数控机床手工程序编制ppt课件

.,1,逐点比较法数字积分法比较积分法等,常用的插补方法,用一小段直线或圆孤来逼近零件轮廓的方法就是插补。插朴实质上是根据有限的信息完成“数据密化”的工作,第三章数控插补原理,.,2,逐点比较法又称区域判别法，它是一种边判别边前进的方法。这种方法的原理是：计算机在控制加工过程中能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，并按规定的图形加工出所需的工件。,逐点比较法的直线插补,逐点比较法的圆弧插补,插补运算方法,逐点比较法,.,3,1逐点比较法的直线插补原理图39所示X-Y平面第一象限内有直线段，以原点为起点，以A(、)为终点。对X-Y第一象限内的任一点P(、)有如下三种情况：当点P(、)在直线上，则下式成立：,即=0,取偏差函数,进给方向的选取：使误差减小的方向,逐点比较法的直线插补,.,4,当点P(、)在直线上时,当点P(、)在直线上方时,当点P(、)在直线下方时,X,Y,进给方向,偏差函数,动点位置,.,5,进给后的新加工点的偏差值F的计算方法（递推法）：,若,若,而,0,新加工点的偏差值完全可以用前一加工点的偏差递推出来,.,6,节拍控制和运算程序流程图,逐点比较法的直线插补的全过程，每走一步要进行以下四个节拍,第一节拍,第二节拍,第三节拍,第四节拍,.,7,运算流程图,.,8,例题,加工第一象限直线，终点坐标为5，=3,偏差判别,进给,新偏差计算,终点判别,X,Y,O,A(5,3),.,9,X,Y,O,A(3,3),习题,加工第一象限直线，终点坐标为3，=3,E0=|XeX0|+|YeY0|=3+3=6,存在的问题,.,10,不同象限的直线插补公式,有一简便的处理方法：都当作第一象限的直线来处理，计算公式完全相同,第二象限直线插补,.,11,若F0，当加工第一象限直线时，应走+X，而对应于加工第二象限直线，则应走+Y。其新加工点的偏差公式可根据第一象限偏差公式FYeF推出，即只要把第一象限偏差公式中的直线终点坐标值Ye，改为第二象限直线终点坐标值Xe的绝对值，就成为第二象限的偏差公式F一XeF。若F0,F0,(x,y-1),(x+1,y),第一象限顺圆插补,.,18,四个象限中圆弧插补进给方向,.,19,.,20,逐点比较法的终点判别,逐点比较法终点判别大致有下列几种方法：,(1)设置一个终点减法计数器JM,JM=|Xe-X0|+|Ye-Y0|,(2)设置两个计数器JMX及JMY,JMX=|Xe-X0|控制x轴进给,JMY=|Ye-Y0|控制y轴进给,(3)设置一个终点减法计数JM,JM=max|Xe-X0|,|Ye-Y0|,.,21,数字积分法,数字积分器(又称DDA)简称积分器。数字积分器的插补方法可以实现一次、二次，甚至高次曲线的插补，也可以实现多坐标联动控制，它只要输入不多的几个数据，就能加工出圆孤等形状较为复杂的轮廓曲线。作直线插补时，脉冲分布也较均匀。,积分器的基本原理,t,Y,Y=f(t),Y0,titi+1tn,从几何概念上说，函数的积分运算就是求此函数曲线所包围的面积S,此面积可以看作许多长方形小面积之和。长方形的宽为自变量，高为纵坐标，如取1,.,22,数字积分法的直线插补,数学模型,设X-Y平面内直线，起点(0，0)，终点(,)。若以匀速V沿OA位移，则V可分为Vx、Vy两个速度，见下图。它们的关系式为,；式中K比例系数,在t时间内，X和Y位移增量X和Y应为,动点从起点走向终点的过程，可看作是各坐标轴每一单位时间间隔t分别以增量及同时累加的结果。经过m次累加后，X和Y分别都达终点(Xe,Ye),.,23,则,式中K、Xe、Ye为常数，若取一单位时间间隔，即t1，则,若这两式成立，那么,上式表明比例常数K和累加次数m的关系，其中已知一个，另一个也就确定了。但m必须是整数，所以K一定是小数。选择K时主要考虑每次增量X和Y不大于1，以保证坐标轴每次分配进给脉冲不超过一个，就是说每次位移增量只产生一个单位步距，即,.,24,故,一般取,如,满足,的条件，故累加次数为,因为，则这一运算对二进制来说是比较容易实现的，即数字本身不变，只要把小数点左移n位即可。所以一个n位寄存器存放和存放的数字是相同的。后者只认为小数点出现在最高位数的前面，其它没有区别。,.,25,积分器,图中被积函数寄存器JVX寄存KXe，累加寄存器寄JRX存余数。累加结果大于1时，整数部分溢出作为进给X，小数部分存于累加寄存器中，待下次累加。,JRX,JVX(KXe),t,累加m次,X,JRX,JVX(Xe),t,累加m次,X,Xe,X,t,.,26,DDA直线插补积分器,Xe,X,t,Ye,Y,试用DDA方法从O点进行直线插补到点A(7，4),例题,将Xe=7及Ye=4化成二进制数存放在JVX及JVY中，选寄存器容量为三位，则累加次数m=23。,解：,.,27,m,JRX+JVX,X,JRY+JVY,Y,1,2,3,4,5,6,7,8,0+7=7,0,0+4=4,0,7+7=6+8,1,4+4=0+8,1,6+7=5+8,1,0+4=4,0,5+7=4+8,1,4+4=0+8,1,4+7=3+8,1,0+4=4,0,3+7=2+8,1,4+4=0+8,1,2+7=1+8,1,0+4=4,0,1+7=0+8,1,4+4=0+8,1,A(7,4),插补运算过程,.,28,0JRX、JRY、mXeJVX、YeJVY,开始,JVX+JRXJVY+JRY,JVX+JRXJRXJVY+JRYJRY,X溢出一个脉冲或y溢出一个脉冲,m1m,m2n？,结束,N,N,N,JVX+JRX1JRXJVY+JRY1JRY,.,29,数字积分法的圆弧插补,数学模型,假定加工工件轮廓的一部分是X-Y坐标系中一段圆弧AB，位于第一象限，逆时针走向。圆弧起点A(,)，终点为B(,)，半径为R，圆心在原点(0，0)。加工时沿弧切线方向的进给速度V恒定,设圆弧AB上任一动点P(,)，其切线方向的进给速度V可分解为水平方向速度和垂直方向速度，即,由相似三角形可得：,（此处所用变量均为标量）,.,30,对于NR1，Y为正向进给，X为负向进给,.,31,开始,0JRX、JRY、JMXiJVX、YiJVY,JRY+JVY,JRX+JVX,JVX+JRX1?,JVY+JRY1?,JRY+JVYJRY,JRX+JVXJRX,JRY+JVY1JRY,JRX+JVX1JRX,x向进给,y向进给,JY1JYJVX+1JVX,JX1JXJVY1JVY,Y到终点?,X到终点?,Y停止运算,X停止运算,结束,Y,Y,Y,Y,N,N,N,N,NR1插补流程图,.,32,插补实例,用数字积分法插补第一象限NR1,逆圆时的圆弧AB，起点为A(6，0)，终点为B(0，6)，圆心在原点，半径为R6,解：插补开始时，JVX=Y0=0，JVY=X0=6，JRX=JRY=0。为简便起见，设寄存器为三位，容量为238,运算次数,Y坐标积分器,JVY,Xi,JRY,JVY+JRY,JY,X坐标积分器,JVX,Yi,JRX,JVX+JRX,JX,(0,6),(6,0),0,6,0,0,0,6,0,0,6,1,6+0=6,0,6,0,0+0=0,0,6,6,2,6+6=4+8,1,5,0+0=0,0,6,6,1,3,6+4=2+8,1,4,1+0=1,0,6,6,2,4,6+2=0+8,1,3,2+1=3,0,6,6,3,Y(),X(),.,33,运算次数,Y坐标积分器,JVY,Xi,JRY,JVY+JRY,Y(),JY,X坐标积分器,JVX,Yi,JRX,JVX+JRX,X(),JX,(0,6),(6,0),4,6+2=0+8,1,3,2+1=3,0,6,6,3,6+0=6,0,3,3+3=6,0,6,5,6,3,6,6+6=4+8,1,2,3+6=1+8,1,5,5,4,7,5+4=1+8,1,1,4+1=5,0,5,5,5,8,5+1=6,0,1,5+5=2+8,1,4,4,5,9,4+6=2+8,1,0,5+2=7,0,4,4,6,10,6+7=5+8,1,3,6,6+5=3+8,1,2,6,6+3=1+8,1,1,6,6+1=7,0,1,6,6+7=5+8,1,0,6,Y轴结束,X轴结束,11,12,13,14,15,NR1插补,.,34,直线插补时不论被积函数有多大，对于n位寄存器。必须累加2n次才能到达终点。因此可以用一容量为2n，的寄存器当计数器，来统计累加的次数。可以用加1计数器，也可以用减1计数器。用加1计数器时，首先将计数器清零，运算过程中每来一个累加脉冲t就加1。当计数器满2n时表明运算完成。采用减1计数器时，运算前把总运算次数2n送入计数器，每运算一次，就减去1。当计数器减为0时，表明运算完成。圆弧插补的终点判断不能象直线插补那样由累加次数m来决定，一般采用两个终点判别计数器分别累计两坐标的进给脉冲数。在插补运算中，每产生一个X或Y，就使对应计数器减1。若某一个计数器先减到零，就停止该轴的溢出脉冲，而插补运算仍继续进行，直到另一计数器也减至零时才到达终点，插补运算结束。,数字积分法的终点判断,.,35,左移规格化,1直线插补的左移规格化,产生的原因（解决的问题）,积分器作直线插补时，不论各段程序的被积函数大小，都必须经过m2n次累加运算才能到达终点。这样各个坐标溢出脉冲的速度受被积函数的大小影响。被积函数愈大，溢出脉冲速度愈快，因而机床的进给速度也愈快；反之，被积函数愈小，速度愈低，机床的进给速度愈慢。即加工尺寸大，走刀快，加工尺寸小，走刀慢。所以各程序段的进给速度是不一致的，这将影响加工的表面质量，特别是行程短的程序段，生产效率低,控制积分器的溢出速度的方法左移规格化,.,36,非规格化数,规格化数,规格化数累加一次必有一次溢出，而非规格化的数，必须作两次以上累加才有一次溢出。,为了使每个程序段积分的溢出速度大致均匀，在直线插补时必须把寄存器中的数Xe、Ye同时左移，直到JVX、JVY中有一个数是规格化数为止。同时左移，意味着把X、Y两方向的脉冲分配速度扩大同样的倍数，二者数值之比不变，所以直线斜率不变。因为规格化后每累加运算两次必有一次溢出，溢出速度比较均匀，所以加工的效率，加工质量都大为提高。,寄存器,左移规格化法就是将非规格化数左移使之成为规格化数。,.,37,当Xe、Ye左移Q位后（至少使其中的一个成为规格化数），为使各坐标分配的脉冲数最后等于Xe及Ye值，这样作为终点判别的累加次数m必须减少。为使KXe值不变，Xe左移Q位，K应右移Q位，即,只要在JVX、JVY左移的同时，终点判别计数器把“1”信号从最高位输入进行右移来缩短计数长度,方法：,JVX、JVY,Jm,左移3位空位添0,右移3位空位添1,.,38,2圆弧插补的左移规格化,圆弧插补时，也可用左移规格化的方法提高溢出速度和匀化进给速度。但在圆弧插补过程中，被积函数寄存器JVX、JVY中的数随着加工过程的进行不断地修改，可能不断增加，如仍取数码最高位“1”的数称为规格化数，增加的结果可能导致滥出。,为避免溢出，将被积函数寄存器数码次高位为“1”的数称为规格化数，且寄存器容量要大于被加工圆弧半径的二倍。容量之所以要增加是因为规格化数提前一位之故。,左移Q位，相当于坐标X、Y扩大了2Q倍,Y,Y+1,左移Q位后后,.,39,计算机数控软硬结