数控系统。由于此算法的速度指标和精度指标都难以满足现在零件加工的要求，现在的数控系统已很少采用这类算法了。插补分类：二、数据采样插补：用直线段（内接弦线，内外均差弦线，切线）来逼近曲线（包括直线）。二、数据采样插补数字增量插补特点：实现算法较脉冲增量插补复杂，它对计算机的运算速度有一定的要求，不过现在的计算机均能满足要求。插补方法：数字积分法(DDA)、二阶近似插补法、双DDA插补法、角度逼近插补法、时间分割法等。这些算法大多是针对圆弧插补设计的。适用场合：交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环，半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动系统的开环数控系统，而且，目前所使用的CNC系统中，大多数都采用这类插补方法。第二节逐点比较法逐点比较法工作过程图四个工作节拍：偏差判别——判别当前动点偏离理论曲线的位置。进给控制——确定进给坐标及进给方向。新偏差计算——进给后动点到达新位置，计算出新偏差值，作为下一步判别的依据。终点判别——查询一次，终点是否到达。特点1、逐点比较法可以实现直线插补、圆弧插补及其它曲安插补。2、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。业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上一、逐点比较法第一象限直线插补1．第1象限直线插补基本原理则取函数F=YXe－XYe来判别插补点和直线的偏差，且F被称为偏差函数。所以，任意动点I的判别方程Fi为：Fi=YiXe－XiYe若Fi＝0，则动点恰好在直线上；Fi＞0，动点在直线上方；Fi＜0，动点在直线下方。（2）进给控制当Fi＞0时，向+X方向进给一步，使动点接近直线OE；当Fi＜0时，向+Y方向进给一步，使动点接近直线OE；当Fi=0时，向任意方向进给一步，但通常归于Fi＞0处理；一、逐点比较法第一象限直线插补2．硬件实现一、逐点比较法第一象限直线插补3．软件实现二、逐点比较法第一象限圆弧插补1．基本原理在圆弧加工过程中，要描述刀具位置与被加工圆弧之间的相对位置关系，可用动点到圆心的位置的距离大小来反映（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Fi>0，表示加工点位于圆外；若Fi<0，表示加工点位于圆内（2）偏差函数的递推计算1）逆圆插补若F≥0，规定向-X方向走一步若Fi<0，规定向+Y方向走一步2）顺圆插补若Fi≥0，规定向-Y方向走一步若Fi<0，规定向+X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；,（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）二、逐点比较法第一象限圆弧插补2．软件实现三、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。四.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轴夹角有关第三节数字积分法二、数字积分法直线插补1.DDA直线插补（1）原理：积分的过程可以用微小量的累加近似：由右图所示则X、Y方向的位移（积分形式）（累加形式）其中，m为累加次数（容量）取为整数，m=0〜2N-1，共2N次(N为累加器位数)。令△t=1,mK=1，则K=1/m=1/2N。则（2）结论：直线插补从始点走向终点的过程，可以看作是各坐标轴每经过一个单位时间间隔，分别以增量kxe（xe/2N）及k（ye/2N）同时累加的过程。累加的结果为：DDA直线插补：以Xe/2N、ye/2N（二进制小数，形式上即Xe、ye）作为被积函数，同时进行积分（累加），N为累加器的位数，当累加值大于2N-1时，便发生溢出，而余数仍存放在累加器中。积分值=溢出脉冲数代表的值+余数当两个积分累加器根据插补时钟脉冲同步累加时，用这些溢出脉冲数（最终X坐标Xe个脉冲、Y坐标ye个脉冲）分别控制相应坐标轴的运动，加工