第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置part3

1、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)CNC TechnologyNumerical Control TechniqueDigit Control Technique第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補(bǔ)2.3 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)2.4 刀具補(bǔ)償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真2v 原理v 刀具半徑補(bǔ)償v 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償2.4 刀具補(bǔ)償3v 刀具補(bǔ)償：把零件加工程序中的零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。 刀具 ABr刀具半徑補(bǔ)償2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）v 分類：刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償2.4 刀具補(bǔ)償4 刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)撤銷A D B C

2、xv 刀具補(bǔ)償執(zhí)行過程：刀補(bǔ)建立：刀補(bǔ)建立：從起點(diǎn)出發(fā)沿直線接近零件，并使刀具中心在編程軌跡基礎(chǔ)上伸長(zhǎng)或縮短一個(gè)刀具半徑。刀補(bǔ)進(jìn)行：刀補(bǔ)進(jìn)行：刀具中心比編程軌跡始終伸長(zhǎng)或縮短一個(gè)刀具半徑。刀補(bǔ)撤銷：刀補(bǔ)撤銷：刀具沿直線回起點(diǎn)。O E第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補(bǔ)2.3 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)2.4 刀具補(bǔ)償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真5v 原理v 刀具半徑補(bǔ)償v 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償6 一、B刀補(bǔ) 1）直線直線B刀補(bǔ)：刀補(bǔ)：根據(jù)被加工直線的起點(diǎn)O、終點(diǎn)A和刀具半徑r，計(jì)算刀具半徑補(bǔ)償后的刀具中心軌跡OA。2222sincoseeexeeeeee

3、eyeeeeryxxrxrxxyrxyyryryxy v 刀具半徑補(bǔ)償算法：B刀補(bǔ)，C刀補(bǔ)2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償7 一、B刀補(bǔ) 2）圓弧圓弧B刀補(bǔ)：刀補(bǔ)：根據(jù)被加工圓弧的圓心O、起點(diǎn)A、終點(diǎn)B和刀具半徑r，計(jì)算刀具半徑補(bǔ)償后的刀具中心軌跡ABcossineeexeeeeeyeerxxxrxrxRryyyryryR 2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償8 一、B刀補(bǔ) 3)特點(diǎn)特點(diǎn)：讀一段，計(jì)算一段，走一段，無法預(yù)計(jì)由于刀具半徑所造成的下段加工軌跡對(duì)本段加工軌跡的影響。 4)存在問題存在問題：不能實(shí)現(xiàn)尖角過渡；不能防止過切現(xiàn)象。ABCAB1AB2CB1B2C2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償9 二、C刀補(bǔ)v 控制原理

4、 讀2段，算1段，走1段v 基本軌跡連接形式 直線與直線連接 直線與圓弧連接 圓弧與直線連接 圓弧與圓弧連接v 每種連接形式又分為 伸長(zhǎng)型過渡縮短型過渡插入型過渡編程編程軌跡軌跡2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償10 伸長(zhǎng)型過渡1221cos1coscos rACYOA、AF為編程軌跡1221cos1sinsin rACX2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償11 縮短型過渡OA、AF為編程軌跡1221cos1sinsin rACX1221cos1coscos rACY2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償12 插入型過渡OA、AF為編程軌跡11sincos rACX11cossin rACY22cossinrCAX22sinco

5、srCAY2.4.1 刀具半徑補(bǔ)償13 C刀補(bǔ)實(shí)例第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補(bǔ)2.3 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)2.4 刀具補(bǔ)償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真14v 原理v 刀具半徑補(bǔ)償v 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償2.4.2 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償15 采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓工件 刀具因磨損換刀2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）BABABABAZZWXXU補(bǔ)補(bǔ)KBACABACAZZWIXXU（1 1）1 1號(hào)刀換為號(hào)刀換為2 2號(hào)：號(hào)：（2 2）2 2號(hào)刀換回號(hào)刀換回1 1號(hào)時(shí)，取消刀補(bǔ)：號(hào)時(shí)，取消刀補(bǔ)：CAABACCAABACWZZWUIXXU補(bǔ)補(bǔ)K 1 1

6、號(hào)刀號(hào)刀從從B到加工點(diǎn)到加工點(diǎn)A 2 2號(hào)刀號(hào)刀從從C到到AQ16v 簡(jiǎn)答：刀具半徑補(bǔ)償B刀補(bǔ)和C刀補(bǔ)的區(qū)別。v 作圖：C刀補(bǔ)的基本軌跡連接形式。v 簡(jiǎn)答：刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償思想。本節(jié)小結(jié)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補(bǔ)2.3 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)2.4 刀具補(bǔ)償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真172.5 CNC裝置的速度控制原理18v 開環(huán)開環(huán)CNC裝置裝置 通過控制輸出脈沖頻率通過控制輸出脈沖頻率來控制進(jìn)給速度來控制進(jìn)給速度o程序延時(shí)控制o時(shí)鐘中斷控制v 閉環(huán)、半閉環(huán)閉環(huán)、半閉環(huán)CNC裝置裝置o前加減速控制o后加減速控制v 速度控制必要性速度控制必要性 加工工藝要求

7、加工工藝要求 應(yīng)付突發(fā)情況應(yīng)付突發(fā)情況 防止沖擊、失步、防止沖擊、失步、超程或振蕩等超程或振蕩等2.5 CNC裝置的速度控制原理19v 程序延時(shí)控制：程序延時(shí)控制：根據(jù)給定進(jìn)給速度計(jì)算進(jìn)給脈沖間隔時(shí)間t，t由插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)間t1和延時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間t2組成，通過改變t2控制進(jìn)給速度。練習(xí)練習(xí)1某數(shù)控機(jī)床插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)間t1=0.1ms，脈沖當(dāng)量=0.01mm，若要求進(jìn)給速度v=300mm/min，求延時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間t2。若延時(shí)子程序延時(shí)時(shí)間t0=0.1ms，求延時(shí)子程序循環(huán)次數(shù)。 控制方法簡(jiǎn)單控制方法簡(jiǎn)單 CPU占用時(shí)間長(zhǎng)占用時(shí)間長(zhǎng)2.5 CNC裝置的速度控制原理20v 時(shí)鐘中斷控制：時(shí)鐘中斷控制：根據(jù)給定進(jìn)給

8、速度計(jì)算可編程定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間常數(shù)t，每經(jīng)過t時(shí)間后向CUP發(fā)出一次中斷信號(hào)，進(jìn)行一次插補(bǔ)運(yùn)算并發(fā)出進(jìn)給脈沖。通過改變定時(shí)時(shí)間常數(shù)t，來控制中斷請(qǐng)求頻率，從而調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。v 開環(huán)開環(huán)CNC裝置加減裝置加減速控制速控制升速升速恒速恒速降速降速低速低速ft CPU占用時(shí)間短占用時(shí)間短 實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)2.5 CNC裝置的速度控制原理21v 前加減速控制與后加減速控制：前加減速控制與后加減速控制：前加減速后加減速后加減速插補(bǔ)器插補(bǔ)器(粗插補(bǔ))指令速度F精插補(bǔ)F坐標(biāo)位置X,YXYXY前后加減速示意圖前后加減速示意圖 插補(bǔ)前進(jìn)行加減速控制插補(bǔ)前進(jìn)行加減速控制p不影響實(shí)際插補(bǔ)輸出的位置精度p計(jì)算

9、量大 插補(bǔ)后進(jìn)行加減速控制插補(bǔ)后進(jìn)行加減速控制o計(jì)算量小o加、減速過程中會(huì)影響位置精度2.5 CNC裝置的速度控制原理22v 前加減速控制：前加減速控制：(1)穩(wěn)定速度穩(wěn)定速度fsq F為編程進(jìn)給速度(mm/min)qT為插補(bǔ)周期(ms)qK為速度系數(shù)(切削進(jìn)給倍率、快速進(jìn)給倍率等)(2)瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度fi ：每個(gè)插補(bǔ)周期實(shí)際進(jìn)給量60 1000sKFTfmm 控制過程控制過程q穩(wěn)定速度計(jì)算q瞬時(shí)速度計(jì)算q加減速處理q終點(diǎn)判別 2.5 CNC裝置的速度控制原理23v 前加減速控制：前加減速控制：q當(dāng)前當(dāng)前fs小于上一插補(bǔ)周期小于上一插補(bǔ)周期fi 時(shí)，減速區(qū)域：時(shí)，減速區(qū)域： 當(dāng)瞬時(shí)點(diǎn)離終點(diǎn)距

10、離當(dāng)瞬時(shí)點(diǎn)離終點(diǎn)距離 時(shí)進(jìn)行減速處理時(shí)進(jìn)行減速處理 fi+1 =fi-aT 222sf11Sat =a=22a2sfaiSS a為預(yù)先設(shè)定加速度參數(shù)T為插補(bǔ)周期(3)加減速處理加減速處理穩(wěn)定進(jìn)給狀態(tài)：穩(wěn)定進(jìn)給狀態(tài)：fs= fi，加速狀態(tài)：加速狀態(tài)： fsfi，減速狀態(tài)：減速狀態(tài)： fsKLVi =Vi-1+KLVc 輸入速度Vi-1 上一采樣周期輸出速度KL 加減速的速度階躍因子(1)加速過程：加速過程：BAOC(2)加速過渡過程：加速過渡過程：0Vc -Vi-1KLVi =Vc(3)勻速過程：勻速過程：Vi =Vi-1(4)減速過渡過程：減速過渡過程：0Vi-1 -VcKLVi =Vi-1-

11、KLKLKt KLKt 2.5 CNC裝置的速度控制原理27v 后加減速控制：后加減速控制：o指數(shù)加減速控制通過累加公式實(shí)現(xiàn)：通過累加公式實(shí)現(xiàn)：V(t)VCOBACt誤差寄存器E1/TtVC+-V10()iiCikiiEVVtEVT 1CCCVVVtTtTV t-eV tV te加速時(shí)勻速時(shí)減速時(shí)qEi為第i個(gè)采樣周期誤差寄存器E的值qVi為輸出速度28v 數(shù)控裝置的基本機(jī)構(gòu)本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)CNC裝置硬件單微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)共享總線型共享存儲(chǔ)器型軟件1.多任務(wù)并行處理2. 實(shí)時(shí)中斷處理29v 插補(bǔ)方法及其適用范圍本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)插補(bǔ)脈沖增量插補(bǔ)(開環(huán)數(shù)控系統(tǒng))逐點(diǎn)比較法DDA法數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)(閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng))直線函數(shù)法擴(kuò)展DDA法30v 逐點(diǎn)比較法(思想及計(jì)算)本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)30插補(bǔ)結(jié)束插補(bǔ)結(jié)束插補(bǔ)開始插補(bǔ)開始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)判別終點(diǎn)判別YN插補(bǔ)步驟插補(bǔ)步驟yxL1F0L2L3F0F0F0L4F0F0F0F031v DDA法(思想及計(jì)算，左移規(guī)格化及全加載、半加載)本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)31第一象限D(zhuǎn)DA逆圓弧插補(bǔ)器第一象限D(zhuǎn)DA直線插補(bǔ)器32v 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)(思想)本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)32 輸出數(shù)字量，而不是脈沖 包括粗插補(bǔ)和精插補(bǔ) 算法核心：算法核心：計(jì)算出各坐標(biāo)軸在每個(gè)插補(bǔ)周期進(jìn)給量。 常用方法：直線函數(shù)法和擴(kuò)展DDA法33v 刀具補(bǔ)償本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)3