轮廓插补原理.ppt

第三章轮廓插补原理,3.1概述3.2逐点比较法3.3数字积分法3.4数据采样法3.5其他插补方法,3.1概述,一、脉冲增量插补法二、数据采样插补法（一）采用软/硬件相配合的两级插补方案（二）采用多个CPU的分布式处理方案（三）采用单台高性能微型计算机方案,概述,插补根据零件轮廓尺寸，结合精度和工艺等方面的要求，在已知刀具中心轨迹转接点之间插入若干个中间点的过程。插补的任务根据进给速度的要求，计算出每一段零件轮廓起点与终点之间所插入中间点的坐标值。,一、脉冲增量插补算法,算法原理通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一定轮廓形状的算法。特点每次插补结果仅产生一个单位的行程增量，以单位脉冲的形式输出给步进电机。算法简单，处理速度快。适合中等精度和速度的数控系统。类型数字脉冲乘法器法、逐点比较法、最小偏差法、数字积分法、比较积分法、目标跟踪法、单步追踪法。,二、数据采样插补算法,算法原理根据数控加工程序编写的进给速度，先将零件轮廓线按插补周期分割为一系列首尾相连的微小直线段，然后输出这些微小直线段对应的位置增量数据，用以控制伺服系统实现坐标进给。特点每次插补程序计算出本周期内各个坐标轴的位置增量，据此求得坐标轴相应的位置，并与采样获得的实际位置比较，获得跟踪误差，反馈给伺服系统控制执行机构带动机床朝误差减小的方向运动。加工速度取决于弧弦误差和伺服动态响应速度。,二、数据采样插补算法,方案（1）采用软/硬件相配合的两级插补方案（2）采用多个CPU的分布式处理方案（3）采用单台高性能微型计算机方案,3.2逐点比较法,算法原理在刀具按照要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减小偏差的方向进给。一、逐点比较法第I象限直线插补二、逐点比较法第I象限逆圆插补三、插补象限和圆弧走向处理四、逐点比较法合成进给速度,逐点比较法插补工作流程,（1）偏差判别（2）坐标进给（3）偏差计算（4）终点判别,一、逐点比较法第I象限直线插补,（一）基本原理终点坐标E（Xe,Ye)，动点坐标N（Xi,Yi)，,当N在直线上时：,当N在直线OE下方时：,当N在直线OE上方时：,偏差判别原则,取偏差函数F=XeYi-XiYe，有以下判断原则：当F=0时，动点N（Xi,Yi)在直线OE上；当F0时，动点N（Xi,Yi)在直线OE上方；当F0,动点N在圆外，向-X方向移动一步；当F=0时，即F=Xi2+Yi2-R2=0,动点N在圆上，约定向-X方向移动一步；当F0时，即F=Xi2+Yi2-R20,动点N在圆内，向+Y方向移动一步；,逆圆弧插补递推计算方法,Fi0，则刀具向-X方向移动一步，新的偏差函数Fi+1=Fi-2Xi+1Fi0，则刀具向+Y方向移动一步，新的偏差函数Fi+1=Fi+2Yi+1,先看P82的最下边,终点判别,（1）总步长法：（2）投影法：（3）终点坐标法：,三、插补象限和圆弧走向处理,任何数控机床都应具备处理不同象限、不同走向曲线的能力。假定“L”表示直线，“SR”表示顺圆，“NR”表示逆圆，脚标数字表示所在象限，第I-IV象限直线记为L1、L2、L3、L4，顺圆记为SR1、SR2、SR3、SR4，逆圆记为NR1、NR2、NR3、NR4。（一）四象限直线插补（二）四象限中圆弧插补（三）圆弧过象限,（一）四象限直线插补,假设在第II象限，起点在原点O（0,0），终点为（-Xe,Ye)。Fi0，则刀具向-X方向移动一步，新的偏差函数Fi+1=Fi-|Ye|Fi|Yi-1|时，取Y轴为长轴，可求出Yi,2.软件实现,由长轴、短轴定义，用直线Y=X和Y=-X将坐标系分为四个区域。直接函数法插补SR1,直接函数法插补NR1,3.误差分析,最大允许误差er与进给速度的关系设er=1m，插补周期Ts=8ms，,（二）一阶近似DDA算法切线法,进给速度为F，插补周期为TS，圆弧半径R，近似步距角=FTs/R动点坐标位置增量，最终结果P109（3-84）,（三）二阶近似DDA算法割线法,一阶近似DDA方法的推广，进一步提高轮廓插补精度。引入了sin和cos的二阶泰勒级数展开式，增量表达式变为：P110,顺圆,逆圆,五、终点判别,利用当前插补点（Xi,Yi）与该轮廓段终点（Xe,Ye）之间的距离判断是否抵达终点最为简单。设插补动点与轮廓终点之间的距离为Si，判断条件为,P3-7例题3,六、粗插补与精插补,（一）粗插补,（二）精插补,根据粗插补计算的一系列微小线段，在给出的相邻两个