程序控制和數(shù)值控制演示文稿

程序控制和數(shù)值控制演示文稿當(dāng)前第1頁\共有40頁\編于星期三\7點（優(yōu)選）程序控制和數(shù)值控制當(dāng)前第2頁\共有40頁\編于星期三\7點概述利用數(shù)字控制原理實現(xiàn)的機械加工繪圖設(shè)備數(shù)字控制機床線切割機數(shù)字繪圖儀當(dāng)前第3頁\共有40頁\編于星期三\7點4.2數(shù)字程序控制技術(shù)數(shù)字程序控制就是能夠根據(jù)數(shù)據(jù)和預(yù)先編制好的程序，控制生產(chǎn)機械按規(guī)定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規(guī)律自動地完成工作的自動控制數(shù)字程序控制系統(tǒng)一般由輸入裝置、輸出裝置、控制器、伺服驅(qū)動裝置等組成數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的軌跡控制策略是插補和位置控制當(dāng)前第4頁\共有40頁\編于星期三\7點開環(huán)數(shù)值控制開環(huán)數(shù)值控制系統(tǒng)的一般組成：

—

輸入輸出設(shè)備、控制器、插補器、工作臺當(dāng)前第5頁\共有40頁\編于星期三\7點開環(huán)數(shù)值控制數(shù)值控制的基本原理當(dāng)前第6頁\共有40頁\編于星期三\7點開環(huán)數(shù)值控制

◆逐點輸入加工軌跡的坐標不現(xiàn)實

◆數(shù)控加工輪廓一般由直線、圓弧組成，也可能有一些非圓曲線輪廓，因此可以用分段曲線（曲線基點和曲線屬性）擬合加工輪廓

◆輸出裝置為步進電機，驅(qū)動每個軸以一定距離的步長運動，實際加工輪廓是以折線軌跡擬合光滑曲線當(dāng)前第7頁\共有40頁\編于星期三\7點開環(huán)數(shù)值控制

◆步驟：

★曲線分段：－圖中曲線分為三段，分別為ab、bc、cd，a、b、c、d四點坐標送計算機－分割原則：應(yīng)保證線段所連的曲線與原圖形的誤差在允許范圍之內(nèi)當(dāng)前第8頁\共有40頁\編于星期三\7點

★插補計算：－插補計算：給定曲線基點坐標，求得曲線中間值的數(shù)值計算方法－插補計算原則：通過給定的基點坐標，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點，這些中間點的坐標值以一定的精度逼近給定的線段－插補：直線插補、二次曲線插補（圓弧、拋物線、雙曲線等）當(dāng)前第9頁\共有40頁\編于星期三\7點

★折線逼近：－根據(jù)插補計算出的中間點，產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動x、y方向上的步進電機，帶動繪圖筆、刀具等，從而繪出圖形或加工所要求的輪廓

－步長：刀具對應(yīng)于每個脈沖移動的相對位置，用△x,△y表示

x方向步數(shù)：Nx＝(xe-x0)/△xY方向步數(shù)：Ny＝(ye-y0)/△y當(dāng)前第10頁\共有40頁\編于星期三\7點所謂逐點比較插補法，就是它每走一步都要和給定軌跡上的坐標值進行一次比較，看這點在給定軌跡的上方或下方，或是在給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進給方向。如果原來在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方走，如果原來在給定軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面走，……

如此，走一步，看一看，比較一次，決定下一步走向，以便逼近給定軌跡，

即形成“逐點比較法”插補。

當(dāng)前第11頁\共有40頁\編于星期三\7點逐點比較法是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量(每走一步的距離)取得足夠小，就可達到加工精度的要求。

◆一點一比較，一步步逼近：刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標值進行比較一次，決定下一步的進給方向

◆用階梯狀折線來逼近直線或圓弧等曲線

◆逐點比較法的最大誤差：一個脈沖當(dāng)量（步長）當(dāng)前第12頁\共有40頁\編于星期三\7點逐點比較法直線插補

◆

第一象限內(nèi)的直線插補

當(dāng)前第13頁\共有40頁\編于星期三\7點

一點一比較,步步來逼近。

1、A+、A-區(qū)域

以O(shè)P直線為界，直線上方點(M“)：直線下方點(M‘)：當(dāng)前第14頁\共有40頁\編于星期三\7點

因此，第一象限內(nèi)任一點M(xi,yi)，有以下3種情形：

(1)直線上：

(2)直線上方：

(3)直線下方：為A-區(qū)域2、原始偏差判別式偏差判別：

—

若Fm=0，則點M在OP直線段上

—

若Fm>0，則點M在OP直線段的上方

—

若Fm<0，則點M在OP直線段的下方為A+區(qū)域當(dāng)前第15頁\共有40頁\編于星期三\7點★進給方向確定：

—

當(dāng)Fm≥0時，沿+x軸方向走一步

—

當(dāng)Fm<0，沿+y方向走一步

—

當(dāng)目前坐標與終點坐標相等，停止插補當(dāng)前第16頁\共有40頁\編于星期三\7點★偏差計算的簡化：

—

設(shè)加工點在

M點，若Fm

≥0，這時沿+x軸方向走一步至M＋1點，則走一步的新坐標為該點偏差為：

Fm+1=ym+1

xe-xm+1

ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye

—

設(shè)加工點在

M點，若Fm<0，這時沿+y軸方向走一步至M＋1點，則走一步的新坐標為該點偏差為：

Fm+1=ym+1

xe-xm+1

ye=(ym+1)xe–

xmye=Fm+xe

當(dāng)前第17頁\共有40頁\編于星期三\7點★終點判斷：

—

雙計數(shù)器法：設(shè)置x，y軸兩個減法計數(shù)器Nx和Ny

，加工前分別存入終點坐標xe和ye

，x(y)軸每進給一步則Nx

–1(Ny

–1）,當(dāng)Nx和Ny

均為0，則認為達到終點

—

單計數(shù)器法：設(shè)置一個終點計數(shù)器Nxy

,x

或y

軸每進給一步則Nxy

–1，當(dāng)Nxy

為0，則認為達到終點當(dāng)前第18頁\共有40頁\編于星期三\7點第一象限直線插補計算流程①偏差判別，判斷上一步進給后的偏差值F≥0還是F<0；②坐標進給，根據(jù)偏差判別的結(jié)果和所在象限決定在哪個方向上進給一步；③偏差計算，計算出進給一步后的新偏差值，作為下一步進給的判別依據(jù)。④終點判別，終點判別計數(shù)器減1，判斷是否到達終點，當(dāng)前第19頁\共有40頁\編于星期三\7點當(dāng)前第20頁\共有40頁\編于星期三\7點（2）直線插補子程序（L_INSERT）的設(shè)計

(R5)為計數(shù)器，初值設(shè)置總步進數(shù)；(R6)=ye，(R7)=xe，(R4)為偏差Fi(補碼數(shù))L_INSERT：MOVR4，#00HLOOP：MOVA，R4 RLCA JCTL1 MOVA，R4 CLRC SUBBA，R6 MOVR4，A ACALLSTEP1；調(diào)用+X方向的步進子程序

AJMPTL2TL1：MOVA，R4 CLRC ADDA，R7 MOVR4，A ACALLSTEP2；調(diào)用+Y方向的步進子程序

TL2：DJNZR5，LOOP RET當(dāng)前第21頁\共有40頁\編于星期三\7點

◆

四象限內(nèi)的直線插補

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2象限：1象限以y軸鏡象

—

4象限：1象限以x軸鏡象

—3象限：1象限旋轉(zhuǎn)180度當(dāng)前第22頁\共有40頁\編于星期三\7點表四象限的進給脈沖和偏差計算偏差判別F≥0F<0進給A1+Δx+ΔyA2-Δx+ΔyA3-Δx-ΔyA4+Δx-Δy偏差計算F′=F-|ye|F′=F+|xe|當(dāng)前第23頁\共有40頁\編于星期三\7點直線插補流程圖(1)x、y方向走一步，要判斷正、負方向;(2)終判計數(shù)器初值、偏差計算中的xe、ye均為絕對值;當(dāng)前第24頁\共有40頁\編于星期三\7點例：加工第1象限直線OA，起點為O（0，0），終點為A(6，4)，試進行插補并作走步軌跡圖。解：進給總步數(shù)Nxy＝|6-0|+|4-0|=10xe=6，ye=4,F0=0,xoy=1 當(dāng)前第25頁\共有40頁\編于星期三\7點§4.3開環(huán)數(shù)值控制當(dāng)前第26頁\共有40頁\編于星期三\7點

例：起點(0,0)，終點(5,2)，計算插補過程，畫出走步軌跡步數(shù)偏差判別進給方向偏差計算終點判別

0F=071A+(F>0)+x0-2=-26 2A-(F<0)+y-2+5=353A+(F>0)+x3–2=

144A+(F>0)+x1–2=-135A-(F<0)+y-1+5=426A+(F>0)+x4–2=

217A+(F>0)+x2–2=00當(dāng)前第27頁\共有40頁\編于星期三\7點逐點比較法圓弧插補

◆第一象限內(nèi)的圓弧插補當(dāng)前第28頁\共有40頁\編于星期三\7點★偏差定義：

M點偏差Fm=Rm2-R2=xm2+ym2-R2★

偏差判別：

—

若Fm=0，則M

點在圓弧上

—

若Fm>0，則M

點在圓弧外

—

若Fm

<0，則M

點在圓弧內(nèi)當(dāng)前第29頁\共有40頁\編于星期三\7點★進給方向確定：

—

對逆圓弧插補：當(dāng)Fm

≥0時，沿–x軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時，沿+y方向走一步

—

對順圓弧插補：當(dāng)Fm

≥0時，沿–y軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時，沿+x方向走一步當(dāng)前第30頁\共有40頁\編于星期三\7點★偏差計算的簡化（以逆圓弧插補為例）：

—

當(dāng)Fm≥

0時，向–x方向進給一步，新點坐標為（xm+1，ym+1)=(xm－1,ym

)

該點偏差為

—

當(dāng)Fm<0時，向+y方向進給一步，新點坐標為（xm+1，ym+1)=(xm,ym

+1

)

該點偏差為當(dāng)前第31頁\共有40頁\編于星期三\7點★終點判斷：

—

與直線插補方法相同，可以采用雙計數(shù)器方法或單計數(shù)器方法★插補計算步驟： 偏差判別->坐標進給->偏差計算->坐標計算->終點判斷直線插補：偏差計算使用終點坐標xe，ye圓弧插補：偏差計算使用前一點坐標xm，ym當(dāng)前第32頁\共有40頁\編于星期三\7點第一象限逆圓插補的流程圖圖4.14當(dāng)前第33頁\共有40頁\編于星期三\7點Y_INSERT：MOVR4，#00HLOOP：MOVA，R4 RLCA JCYY1 DECR6 MOVA，R6 CLRC RLCA MOVB，A MOVA，R4 DECA CLRC SUBBA，B MOVR4，A ACALLSTEP4 AJMPYY2YY1：INCR7 MOVA，R7 CLRC RLCA MOVB，A MOVA，R4 DECA ADDA，B MOVR4，A ACALLSTEP1YY2：DJNZR5，LOOP RET

STEP1、STEP4分別為+X、-Y走步子程序當(dāng)前第34頁\共有40頁\編于星期三\7點例：加工第1象限逆圓弧AB，起點為A（4，0），終點為B(0，4)，試進行插補并作走步軌跡圖。解：進給總步數(shù)Nxy＝|4-0|+|4-0|=8當(dāng)前第35頁\共有40頁\編于星期三\7點§4.3開環(huán)數(shù)值控制當(dāng)前第36頁\共有40頁\編于星期三\7點圖

圓弧插補走步軌跡圖例假設(shè)加工第一象限逆圓弧AB，起點A的坐標值為x0=4，y0=3，終點B的坐標值為xe=0，ye=5。試進行插補計算并作出走步軌跡圖。當(dāng)前第37頁