毕业设计（论文）文献综述-数控数字积分法圆弧插补算法图形仿真.doc

四川大学锦城学院毕业设计（文献综述） 第 6 页 数控数字积分法圆弧插补算法图形仿真设计 随着微电子技术，计算机技术的发展，数控机床的性能不断地完善，而数控技术作为数控机床的关键技术，越来越得到更多高校的重视，国内许多专业在数控类专业以及自动化类专业都开设了数控自动化等课程。作为数控技术教学中的一个重要组成，数控插补算法的教学显得既重要又难以掌握，因此在实验中必须重要数控插补的实验性教学，但由于数字插补设备价格昂贵，难以满足大多数时候的需求，如何较好第讲解数控插补原理和观察刀具的运行轨迹，是各个高校必修面对的一个问题。作为数控机床教学型仿真软件的一个模块，开发出一套适合教学和学习的数控数字积分圆弧插补算法的仿真软件势在必行。这样才能较好地讲解数控数字积分圆弧插补算法的原理以及刀具走刀的轨迹。关键词：数字积分法 插补装置 圆弧曲线 插补算法Abstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ， use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using telescopic tank ，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ，the column takes the horizontal movement of tanks。 This text introduce upper and lower material spend design process of manipulator , it include to whole job requirements and analysis of situation of system mainly, confirm the whole structural design systematic in hydraulic pressure through the working course of the system. Analyse whole cyclical process , confirm systematic operation principle picture , require the hydraulic pressure component of the standard for selection according to systematic parameter, finish the installation diagram systematic in hydraulic pressure. Hydraulic pressure integrate piece as now main part , hydraulic pressure of system , hydraulic pressure at present integrate pieces of application and development receive domestic and international hydraulic pressure extensive attention of circle。Keywords: digital integration interpolation principle interpolation algorithm circular interpolation一 课题的来源,目的及现状数控系统中，机床的运动通过插补实现。现代数控系统的高速加工，对运动控制的实时性要求很高，目前数控系统所采用的插不起多为软件插补器，软件插补器虽然有很多优点，但软件插补受计算机软件运行速度限制，插补的速度、精度等性能指标难以满足高速实时控制的要求。解决这一问题的途径是，充分发挥软件和硬件的优势，将一部分实时性要求高的任务由专门设计的硬件来实现。VB这个软件是我们学习过的并且熟悉的一款软件，基于VB的数字积分法圆弧插补器的设计。而且采用数字积分法，它与逐点比较法、最小值偏差法相比较具有算法简单，便于硬件实现；进给速度易于控制等优点，因此，此次设计的硬件圆弧插补器采用数字积分法实现。数控技术的应用给传统制造业带来了革命性的变化，随着数控技术的发展和应用领域的扩大，推动国民经济的各个产业迅速发展，这些产业所需装备的数字化已是各行业发展的大趋势，因此国家及各省市都把数字化装备制造作为优先发展的行业。因此，社会对各层次数控人才的需求量越来越大，质量要求越来越高，但是数控技术人才的短缺已严重制约数控技术在各行业的推广应用。大部分数控教材都介绍了直线插补、圆弧插补、螺纹插补等插补算法，并举例说明了插补运算过程，这些仅仅是纸上谈兵式教法，为了使学生真正掌握插补原理，有必要让学生在数控设备上自己编写插补软件来实现插补算法。在学习数控技术之前，Visual Basic编程软件。为了提高插补速度，机床数控系统中插补任务一般采用汇编语言，因此难度大、工作量大。让学生采用Visual Basic实现插补软件可大大降低编程难度和工作量，同时可使学生加深对插补算法的理解。本课题利用X-Y移动工作台、步进电机、步进电机驱动器，在PC机平台上利用高级语言来完成圆弧插补运算，并控制Z轴、X轴运动，带动绘图笔画出圆弧。学生需完成绘图笔夹持装置设计、圆弧参数输入界面设计、插补软件设计。数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。二 圆弧插补的意义和原理 数控车床的运动控制中，工作台（刀具）X、Y、Z轴的最小移动单位是一个脉冲当量。因此，刀具的运动轨迹是具有极小台阶所组成的折线（数据点密化）。例如，用数控车床加工直线OA、曲线OB，刀具是沿X轴移动一步或几步（一个或几个脉冲当量Dx），再沿Y轴方向移动一步或几步（一个或几个脉冲当量Dy），直至到达目标点。从而合成所需的运动轨迹（直线或曲线）。数控系统根据给定的直线、圆弧（曲线）函数，在理想的轨迹上的已知点之间，进行数据点密化，确定一些中间点的方法，称为插补。其逻辑原理图如下：其中，插补是加工程序与电机控制之间的纽带。 数字积分法是利用数学积分的方法，计算刀具沿各坐标轴的位移，使得刀具沿着所加工的轮廓曲线运动。利用数字积分原理构成的插补装置称为数字积分器，又称数字微分分析器，简称DDA。数字积分器插补的最大优点在于容易实现多坐标轴的联动插补，能够描述空间直线及平面各种函数曲线等。圆弧插补是根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿着这些点运动，加工出圆弧曲线。控制刀具沿着这些点运动，加工出圆弧曲线。数字积分圆弧插补算法采用弦线逼近圆弧, 具有较高的插补精度和插补速度, 而且适应面广。3、 总结部分数控工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的数控装备，数控工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。数控工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展数控工业作为发展本国经济的战略重点之一。数控工程的服务领域广阔而多面，凡是使用数控、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要数控工程的服务。概括说来，现代数控工程有五大服务领域：研制和提供能量转换数控、研制和提供用以生产各种产品的数控、研制和提供从事各种服务的数控、研制和提供家庭和个人生活中应用的数控、研制和提供各种数控武器。 不论服务于哪一领域，数控工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展数控工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的数控元件的工作原理、结构、设计和计算的数控原理和数控零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的数控产品，不断改进现有数控产品和生产新一代数控产品，以适应当前和将来的需要。数控产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、数控；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。数控制造企业的经营和管理。数控一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，数控制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于数控工业。 数控产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的数控和成套数控装备，以保证数控产品在长期使用中的可靠性和经济性。 研究数控产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代数控工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。数控的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力数控、物料搬运数控、粉碎数控等；按服务的产业可分为农业数控、矿山数控、纺织数控等；按工作原理可分为热力数控、流体数控、仿生数控等。另外，数控在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，数控工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如数控科研、数控设计、数控制造、数控运用和维修等。 4、 参考文献 1 邓星钟. 数控系统的控制M. 华中科技大学出版社， 2002。 2 孙志礼、冷兴聚、魏延刚等 . 数控设计M. 东北大学出版社， 2003。 3 徐灏. 数控原理. 数控出版社， 1992。 4 吴宗泽. 数控技术. 数控液压出版社， 2002 。5 成大先. 数控设计图册M. 化学液压出版社， 2002年。6 罗洪量 . 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