《機床數(shù)控技術(shù)》-許德章 習(xí)題及答案 第四章答案

第四章數(shù)控機床輪廓控制原理何謂插補？常用的插補算法有哪兩類？答：（1）插補就是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)給定要求，通過算法生成一系列中間點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對機床各坐標(biāo)軸進行協(xié)調(diào)控制，完成軌跡運行，加工出所要求的輪廓曲線。本質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)點密化過程。（2）脈沖增量插補算法，包括逐點比較法和數(shù)字積分法；數(shù)據(jù)采樣插補算法。試述逐點比較法的四個節(jié)拍。答：（1）偏差判別。判別加工點相對于給定曲線的偏離位置，從而決定進給的方向。（2）進給。根據(jù)偏差判別結(jié)果，控制刀具向偏差減少的方向進給一步，即向給定的輪廓靠攏。（3）偏差計算。計算新的加工點相對于規(guī)定曲線的偏差，作為偏差判別的依據(jù)。（4）終點判別。判斷刀具是否到達加工終點，若到達終點，則停止插補，否則回到第一個工作節(jié)拍。試用逐點比較法插補直線OE，起點為O（0，0）,終點為E（10，12）,寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：刀具沿x和y軸應(yīng)走的總步數(shù)為=xe+ye＝10+12＝22表1逐點比較法直線插補運算過程循環(huán)序號偏差判別坐標(biāo)進給偏差計算終點判別F≥0+xFJ=F<0+yF0FJ=221F+xFJ=212F+yFJ=203F+yFJ=194F+xFJ=185F+yFJ=176F+xFJ=167F+yFJ=158F+xFJ=149F+yFJ=1310F+xFJ=1211F+yFJ=1112F+xFJ=1013F+yFJ=914F+yFJ=815F+xFJ=716F+yFJ=617F+xFJ=518F+yFJ=419F+xFJ=320F+yFJ=221F+xFJ=122F+yFJ=0圖1逐點比較法直線插補運動軌跡用你熟悉的計算機語言編寫第一象限直線插補軟件。答：可采用Matlab、Python、C++等計算機語言自行編寫，答案不唯一。試用逐點比較法插補圓弧PQ，起點為P（7，0），終點為Q（0，7），寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：插補完這段圓弧，刀具沿x和y軸應(yīng)走的總步數(shù)為=xE-xS+yE-y表2逐點比較法圓弧插補運算過程循環(huán)序號偏差判別坐標(biāo)進給偏差計算坐標(biāo)計算終點判別F≥0-xFJ=F＜0+yF0FxJ=141F-xFxJ=132F+yFxJ=123F+yFxJ=114F+yFxJ=105F+yFxJ=96F-xFxJ=87F+yF7xJ=78F-xFxJ=69F+yFxJ=510F-xFxJ=411F+yFxJ=312F-xFxJ=213F-xFxJ=114F-xFxJ=0圖2逐點比較法圓弧插補運動軌跡試用DDA法插補第一象限逆圓AE，起點A（5，0），終點E（0，5）寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：因圓弧半徑值為5，取累加器、被積函數(shù)寄存器、終點計數(shù)器均為3位二進制寄存器，即N=3。用兩個終點計數(shù)器JEx、JEy，把xs-xe=5表3圓弧插補運算過程累加次數(shù)（△t）X積分器Y積分器X被積函數(shù)寄存器X累加器X累加器溢出脈沖終點計數(shù)器（JEX）Y被積函數(shù)寄存器Y累加器Y累加器溢出脈沖終點計數(shù)器（JEY）0000550051000555052000551014311055704412055121352405591263705560273101451111846044701941013411101057033停止累加0011512121259111356011451110155停止累加000圖3圓弧插補軌跡試用DDA法插補直線OA，起點在坐標(biāo)原點，終點A的坐標(biāo)為（4，8），寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：因終點最大坐標(biāo)值為8，取累加器、被積函數(shù)寄存器、終點計數(shù)器均為4位二進制寄存器，即N=4。則累加次數(shù)n=2^4=16。插補運算過程見表4，插補軌跡見圖4。表4直線插補運算過程插補過程表累加次數(shù)（△t）X積分器Y積分器終點計數(shù)器（JE）X被積函數(shù)寄存器X累加器X累加器溢出脈沖Y被積函數(shù)寄存器Y累加器Y累加器溢出脈沖040080001440880124808161234120880344161816145440880564808161674120880784161816189440880910480816110114120880111241618161121344088013144808161141541208801516416181610圖4直線插補刀具運動軌跡數(shù)據(jù)采樣插補是如何實現(xiàn)的？答：數(shù)據(jù)采樣插補根據(jù)進給速度，將輪廓曲線分割為輪廓步長。在每一插補周期中，插補程序被調(diào)用一次，為下一周期計算出各坐標(biāo)軸應(yīng)該行進的增長段，然后再計算出相應(yīng)插補點位置坐標(biāo)值。何為刀具半徑補償？其執(zhí)行過程如何？答：（1）在輪廓加工中，刀具總有一定的半徑，刀具中心的運動軌跡并不是待加工零件的實際輪廓。在進行輪廓加工時，刀具中心需要偏移（外偏或內(nèi)偏）零件的輪廓面一個半徑。（2）刀具半徑的補償通常是在CNC系統(tǒng)內(nèi)部自動完成的。CNC系統(tǒng)根據(jù)零件輪廓尺寸和刀具運動的方向指令，以及實際加工中所用的刀具半徑值自動地完成刀具半徑補償計算。B功能刀補與C功能刀補有何區(qū)別？答：（1）補償對象：B功能刀補主要用于切削刀具的半徑補償；C功能刀補主要用于刀具的切削邊界補償。（2）補償原理：B功能刀補是基于刀具半徑的改變進行刀具補償，通過增加或減少刀具半徑值，來實現(xiàn)對加工輪廓的調(diào)整；C功能刀補是基于刀具切削邊界的改變進行補償，通過調(diào)整刀具切削邊界與加工輪廓之間的相對位置來達到補償效果。（3）補償范圍：B功能刀補主要適用于曲線等復(fù)雜輪廓的加工；C功能刀補主要適用于直線、圓弧等簡