第7章數(shù)字程序控制技術(shù)

1、1第7章 數(shù)字程序控制技術(shù) 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理步進(jìn)驅(qū)動(dòng)數(shù)字程序控制技術(shù)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)數(shù)字程序控制技術(shù) 數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基礎(chǔ)其他數(shù)字程序控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備其他數(shù)字程序控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備 2 數(shù)字程序控制系統(tǒng)即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（數(shù)字程序控制系統(tǒng)即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（Computer Numerical Computer Numerical ControlControl，CNCCNC）系統(tǒng)，是利用數(shù)字電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)生）系統(tǒng)，是利用數(shù)字電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，他能夠根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)和預(yù)先編產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，他能夠根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)和預(yù)先編制好的程序，控

2、制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)械）按相應(yīng)的工作順制好的程序，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)械）按相應(yīng)的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等自動(dòng)地完成系統(tǒng)的控制。序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等自動(dòng)地完成系統(tǒng)的控制。 本章主要介紹：本章主要介紹：數(shù)字程序控制的基本原理和控制方式；逐點(diǎn)數(shù)字程序控制的基本原理和控制方式；逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的原理及程序?qū)崿F(xiàn)；以步進(jìn)電機(jī)作為比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的原理及程序?qū)崿F(xiàn)；以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的數(shù)字程序控制技術(shù)。驅(qū)動(dòng)設(shè)備的數(shù)字程序控制技術(shù)。37.1 7.1 數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基礎(chǔ) 數(shù)字程序控制簡(jiǎn)稱為數(shù)控?cái)?shù)字程序控制簡(jiǎn)稱為數(shù)控（CNCCNC：Co

3、mputer Numerical ControlComputer Numerical Control），），他用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令，主要他用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令，主要用于各種機(jī)床的自動(dòng)控制用于各種機(jī)床的自動(dòng)控制，如銑床、車床、加工中心、線切割機(jī)，以及，如銑床、車床、加工中心、線切割機(jī)，以及焊接機(jī)、氣割機(jī)的控制等。這種采用數(shù)字程序控制的機(jī)床叫做數(shù)控機(jī)床，焊接機(jī)、氣割機(jī)的控制等。這種采用數(shù)字程序控制的機(jī)床叫做數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床正是由于采用了數(shù)字程序控制的方式，不僅數(shù)控機(jī)床正是由于采用了數(shù)字程序控制的方式，不僅能夠加工形狀復(fù)雜能夠加工

4、形狀復(fù)雜的零件，而且加工精度高、生產(chǎn)效率高的零件，而且加工精度高、生產(chǎn)效率高，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要保障。保障。 同時(shí)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性制造（同時(shí)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性制造（Flexible Flexible ManufacturingManufacturing，F(xiàn)MFM）和計(jì)算機(jī)集成制造（）和計(jì)算機(jī)集成制造（Computer Integrated Computer Integrated ManufacturingManufacturing，CIMCIM）的最重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一。）的最重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一。47.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

5、 世界上第一臺(tái)世界上第一臺(tái)3坐標(biāo)立式數(shù)控機(jī)床是坐標(biāo)立式數(shù)控機(jī)床是1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)昝绹?guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來(lái)的，室開發(fā)出來(lái)的，主要目的是為了滿足高精度和高效率的加工復(fù)雜零件的需要主要目的是為了滿足高精度和高效率的加工復(fù)雜零件的需要。他。他標(biāo)志著數(shù)控技術(shù)發(fā)展的開始。標(biāo)志著數(shù)控技術(shù)發(fā)展的開始。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展大致分為以下四個(gè)階段：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展大致分為以下四個(gè)階段： 第一階段：第一階段：1952年年-1970年，這一階段的數(shù)控系統(tǒng)是以年，這一階段的數(shù)控系統(tǒng)是以數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)為基為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代，即電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代和小規(guī)模集成電路時(shí)礎(chǔ)來(lái)

6、實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代，即電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代和小規(guī)模集成電路時(shí)代代?？刂乒δ鼙容^簡(jiǎn)單，使用靈活性較差?？刂乒δ鼙容^簡(jiǎn)單，使用靈活性較差。 第二階段：第二階段：1970年年-1974年，由于計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，其性價(jià)比不斷提高，年，由于計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，其性價(jià)比不斷提高，小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)代替了數(shù)控系統(tǒng)中硬件構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)裝置，從而誕生了計(jì)算機(jī)數(shù)代替了數(shù)控系統(tǒng)中硬件構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)裝置，從而誕生了計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡(jiǎn)稱控，簡(jiǎn)稱CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第三階段：第三階段：1974年年-20世紀(jì)世紀(jì)80年代初，隨著采用大規(guī)模集成電路的微處理年代初，隨著采用大規(guī)模集成電路的微處理器迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)開始采

7、用器迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)開始采用微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)。但是這種數(shù)控系統(tǒng)一直由一些廠家。但是這種數(shù)控系統(tǒng)一直由一些廠家進(jìn)行封閉壟斷性生產(chǎn)，使得這類數(shù)控產(chǎn)品專用性強(qiáng)，與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)不兼容進(jìn)行封閉壟斷性生產(chǎn)，使得這類數(shù)控產(chǎn)品專用性強(qiáng)，與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)不兼容。 第四階段：第四階段：20世紀(jì)世紀(jì)90年代初開始，數(shù)控系統(tǒng)向開放式方向發(fā)展，具體表現(xiàn)年代初開始，數(shù)控系統(tǒng)向開放式方向發(fā)展，具體表現(xiàn)是是基于基于PC機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)。同時(shí)，隨著基于。同時(shí)，隨著基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的突破，的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的突破，為開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了新的條件。為開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了新的條件。57.1.2 數(shù)

8、控系統(tǒng)的分類數(shù)控系統(tǒng)的分類 數(shù)控系統(tǒng)按被控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分類，可分為數(shù)控系統(tǒng)按被控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分類，可分為點(diǎn)位控制、直點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制。線控制和輪廓控制。 （1）點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的精度定位，而不管從一點(diǎn)到另一點(diǎn)是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的精度定位，而不管從一點(diǎn)到另一點(diǎn)是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，并且在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。并且在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床、

9、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。焊機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。 （2）直線控制直線控制的數(shù)控機(jī)床一般要在各點(diǎn)間移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行切削加工，的數(shù)控機(jī)床一般要在各點(diǎn)間移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行切削加工，所以不僅要求機(jī)床有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直所以不僅要求機(jī)床有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制，即對(duì)于不同的刀具和工線規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制，即對(duì)于不同的刀具和工件，需要選擇不同的進(jìn)給速度。件，需要選擇不同的進(jìn)給速度。 這一類機(jī)床包括簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床等。這一類機(jī)床包括簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床等。 （3）輪廓控制輪廓控制又稱

10、連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制功能。其又稱連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制功能。其特點(diǎn)是能同時(shí)控制兩個(gè)以上的軸，具有插補(bǔ)功能。它不僅控制起點(diǎn)和終特點(diǎn)是能同時(shí)控制兩個(gè)以上的軸，具有插補(bǔ)功能。它不僅控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的位置和速度點(diǎn)位置，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的位置和速度。 輪廓控制的數(shù)控機(jī)床包括有兩坐標(biāo)及兩坐標(biāo)以上的數(shù)控銑床、可以輪廓控制的數(shù)控機(jī)床包括有兩坐標(biāo)及兩坐標(biāo)以上的數(shù)控銑床、可以加工回轉(zhuǎn)曲面的數(shù)控機(jī)床、加工中心等。加工回轉(zhuǎn)曲面的數(shù)控機(jī)床、加工中心等。6 數(shù)控系統(tǒng)按控制方式分類，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半數(shù)控系統(tǒng)按控制方式分類，可分為開環(huán)控

11、制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)。（1）開環(huán)控制系統(tǒng)）開環(huán)控制系統(tǒng)沒有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)流程是單沒有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)流程是單向的，其精度主要決定于驅(qū)動(dòng)元件和伺服電機(jī)的性能。向的，其精度主要決定于驅(qū)動(dòng)元件和伺服電機(jī)的性能。圖圖7.1 7.1 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 開環(huán)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定、容易調(diào)試、成本低等優(yōu)開環(huán)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定、容易調(diào)試、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的誤差沒有補(bǔ)償和校正，所以精度低，一般點(diǎn)。但是系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的誤差沒有補(bǔ)償和校正，所以精度低，一般位置精度通常為位置精度通常為0

12、.010.02mm。一般適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和舊。一般適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和舊機(jī)床數(shù)控化改造。機(jī)床數(shù)控化改造。7（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是指在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上（如工作臺(tái)）安裝位置測(cè)量裝是指在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上（如工作臺(tái)）安裝位置測(cè)量裝置（如：光柵、感應(yīng)同步器等），系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以及時(shí)將運(yùn)動(dòng)部件的置（如：光柵、感應(yīng)同步器等），系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以及時(shí)將運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置反饋到控制裝置中，與輸入的期望位置相比較，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部實(shí)際位置反饋到控制裝置中，與輸入的期望位置相比較，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的最終精確定位，如圖件的最終精確定位，如圖7.2所示。所示。圖圖7.2 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

13、結(jié)構(gòu)框圖 閉環(huán)控制系統(tǒng)主要用于一些精度要求較高的鏜銑床、超精車床和加工閉環(huán)控制系統(tǒng)主要用于一些精度要求較高的鏜銑床、超精車床和加工中心等。中心等。8（3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)）半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠上或進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的軸上裝有是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠上或進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的軸上裝有角位移檢測(cè)裝置，如圓光柵、光電編碼器或旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等，通過角位移檢測(cè)裝置，如圓光柵、光電編碼器或旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等，通過檢測(cè)絲杠轉(zhuǎn)角或電機(jī)的轉(zhuǎn)角間接地測(cè)量工作臺(tái)位移量。檢測(cè)絲杠轉(zhuǎn)角或電機(jī)的轉(zhuǎn)角間接地測(cè)量工作臺(tái)位移量。 由于角位移檢測(cè)裝置比直線位移檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且安裝調(diào)試方便，由于角位移檢測(cè)裝置比直線位移檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且安裝

14、調(diào)試方便，因此配有精密滾珠絲杠和齒輪的半閉環(huán)系統(tǒng)正在被廣泛地采用。如圖因此配有精密滾珠絲杠和齒輪的半閉環(huán)系統(tǒng)正在被廣泛地采用。如圖7.3所示。所示。圖圖7.3 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖97.1.3 數(shù)字程序控制原理數(shù)字程序控制原理 數(shù)字程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）一般由輸入裝置、輸出裝置、控?cái)?shù)字程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）一般由輸入裝置、輸出裝置、控制器、插補(bǔ)器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置等幾部分組成。制器、插補(bǔ)器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置等幾部分組成。主要作用就是將進(jìn)給位主要作用就是將進(jìn)給位移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)正確、快速地跟隨控制信移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)正確、快速地跟隨控

15、制信息，執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，位置反饋系統(tǒng)將機(jī)械運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移信息息，執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，位置反饋系統(tǒng)將機(jī)械運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移信息反饋至數(shù)控系統(tǒng)，以確保較高的控制精度。反饋至數(shù)控系統(tǒng)，以確保較高的控制精度。7.1.3.1 7.1.3.1 數(shù)字程序控制的主要任務(wù)數(shù)字程序控制的主要任務(wù)從數(shù)控機(jī)床的控制任務(wù)來(lái)看，主要包括主軸驅(qū)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面。從數(shù)控機(jī)床的控制任務(wù)來(lái)看，主要包括主軸驅(qū)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面。（1）主軸驅(qū)動(dòng)）主軸驅(qū)動(dòng) 主軸驅(qū)動(dòng)主要完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力的主軸驅(qū)動(dòng)主要完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力的7080?；究刂品绞绞侵鬏S的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，以及自動(dòng)換檔和無(wú)級(jí)。基本控

16、制方式是主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，以及自動(dòng)換檔和無(wú)級(jí)調(diào)速；對(duì)加工中心和有些數(shù)控車床還必須具有定向控制和調(diào)速；對(duì)加工中心和有些數(shù)控車床還必須具有定向控制和C軸控制。軸控制。 10（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于普通車床最根本的地方，他用電氣驅(qū)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于普通車床最根本的地方，他用電氣驅(qū)動(dòng)替代了機(jī)械驅(qū)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成的。動(dòng)替代了機(jī)械驅(qū)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成的。伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)鏈及位置檢測(cè)裝伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)鏈及位置檢測(cè)裝置等。置等。 伺服控制主要就是機(jī)床工作臺(tái)或刀具的

17、位置控制，伺服系統(tǒng)中所伺服控制主要就是機(jī)床工作臺(tái)或刀具的位置控制，伺服系統(tǒng)中所采取的一切措施，都是為了保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的定位精度。采取的一切措施，都是為了保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的定位精度。 本章主要針對(duì)步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器的軌跡控制進(jìn)行介紹。本章主要針對(duì)步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器的軌跡控制進(jìn)行介紹。117.1.3.2 7.1.3.2 插補(bǔ)的基本概念插補(bǔ)的基本概念 數(shù)控系統(tǒng)中的軌跡控制策略是插補(bǔ)和位置控?cái)?shù)控系統(tǒng)中的軌跡控制策略是插補(bǔ)和位置控制。制。 在數(shù)控機(jī)床中，刀具不能嚴(yán)格地按照要求加在數(shù)控機(jī)床中，刀具不能嚴(yán)格地按照要求加工的曲線運(yùn)動(dòng)，工的曲線運(yùn)動(dòng)，只能用折線軌跡逼近所要加工的只能用折線軌跡逼近所要加工的曲線曲線，即

18、根據(jù)已知曲線的曲線類型（如直線、圓即根據(jù)已知曲線的曲線類型（如直線、圓弧或高次曲線）、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度，按照某弧或高次曲線）、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度，按照某種算法計(jì)算已知點(diǎn)之間的中間點(diǎn)，從而確定刀具種算法計(jì)算已知點(diǎn)之間的中間點(diǎn)，從而確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的過程，運(yùn)動(dòng)軌跡的過程，這就是插補(bǔ)這就是插補(bǔ)，也稱為也稱為“數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化密化”。 數(shù)控加工輪廓一般由直線、圓弧組成，有時(shí)數(shù)控加工輪廓一般由直線、圓弧組成，有時(shí)也有一些非圓的曲線輪廓，因此可以分段進(jìn)行輪也有一些非圓的曲線輪廓，因此可以分段進(jìn)行輪廓線的擬合插補(bǔ)。如果驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)廓線的擬合插補(bǔ)。如果驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)每個(gè)軸以一定步長(zhǎng)運(yùn)

19、動(dòng)，實(shí)現(xiàn)以折線輪廓擬合動(dòng)每個(gè)軸以一定步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)以折線輪廓擬合光滑曲線軌跡的加工。光滑曲線軌跡的加工。圖圖7.4 直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)127.1.3.3 7.1.3.3 數(shù)控系統(tǒng)的一般工作過程數(shù)控系統(tǒng)的一般工作過程 數(shù)控系統(tǒng)的一般工作過程可分為數(shù)控系統(tǒng)的一般工作過程可分為四個(gè)基本步驟四個(gè)基本步驟，如圖，如圖7.57.5所示。所示。 1. 1.首先根據(jù)所要加工的工件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工程序的編寫，可直接首先根據(jù)所要加工的工件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工程序的編寫，可直接在數(shù)控設(shè)備自帶的編程設(shè)備上編寫，也可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上編寫后通過在數(shù)控設(shè)備自帶的編程設(shè)備上編寫，也可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上編寫后通過相應(yīng)的通信接口輸入給數(shù)

20、控設(shè)備。同時(shí)將相關(guān)控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)（如相應(yīng)的通信接口輸入給數(shù)控設(shè)備。同時(shí)將相關(guān)控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)（如刀具補(bǔ)償）等輸入給數(shù)控系統(tǒng)。刀具補(bǔ)償）等輸入給數(shù)控系統(tǒng)。 2. 2.對(duì)程序進(jìn)行譯碼和預(yù)處理。對(duì)程序進(jìn)行譯碼和預(yù)處理。 3. 3.插補(bǔ)運(yùn)算處理。插補(bǔ)運(yùn)算處理。 4. 4.伺服控制。將計(jì)算機(jī)送出的位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變伺服控制。將計(jì)算機(jī)送出的位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換和放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)或交、直流伺服電機(jī)）的轉(zhuǎn)動(dòng)，換和放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)或交、直流伺服電機(jī)）的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。從而帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。13圖圖7.5 數(shù)控系統(tǒng)的一般工作過程數(shù)控系統(tǒng)的一般工

21、作過程147.2 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理硬件插補(bǔ)器：速度快，但缺乏柔性，調(diào)整和修改都困難。硬件插補(bǔ)器：速度快，但缺乏柔性，調(diào)整和修改都困難。軟件插補(bǔ)器：速度慢，但柔性高，調(diào)整和修改都很方便。軟件插補(bǔ)器：速度慢，但柔性高，調(diào)整和修改都很方便。7.2.1 插補(bǔ)算法的分類插補(bǔ)算法的分類 目前常用的插補(bǔ)方法大致分為兩類：目前常用的插補(bǔ)方法大致分為兩類：脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)字增量插補(bǔ)。脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)字增量插補(bǔ)。 脈沖增量插補(bǔ)，脈沖增量插補(bǔ)，主要用于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)。每次插補(bǔ)主要用于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)。每次插補(bǔ)計(jì)算結(jié)束，計(jì)算結(jié)束，CNC裝置向各坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出一個(gè)脈沖，每個(gè)

22、脈沖代表裝置向各坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出一個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖代表了一個(gè)單位的行程增量，這個(gè)最小位移稱為了一個(gè)單位的行程增量，這個(gè)最小位移稱為脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。這類插補(bǔ)算法有逐點(diǎn)比較法、最小偏差法、數(shù)字這類插補(bǔ)算法有逐點(diǎn)比較法、最小偏差法、數(shù)字積分法等。適用于一些中等精度或中等速度要求的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。積分法等。適用于一些中等精度或中等速度要求的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)字增量插補(bǔ)，數(shù)字增量插補(bǔ)，又稱為時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。主要用于采又稱為時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。主要用于采用交、直流伺服電機(jī)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，也

23、可以用交、直流伺服電機(jī)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，也可以用于以步進(jìn)電機(jī)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是用于以步進(jìn)電機(jī)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是CNC裝置產(chǎn)裝置產(chǎn)生的不是單個(gè)脈沖，而是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制數(shù)。生的不是單個(gè)脈沖，而是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制數(shù)。 數(shù)字增量插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)算法較脈沖增量插補(bǔ)復(fù)雜數(shù)字增量插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)算法較脈沖增量插補(bǔ)復(fù)雜，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度有一定要求。度有一定要求。這類插補(bǔ)算法有數(shù)字積分法、二階近似插補(bǔ)法、時(shí)間分這類插補(bǔ)算法有數(shù)字積分法、二階近似插補(bǔ)法、時(shí)間分割法等。割法等。157.2.2 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)算法逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)算法 脈沖增量插補(bǔ)算法比較常用

24、的是逐點(diǎn)比較法。逐點(diǎn)比較法的脈沖增量插補(bǔ)算法比較常用的是逐點(diǎn)比較法。逐點(diǎn)比較法的基本基本原理是：數(shù)控系統(tǒng)在控制加工過程中，逐點(diǎn)計(jì)算和判別加工誤差，并與原理是：數(shù)控系統(tǒng)在控制加工過程中，逐點(diǎn)計(jì)算和判別加工誤差，并與規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行比較，由比較結(jié)果決定下一步的移動(dòng)方向。規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行比較，由比較結(jié)果決定下一步的移動(dòng)方向。 這種算法的特點(diǎn)是：這種算法的特點(diǎn)是： 運(yùn)算簡(jiǎn)單、直觀，可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)；運(yùn)算簡(jiǎn)單、直觀，可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)； 每次插補(bǔ)運(yùn)算后，只有一個(gè)坐標(biāo)軸方向有進(jìn)給；每次插補(bǔ)運(yùn)算后，只有一個(gè)坐標(biāo)軸方向有進(jìn)給； 插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量（每走一步插補(bǔ)誤

25、差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量（每走一步的距離即步長(zhǎng)）取的足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求；的距離即步長(zhǎng)）取的足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求； 輸出脈沖均勻，輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便。輸出脈沖均勻，輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便。 缺點(diǎn)是不容易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)是不容易實(shí)現(xiàn)多于多于兩坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)。因此在兩坐標(biāo)聯(lián)兩坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)。因此在兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較普遍。動(dòng)的數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較普遍。167.2.2.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)就是數(shù)控系統(tǒng)的刀具或繪圖筆每走一步都要和給逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)就是數(shù)控系統(tǒng)的刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的

26、坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，從而決定定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，從而決定下一步的進(jìn)給方向，如圖下一步的進(jìn)給方向，如圖7.4所示。所示。如果當(dāng)前點(diǎn)在給定軌跡的下方，下一如果當(dāng)前點(diǎn)在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方走；如果當(dāng)前點(diǎn)在給定軌跡的上方，下一步就向給步就向給定軌跡的上方走；如果當(dāng)前點(diǎn)在給定軌跡的上方，下一步就向給定軌跡的終點(diǎn)方向走。定軌跡的終點(diǎn)方向走。如此走一步，比較一次，決定下一步走向，用折線如此走一步，比較一次，決定下一步走向，用折線來(lái)逼近給定軌跡，即形成逐點(diǎn)比較插補(bǔ)。來(lái)逼近給定軌跡，即形成逐點(diǎn)比較插補(bǔ)。圖圖7.4 直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)

27、每一步都要經(jīng)過以下四個(gè)工作節(jié)拍：每一步都要經(jīng)過以下四個(gè)工作節(jié)拍： 偏差判別偏差判別 坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計(jì)算偏差計(jì)算 終點(diǎn)判斷終點(diǎn)判斷171.位置偏差的計(jì)算位置偏差的計(jì)算18若若Fm0，表明加工點(diǎn)，表明加工點(diǎn)m在在OA直線段上直線段上；若若Fm0，表明加工點(diǎn)到原點(diǎn)斜率偏大，點(diǎn)，表明加工點(diǎn)到原點(diǎn)斜率偏大，點(diǎn)m在在OA直線段的直線段的上方上方，即點(diǎn)，即點(diǎn)m處；處；若若Fm0，表明加工點(diǎn)，表明加工點(diǎn)m在在OA直線段的直線段的下方下方，即點(diǎn)，即點(diǎn)m”處。處。 第一象限直線逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的原理是：第一象限直線逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的原理是：從直線的起點(diǎn)從直線的起點(diǎn)O（即坐標(biāo)（即坐標(biāo)原點(diǎn)）出發(fā)，當(dāng)原點(diǎn)）出發(fā)，當(dāng)

28、Fm0時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在直線上方，沿時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在直線上方，沿x軸方向進(jìn)給一步；軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)當(dāng)Fm0時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在直線下方，沿時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在直線下方，沿y軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fm=0時(shí)，時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在直線上，既可以向動(dòng)點(diǎn)在直線上，既可以向x方向也可以向方向也可以向y方向進(jìn)給一步，在此約方向進(jìn)給一步，在此約定取定取x方向。當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)（方向。當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)（xe，ye）相等時(shí)，）相等時(shí)，發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號(hào)，停止插補(bǔ)。發(fā)出到達(dá)終點(diǎn)信號(hào)，停止插補(bǔ)。19下面推導(dǎo)簡(jiǎn)化的偏差計(jì)算公式下面推導(dǎo)簡(jiǎn)化的偏差計(jì)算公式：202. 終點(diǎn)判斷方法終點(diǎn)判斷方法常用的終點(diǎn)判別方法有以下三種常用的終

29、點(diǎn)判別方法有以下三種： （1）總步長(zhǎng)法）總步長(zhǎng)法 在插補(bǔ)處理開始之前，先設(shè)置一個(gè)總步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器在插補(bǔ)處理開始之前，先設(shè)置一個(gè)總步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器Nxy，其初值為：，其初值為： Nxy =| xe |+ | ye |其中，其中，| xe |：在：在X軸方向上刀具應(yīng)該走的總步數(shù)；軸方向上刀具應(yīng)該走的總步數(shù)； | ye |：在：在Y軸方向上刀具應(yīng)該走的總步數(shù)；軸方向上刀具應(yīng)該走的總步數(shù)； Nxy：整個(gè)插補(bǔ)過程中，刀具應(yīng)該走的總步數(shù)。：整個(gè)插補(bǔ)過程中，刀具應(yīng)該走的總步數(shù)。 在插補(bǔ)過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，無(wú)論哪根坐標(biāo)軸進(jìn)給一在插補(bǔ)過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，無(wú)論哪根坐標(biāo)軸進(jìn)給一步，計(jì)數(shù)器步，計(jì)數(shù)器Nxy都做一

30、次減都做一次減1操作。當(dāng)計(jì)數(shù)器操作。當(dāng)計(jì)數(shù)器Nxy內(nèi)容減到零時(shí)，表示內(nèi)容減到零時(shí)，表示刀具已經(jīng)走完了規(guī)定的步數(shù)，抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，則系統(tǒng)停止插補(bǔ)刀具已經(jīng)走完了規(guī)定的步數(shù)，抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，則系統(tǒng)停止插補(bǔ)計(jì)算。計(jì)算。21（2）終點(diǎn)坐標(biāo)法）終點(diǎn)坐標(biāo)法 在插補(bǔ)處理開始之前，先設(shè)置兩個(gè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器在插補(bǔ)處理開始之前，先設(shè)置兩個(gè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器Nx和和Ny，分別用來(lái)存，分別用來(lái)存放刀具在兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上應(yīng)該走的總步數(shù)：放刀具在兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上應(yīng)該走的總步數(shù)：Nx = | xe |，Ny = | ye |。 在插補(bǔ)過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，如果在插補(bǔ)過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，如果X方向進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)方向

31、進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)器器Nx做減做減1操作；如果操作；如果Y方向進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)器方向進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)器Ny做減做減1操作。當(dāng)兩個(gè)操作。當(dāng)兩個(gè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器都為零時(shí)，表示刀具已經(jīng)抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，系統(tǒng)停止插補(bǔ)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器都為零時(shí)，表示刀具已經(jīng)抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，系統(tǒng)停止插補(bǔ)計(jì)算。計(jì)算。（3）投影法）投影法 在插補(bǔ)處理開始之前，在插補(bǔ)處理開始之前，先確定直線輪廓終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值中較大的那根先確定直線輪廓終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值中較大的那根軸，并求出此軸方向應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的總步數(shù)，然后存放在總步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器軸，并求出此軸方向應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的總步數(shù)，然后存放在總步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器N中：中：N=max（| xe |，| ye |）。）。 在插補(bǔ)

32、過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，如果終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值較大的那在插補(bǔ)過程中，每進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，如果終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值較大的那根坐標(biāo)軸進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)器根坐標(biāo)軸進(jìn)給一步，則計(jì)數(shù)器N做減做減1操作。當(dāng)計(jì)數(shù)器操作。當(dāng)計(jì)數(shù)器N內(nèi)容減到零時(shí)，表內(nèi)容減到零時(shí)，表示刀具在終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值較大的那根坐標(biāo)軸方向上已經(jīng)走了規(guī)定的步數(shù)，示刀具在終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值較大的那根坐標(biāo)軸方向上已經(jīng)走了規(guī)定的步數(shù)，應(yīng)該已經(jīng)抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，系統(tǒng)停止插補(bǔ)計(jì)算。應(yīng)該已經(jīng)抵達(dá)直線輪廓的終點(diǎn)，系統(tǒng)停止插補(bǔ)計(jì)算。223. 四個(gè)象限的直線插補(bǔ)四個(gè)象限的直線插補(bǔ)計(jì)算計(jì)算Fm時(shí)，時(shí)，Xm、Ym、Xe、Ye按絕按絕對(duì)值計(jì)算對(duì)值計(jì)算234直線插補(bǔ)舉例直線插補(bǔ)舉

33、例【例【例7.1】設(shè)加工第一象限一條直線】設(shè)加工第一象限一條直線OA，起點(diǎn)為原點(diǎn)，起點(diǎn)為原點(diǎn)O（0,0），終點(diǎn)為），終點(diǎn)為A（4,5），），試列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。試列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。解：（解：（1）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器初值設(shè)為）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器初值設(shè)為Nxy=|xe|+ |ye|=4+5=9，其中，其中Xe =4，Ye =5；初始偏差值；初始偏差值F0=0；直線在第一象限，；直線在第一象限，表示為表示為xoy=1。24（3）根據(jù)直線插

34、補(bǔ)的）根據(jù)直線插補(bǔ)的4個(gè)步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷，下個(gè)步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷，下面做插補(bǔ)算法的程序流程圖。其中，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中開辟六個(gè)單元：面做插補(bǔ)算法的程序流程圖。其中，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中開辟六個(gè)單元：XE、YE：存放終點(diǎn)橫坐標(biāo)存放終點(diǎn)橫坐標(biāo)xe、終點(diǎn)縱坐標(biāo)、終點(diǎn)縱坐標(biāo)ye；NXY：存放總步數(shù)存放總步數(shù)Nxy；FM：存放加工點(diǎn)偏差存放加工點(diǎn)偏差Fm，其初值，其初值F0=0；XOY：存放直線所在象限值存放直線所在象限值xoy，xoy等于等于1、2、3、4分別代表第一、第分別代表第一、第二、第三、第四象限，可由終點(diǎn)坐標(biāo)（二、第三、第四象限，可由終點(diǎn)坐標(biāo)（

35、xe，ye）的正、負(fù)符號(hào)來(lái)確定；）的正、負(fù)符號(hào)來(lái)確定；ZF：存放走步方向標(biāo)志，存放走步方向標(biāo)志，ZF=1、2、3、4分別代表走步方向?yàn)椋悍謩e代表走步方向?yàn)椋?x、-x、+y、-y。25圖圖7.9 直線插補(bǔ)算法程序流程圖直線插補(bǔ)算法程序流程圖26【例】設(shè)加工第【例】設(shè)加工第三三象限一條直線象限一條直線OA，起點(diǎn)為原點(diǎn)，起點(diǎn)為原點(diǎn)O（0,0），終點(diǎn)為），終點(diǎn)為A（-4,-3），），試列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。試列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。解：（解：（1）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以

36、及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器初值設(shè)為數(shù)器初值設(shè)為Nxy=|xe|+ |ye|=4+3=7，其中，其中xe =-4，ye =-3；初始偏差值；初始偏差值F0=0；直線在第直線在第三三象限，表示為象限，表示為xoy=3。插補(bǔ)計(jì)算過程如表插補(bǔ)計(jì)算過程如表7.2所示。所示。27287.2.2.2 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)的基本方法是：數(shù)控系統(tǒng)的刀具或是工作臺(tái)的某個(gè)運(yùn)逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)的基本方法是：數(shù)控系統(tǒng)的刀具或是工作臺(tái)的某個(gè)運(yùn)動(dòng)軸每走一步就和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，看這點(diǎn)在給定圓弧軌跡的動(dòng)軸每走一步就和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，看這點(diǎn)在給定圓弧軌跡

37、的里面還是外面，如果運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在給定圓弧軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面里面還是外面，如果運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在給定圓弧軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面走，否則下一步向里面走走，否則下一步向里面走。從而決定每一步的進(jìn)給方向，如圖。從而決定每一步的進(jìn)給方向，如圖7.10所示，即用折所示，即用折線弧來(lái)逼近給定軌跡。線弧來(lái)逼近給定軌跡。圖圖7.10 圓弧插圓弧插補(bǔ)補(bǔ)291.位置偏差的計(jì)算位置偏差的計(jì)算圖圖7.11 圓弧插補(bǔ)的位置偏差計(jì)算圓弧插補(bǔ)的位置偏差計(jì)算30對(duì)上述偏差值計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。對(duì)上述偏差值計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。312.終點(diǎn)判斷方法終點(diǎn)判斷方法圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)判斷方法和直線插補(bǔ)類似，只是計(jì)算公式略有不同

38、。圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)判斷方法和直線插補(bǔ)類似，只是計(jì)算公式略有不同。3.圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程 由于圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程中，每一步偏差由于圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程中，每一步偏差Fm+1的計(jì)算不僅需要的計(jì)算不僅需要Fm，還需要運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)還需要運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)xm或或ym，因此，插補(bǔ)過程比直線插補(bǔ)計(jì)算過程多，因此，插補(bǔ)過程比直線插補(bǔ)計(jì)算過程多一個(gè)環(huán)節(jié)，即要計(jì)算加工點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)（動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)）值。這樣，圓弧插補(bǔ)一個(gè)環(huán)節(jié)，即要計(jì)算加工點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)（動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)）值。這樣，圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程分為五個(gè)步驟，即：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、坐標(biāo)計(jì)計(jì)算過程分為五個(gè)步驟，即：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、坐標(biāo)計(jì)算、終點(diǎn)判斷。算、終點(diǎn)

39、判斷。324.四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ) 根據(jù)上述第一象限逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的基本過程，可以同理推導(dǎo)出其根據(jù)上述第一象限逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的基本過程，可以同理推導(dǎo)出其他三個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)方法（順圓弧和逆圓弧），每個(gè)象限的偏差計(jì)算他三個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)方法（順圓弧和逆圓弧），每個(gè)象限的偏差計(jì)算公式和進(jìn)給方式如表公式和進(jìn)給方式如表7.3所示；圓弧插補(bǔ)時(shí)偏差符號(hào)與進(jìn)給方向關(guān)系如圖所示；圓弧插補(bǔ)時(shí)偏差符號(hào)與進(jìn)給方向關(guān)系如圖7.12所示。所示。33圖圖7.12 圓弧插補(bǔ)時(shí)偏差符號(hào)與進(jìn)給方向關(guān)系圖圓弧插補(bǔ)時(shí)偏差符號(hào)與進(jìn)給方向關(guān)系圖345.圓弧插補(bǔ)舉例圓弧插補(bǔ)舉例【例【例7.2】設(shè)加工第一象限一條順圓弧】設(shè)

40、加工第一象限一條順圓弧AB，起點(diǎn)為點(diǎn)，起點(diǎn)為點(diǎn)A（4,3），終點(diǎn)為），終點(diǎn)為B（5,0），試），試列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。列表進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步的軌跡圖，同時(shí)給出算法程序流程圖。解：（解：（1）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器初值設(shè)）根據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步長(zhǎng)，可確定步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器初值設(shè)為為Nxy =| xe-x0 |+ |ye-y0|=|5-4|+ |0-3|=1+3=4，其中，其中xe =5，ye =0；x0 =4，y0 =3；初始偏差值；初始偏差值F0=0。 35（2）根據(jù)以上插補(bǔ)計(jì)算過程，可以畫出此圓弧插補(bǔ)的走

41、步軌跡圖如圖）根據(jù)以上插補(bǔ)計(jì)算過程，可以畫出此圓弧插補(bǔ)的走步軌跡圖如圖7.13所示。所示。圖圖7.13 圓弧插補(bǔ)的走步軌跡圖圓弧插補(bǔ)的走步軌跡圖36（3）根據(jù)圓弧插補(bǔ)的）根據(jù)圓弧插補(bǔ)的5個(gè)步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、坐標(biāo)計(jì)個(gè)步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、坐標(biāo)計(jì)算、終點(diǎn)判斷，下面做插補(bǔ)算法的程序流程圖。其中，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中算、終點(diǎn)判斷，下面做插補(bǔ)算法的程序流程圖。其中，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中開辟八個(gè)單元：開辟八個(gè)單元：X0、Y0：存放起點(diǎn)橫坐標(biāo)：存放起點(diǎn)橫坐標(biāo)x0、起點(diǎn)縱坐標(biāo)、起點(diǎn)縱坐標(biāo)y0；NXY：存放總步數(shù)：存放總步數(shù)Nxy；FM：存放加工點(diǎn)偏差：存放加工點(diǎn)偏差Fm，其初值，其初值

42、F0=0；RCI：存放圓弧種類值，：存放圓弧種類值，RCI等于等于1、2、3、4和和5、6、7、8分別代分別代表順圓弧表順圓弧CA1、CA2、CA3、CA4和逆圓弧和逆圓弧IA1、IA2、IA3、IA4。RCI的的值可由起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)的正、負(fù)符號(hào)來(lái)確定；值可由起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)的正、負(fù)符號(hào)來(lái)確定；XM、YM：存放加工運(yùn)動(dòng)點(diǎn)橫坐標(biāo)：存放加工運(yùn)動(dòng)點(diǎn)橫坐標(biāo)xm和縱坐標(biāo)和縱坐標(biāo)ym，xm和和ym的初的初值為值為x0和和y0；ZF：存放走步方向標(biāo)志，：存放走步方向標(biāo)志，ZF=1、2、3、4分別代表走步方向?yàn)椋悍謩e代表走步方向?yàn)椋?x、-x、+y、-y。 此圓弧插補(bǔ)算法程序流程圖如圖此圓弧插補(bǔ)算法程序流程

43、圖如圖7.14所示。所示。37387.3 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)數(shù)字程序控制技術(shù)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)數(shù)字程序控制技術(shù) 步進(jìn)電機(jī)是工業(yè)控制的主要驅(qū)動(dòng)裝置之一，它不僅可以直接接收計(jì)算機(jī)輸出步進(jìn)電機(jī)是工業(yè)控制的主要驅(qū)動(dòng)裝置之一，它不僅可以直接接收計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，不需要進(jìn)行數(shù)的數(shù)字信號(hào)，不需要進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，而且其具有快速啟停、角位移與控制脈沖間模轉(zhuǎn)換，而且其具有快速啟停、角位移與控制脈沖間精確同步的特點(diǎn)，可以用于開環(huán)控制系統(tǒng)。只需利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械結(jié)構(gòu)將角位移轉(zhuǎn)精確同步的特點(diǎn)，可以用于開環(huán)控制系統(tǒng)。只需利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械結(jié)構(gòu)將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)槲恢?、體積、流量等物理量的變化，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的工業(yè)對(duì)象進(jìn)行控制。變?yōu)槲恢?、體積、流量等物

44、理量的變化，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的工業(yè)對(duì)象進(jìn)行控制。7.3.1 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī)，是靠脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)的，給一個(gè)脈沖信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)一步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī)，是靠脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)的，給一個(gè)脈沖信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)一拍，是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的機(jī)電式數(shù)模（拍，是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的機(jī)電式數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器。其主要）轉(zhuǎn)換器。其主要特點(diǎn)是：特點(diǎn)是： 總移動(dòng)步數(shù)決定于指令脈沖的總數(shù)；總移動(dòng)步數(shù)決定于指令脈沖的總數(shù)； 移動(dòng)的速度則取決于指令脈沖的頻率，但不能超過最高頻率，否則電機(jī)的力移動(dòng)的速度則取決于指令脈沖的頻率，但不能超過最高頻率，否則電機(jī)的力矩減小，電機(jī)不能正

45、常轉(zhuǎn)動(dòng)；矩減小，電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)； 移動(dòng)的方向則取決于指令脈沖的相序。移動(dòng)的方向則取決于指令脈沖的相序。397.3.1.1 步進(jìn)電機(jī)的分類步進(jìn)電機(jī)的分類 （1）步進(jìn)電機(jī)按運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，可分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式、直線運(yùn)動(dòng)式、）步進(jìn)電機(jī)按運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，可分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式、直線運(yùn)動(dòng)式、平面運(yùn)動(dòng)式（印刷繞組式）和滾切運(yùn)動(dòng)式；平面運(yùn)動(dòng)式（印刷繞組式）和滾切運(yùn)動(dòng)式； （2）按工作原理來(lái)分，步進(jìn)電機(jī)分為：反應(yīng)式（磁阻式）、電磁式、）按工作原理來(lái)分，步進(jìn)電機(jī)分為：反應(yīng)式（磁阻式）、電磁式、永磁式、永磁感應(yīng)式（混合式）步進(jìn)電機(jī)；永磁式、永磁感應(yīng)式（混合式）步進(jìn)電機(jī)； （3）按其工作方式來(lái)分，步進(jìn)電機(jī)分為功率式和伺服式。）

46、按其工作方式來(lái)分，步進(jìn)電機(jī)分為功率式和伺服式。 （4）按結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為：?jiǎn)味问剑◤较蚴剑?、多段式（軸向式）按結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為：?jiǎn)味问剑◤较蚴剑⒍喽问剑ㄝS向式）和印刷繞組式。和印刷繞組式。 （5）按相數(shù)來(lái)分，可分為：三相步進(jìn)電機(jī)、四相步進(jìn)電機(jī)、五相步）按相數(shù)來(lái)分，可分為：三相步進(jìn)電機(jī)、四相步進(jìn)電機(jī)、五相步進(jìn)電機(jī)、六相步進(jìn)電機(jī)等。進(jìn)電機(jī)、六相步進(jìn)電機(jī)等。 （6）按使用頻率來(lái)分，可分為：高頻步進(jìn)電機(jī)和低頻步進(jìn)電機(jī)。）按使用頻率來(lái)分，可分為：高頻步進(jìn)電機(jī)和低頻步進(jìn)電機(jī)。407.3.1.2 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)下面以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例介紹步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)下面

47、以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例介紹步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)： 步進(jìn)電機(jī)定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子上有六個(gè)均勻分布的磁步進(jìn)電機(jī)定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子上有六個(gè)均勻分布的磁極，每?jī)蓚€(gè)為一對(duì)。定子繞組繞置在定子六個(gè)均勻分布的鐵芯上，把沿極，每?jī)蓚€(gè)為一對(duì)。定子繞組繞置在定子六個(gè)均勻分布的鐵芯上，把沿直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)磁極上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)磁極上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。圖圖7.15中所示的步進(jìn)電機(jī)有中所示的步進(jìn)電機(jī)有A、B、C三相控制繞組，故稱為三相步進(jìn)電三相控制繞組，故稱為三相步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)任意一相繞組通電時(shí)，便形成一對(duì)定子磁極，即形成機(jī)。當(dāng)任意一相繞

48、組通電時(shí)，便形成一對(duì)定子磁極，即形成N、S極。極。41 在定子的每個(gè)磁極上，即定子鐵芯的每個(gè)齒上又開了五個(gè)小齒，齒在定子的每個(gè)磁極上，即定子鐵芯的每個(gè)齒上又開了五個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角為槽等寬，齒間夾角為9，在空間位置上依次錯(cuò)開，在空間位置上依次錯(cuò)開1/3齒距；轉(zhuǎn)子是一個(gè)齒距；轉(zhuǎn)子是一個(gè)帶齒的鐵芯，沒有繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布了帶齒的鐵芯，沒有繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布了40個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角也是夾角也是9，與定子磁極上的小齒一致。，與定子磁極上的小齒一致。 定子齒與轉(zhuǎn)子齒展開圖如圖定子齒與轉(zhuǎn)子齒展開圖如圖7.16所示，當(dāng)定子所示，當(dāng)定子A相磁極上的小齒與相磁極上的小齒

49、與轉(zhuǎn)子上的小齒對(duì)齊時(shí)，定子轉(zhuǎn)子上的小齒對(duì)齊時(shí)，定子B相磁極上的小齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子相磁極上的小齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子小齒小齒1/3齒距角（齒距角（3），定子），定子C相磁極上的小齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子小相磁極上的小齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子小齒齒2/3齒距角（齒距角（6）。）。圖圖7.16 定子齒與轉(zhuǎn)子齒展開圖定子齒與轉(zhuǎn)子齒展開圖427.3.1.3 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)，是利用電磁鐵的原理，磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)，是利用電磁鐵的原理，磁力線總是力圖走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換力線總是力圖

50、走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移。下面仍以圖成線位移或角位移。下面仍以圖7.16所示三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例簡(jiǎn)述所示三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例簡(jiǎn)述其工作原理。其工作原理。（1）當(dāng)）當(dāng)A相通電，相通電，B、C都不通電，將轉(zhuǎn)子齒吸引到定子磁極都不通電，將轉(zhuǎn)子齒吸引到定子磁極A相下，并與相下，并與A相相齒對(duì)齊，如圖齒對(duì)齊，如圖7.16所示。此時(shí)，定子所示。此時(shí)，定子B相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開1/3齒距，定子齒距，定子C相與轉(zhuǎn)子相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開齒錯(cuò)開2/3齒距。齒距。（2）當(dāng)）當(dāng)B相繞組通電，相繞組通電，A、C相不通電，仍然因磁通總是要沿著磁阻最少的路徑相不通電，仍然因磁

51、通總是要沿著磁阻最少的路徑閉合，將使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極閉合，將使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極B的齒相對(duì)齊，的齒相對(duì)齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過針方向轉(zhuǎn)過3（1/3齒距），如圖齒距），如圖7.17（a）所示。此時(shí)，定子）所示。此時(shí)，定子A相滯后轉(zhuǎn)子齒相滯后轉(zhuǎn)子齒1/3齒距，定子齒距，定子C相超前轉(zhuǎn)子齒相超前轉(zhuǎn)子齒2/3齒距。齒距。（3）當(dāng)）當(dāng)C相通電，相通電，A、B相斷電，又使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極相斷電，又使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極C對(duì)齊，在電磁力矩的對(duì)齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子再沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過作用下使轉(zhuǎn)子再沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過3，如圖，如圖7.17（b）所示。此時(shí)，定子

52、）所示。此時(shí)，定子A相相滯后轉(zhuǎn)子齒滯后轉(zhuǎn)子齒2/3齒距，定子齒距，定子B相滯后轉(zhuǎn)子齒相滯后轉(zhuǎn)子齒1/3齒距。齒距。（4）當(dāng)）當(dāng)A相再次通電，相再次通電，B、C相斷電，使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極相斷電，使轉(zhuǎn)子齒和定子磁極A對(duì)齊，在電磁力矩對(duì)齊，在電磁力矩的作用下使轉(zhuǎn)子再沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過的作用下使轉(zhuǎn)子再沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過3，再次回到定子，再次回到定子A相與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，相與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，定子定子B相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開1/3齒距，定子齒距，定子C相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開相與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開2/3齒距。齒距。43(a) (a) 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)B B相通電狀態(tài)相通電狀態(tài)(b) 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)C相通電狀態(tài)相通電狀態(tài)圖圖

53、7.17 步進(jìn)電機(jī)工作原理分析步進(jìn)電機(jī)工作原理分析447.3.1.4 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作方式三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作方式三相單三拍三相單三拍：ABCA三相雙三拍三相雙三拍：ABBCCAAB三相單雙六拍三相單雙六拍：AABBBCCCAA457.3.1.5 步進(jìn)電機(jī)特性計(jì)算公式步進(jìn)電機(jī)特性計(jì)算公式 以如圖以如圖7.15所示三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，下面介紹一下相關(guān)特所示三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，下面介紹一下相關(guān)特性計(jì)算公式。性計(jì)算公式。（1）步進(jìn)電機(jī)步距角的計(jì)算）步進(jìn)電機(jī)步距角的計(jì)算46（2）步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算）步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算47（3）步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量）步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量487.3.2

54、 步進(jìn)電機(jī)的控制步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī)常采用開環(huán)控制方式，其控制電路主要由控制器、脈沖分步進(jìn)電機(jī)常采用開環(huán)控制方式，其控制電路主要由控制器、脈沖分配器、驅(qū)動(dòng)電路和步進(jìn)電機(jī)等組成，如圖配器、驅(qū)動(dòng)電路和步進(jìn)電機(jī)等組成，如圖7.18所示。所示。圖圖7.18 7.18 典型步進(jìn)電機(jī)控制原理圖典型步進(jìn)電機(jī)控制原理圖497.3.2.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成+88.8M1IN15IN27ENA6OUT12OUT23ENB11OUT313OUT414IN310IN412SENSA1SENSB15GND8VS4VCC9U1L298HALF/FULL19CW/CCW17CLOCK18HOME3RESET20A4B6

55、C7D9INH15INH28ENABLE10SYNC1CONTROL11OSC16VREF15SENS114SENS213VCC12GND2U2L297+5V+5V+12VCLOCK101R11R212A1A2B1BABCD 步進(jìn)電機(jī)采用一個(gè)雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)，如圖步進(jìn)電機(jī)采用一個(gè)雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)，如圖7.20所示。雙極性步進(jìn)電所示。雙極性步進(jìn)電機(jī)與單極性步進(jìn)電機(jī)相比，除了相對(duì)磁極的繞組是以并行方式接入電源，本機(jī)與單極性步進(jìn)電機(jī)相比，除了相對(duì)磁極的繞組是以并行方式接入電源，本質(zhì)上是一樣的。由于該例中質(zhì)上是一樣的。由于該例中L298對(duì)步進(jìn)電機(jī)是雙極性驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的定子對(duì)步進(jìn)電機(jī)是雙極性驅(qū)動(dòng)，

56、步進(jìn)電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組線圈可以完全利用，從而使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到最佳的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。勵(lì)磁繞組線圈可以完全利用，從而使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到最佳的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。507.3.2.2 正反轉(zhuǎn)控制正反轉(zhuǎn)控制517.3.2.3 不同工作方式控制不同工作方式控制（1）半步模式）半步模式（2）整整步模式步模式527.3.2.4 控制程序設(shè)計(jì)控制程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)一般分為如下幾個(gè)步驟：首先，根據(jù)系統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)一般分為如下幾個(gè)步驟：首先，根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，確定步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的具體要求（如是否充當(dāng)脈沖分配器，總體設(shè)計(jì)，確定步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的具體要求（如是否充當(dāng)脈沖分配器，怎樣進(jìn)行速度控制和方向控制等）；然后，設(shè)計(jì)程序的算法流程圖；接著怎樣進(jìn)行速度控制和方向控制等）；然后，設(shè)計(jì)程序的算法流程圖；接著進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試；最后進(jìn)行程序與系統(tǒng)硬件的聯(lián)調(diào)。進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試；最后進(jìn)行程序與系統(tǒng)硬件的聯(lián)調(diào)。 如果控制計(jì)算機(jī)需要完成脈沖的分配，則需要通過程序生成所需相序如果控制計(jì)算機(jī)需要完成脈沖的分配，則需要通過程序生成所需相序的脈沖信號(hào)，同時(shí)還需實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的走步數(shù)、轉(zhuǎn)向及速度控制。即主要的脈沖信號(hào)，同時(shí)還需實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的走步數(shù)、轉(zhuǎn)向及速度控制。即主要需解決如下幾個(gè)問題：需解決如下幾個(gè)問題： （1）步進(jìn)電機(jī)的工作精度的確定）步進(jìn)電機(jī)的工作精度的確定； （2）步進(jìn)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)）步進(jìn)