數(shù)控系統(tǒng)與插補原理

*《數(shù)控機床電氣系統(tǒng)檢修》計算機數(shù)控系統(tǒng)一、CNC系統(tǒng)的組成二、CNC系統(tǒng)的硬件結構三、插補原理數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!*數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!*一、數(shù)控系統(tǒng)的基本原理數(shù)控系統(tǒng)（NumericalComputerSystem）是指利用數(shù)字控制技術實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)。最初的數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路構成的，因而被稱之為硬件數(shù)控系統(tǒng)。隨著微型計算機的發(fā)展，硬件數(shù)控系統(tǒng)已逐漸被淘汰，取而代之的是當前廣泛使用的計算機數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControl，簡稱CNC系統(tǒng)）。數(shù)控機床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!*一、數(shù)控系統(tǒng)的基本原理數(shù)控系統(tǒng)工作過程：（1）輸入輸入零件加工程序和補償數(shù)據(jù)等（2）譯碼將加工程序翻譯成機器碼（3）數(shù)據(jù)處理對補償參數(shù)，加工速度和輔助功能等的處理（4）插補實現(xiàn)起點和終點之間數(shù)據(jù)的密化（5）伺服控制信號的控制和放大（6）管理程序程序的預讀數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!*CNC系統(tǒng)的結構框圖

數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!*數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構多CPU結構框圖主/從式多CPU系統(tǒng)結構圖：數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構多CPU結構框圖共享存儲器的多CPU結構框圖

共享存儲器I/O（CPU1）CRT（CPU2）插補（CPU3）軸控制（CPU4）數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構數(shù)控系統(tǒng)軟件：

CNC任務分解

數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構數(shù)控系統(tǒng)軟件：實時中斷處理優(yōu)先級數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!*三、典型數(shù)控系統(tǒng)介紹-西門子西門子數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!*脈沖增量插補

脈沖增量插補就是通過向各個運動軸分配脈沖，控制機床坐標軸作相互協(xié)調的運動，從而加工出一定形狀零件輪廓的算法。每個脈沖通過步進電動機驅動裝置使步進電動機轉過一個固定的角度（稱為步距角），相應地使機床移動部分（刀架或工作臺）產(chǎn)生一個單位的行程增量（脈沖當量——一個脈沖所對應的機床機械運動機構所產(chǎn)生的位移量）。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!*逐點比較法工作流程圖數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!*（1）逐點比較法第I象限直線插補假設動點處于OE的上方，則直線OT的斜率大于直線OE的斜率，從而有

即XeYi－XiYe＞０刀具與直線之間的位置關系數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!*

由以上關系式可以看出，（XeYi－XiYe）的符號反映了動點T與直線OE之間的偏離情況。為此取偏差函數(shù)為

F＝XeYi-XiYe當F＝0時，動點在直線OE上；當F＞0時，動點在直線OE上方的區(qū)域；當F＜0時，動點在直線OE下方的區(qū)域。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!*

由式F＝XeYi-XiYe可以看出，每次求Ｆ時要作乘法和減法運算，而這在使用硬件或匯編語言軟件實現(xiàn)插補時不大方便，還會增加運算的時間。因此，為了簡化運算，通常采用遞推法，即每進給一步后新加工點的加工偏差值通過前一點的偏差遞推算出。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!*新的偏差函數(shù)為Ｆi+1＝ＸeＹi+1－Ｘi+1Ｙe

＝ＸｅＹi一ＸiＹe－Ｙe

＝Ｆi－Ｙｅ所以Ｆi+1＝Ｆi－Ｙｅ（7－1）數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!*

根據(jù)公式可以看出，采用遞推算法后，偏差函數(shù)Ｆ的計算只與終點坐標值Ｘｅ，Ｙe有關，而不涉及動點坐標Ｘi，Ｙi的值，且不需要進行乘法運算，新動點的偏差函數(shù)可由上一個動點的偏差函數(shù)值遞推出來（減Yｅ或加Ｘe）。因此，該算法相當簡單，易于實現(xiàn)。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!*

總步長法是根據(jù)刀具沿Ｘ、Y軸所走的總步數(shù)判斷終點。從直線的起點Ｏ移動到終點Ｅ，刀具沿Ｘ軸應走的步數(shù)為Ｘe，沿Ｙ軸應走的步數(shù)為Ｙe，沿Ｘ，Ｙ兩坐標軸應走的總步數(shù)∑為∑＝｜Ｘｅ｜十｜Ｙｅ｜刀具每進給一步，就執(zhí)行∑—1→∑，即從總步數(shù)中減去1，這樣當總步數(shù)為0時即表示已到達終點，插補結束。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!*一、數(shù)控系統(tǒng)的基本原理數(shù)控系統(tǒng)的功能：（1）準備功能：（2）控制功能：（3）進給功能：（4）主軸轉速功能：（5）刀具功能：（6）輔助功能：（7）插補功能：插補功能是指CNC裝置可以實現(xiàn)各種曲線軌跡插補運算的功能。（8）補償功能：（9）字符圖形顯示功能：（10）通信功能：（11）自診斷功能：（12）人機對話編程功能：數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構數(shù)控系統(tǒng)硬件：（1）輸入輸出裝置（2）數(shù)控裝置（3）驅動控制裝置（4）機床電器邏輯控制裝置控制對象：機床的主軸和進給數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構單CPU結構數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構單CPU結構特點（1）結構簡單，容易實現(xiàn)（2）采用總線結構（3）對存儲，插補，控制等運算采用分時控制（4）進給速度慢數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構多CPU結構框圖共享總線的多CPU結構的CNC結構框圖

：數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構多CPU結構特點（1）運算速度快，性能價格比高（2）適應性強，擴展容易（3）可靠性高（4）硬件易于規(guī)模生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構數(shù)控系統(tǒng)軟件：多任務并行處理數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!*二、數(shù)控系統(tǒng)的結構數(shù)控系統(tǒng)軟件：實時中斷處理資源重疊流水處理

數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!*插補原理

插補就是沿著規(guī)定的輪廓，在輪廓的起點和終點之間按一定算法進行數(shù)據(jù)點的密化。在數(shù)控加工中，根據(jù)給定的信息進行某種預定的數(shù)學計算，不斷向各個坐標軸發(fā)出相互協(xié)調的進給脈沖或數(shù)據(jù)，使被控機械部件按指定的路線移動，完成整個曲線的軌跡運行，以滿足加工精度的要求，這就是插補。目前，插補算法有很多種，歸納為兩大類：脈沖增量插補和數(shù)據(jù)采樣插補。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!*1.逐點比較法

逐點比較法是通過逐點地比較刀具與所需插補曲線之間的相對位置，確定刀具的進給方向，進而加工出工件輪廓的插補方法。刀具每走一步都要將加工點的瞬時坐標與規(guī)定的圖形軌跡相比較，判斷其偏差，然后決定下一步的走向。在逐點比較法中，每進給一步都要經(jīng)過四個節(jié)拍，如圖所示。數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!*（1）逐點比較法第I象限直線插補①偏差函數(shù)值的判別如圖所示，假設動點T正好處于直線OE上，則有下式成立：即XeYi－XiYe＝０刀具與直線之間的位置關系數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!*（1）逐點比較法第I象限直線插補設點T處于直線OE的下方，則有下式成立

即XeYi－XiYe＜０

刀具與直線之間的位置關系數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!*②坐標進給以圖為例。直線插補軌跡數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!*

現(xiàn)假設第ｉ次插補后動點坐標為T（Ｘi，Ｙi），偏差函數(shù)為Ｆi＝ＸeＹi－ＸiＹe

若Ｆi≥０，則向（＋Ｘ）方向進給一步，新的動點坐標值為Ｘi+1＝Ｘi＋１Ｙi+1＝Ｙi數(shù)控系統(tǒng)與插補原理共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!*

同樣，若Ｆ＜０，則向（＋Ｙ）方向進給一步，新的動點坐標值為Ｘi+1＝Ｘi，Ｙi+1＝Ｙi+1所以Ｆi+