数控车床的进给速度和加减速控制ppt课件

.数控技术、第四章计算机数控系统、第四节进给速度和加减速控制、数控机床进给速度f指令值与加工精度、表面粗糙度和生产率密切相关。对于不同轮廓尺寸、不同材料和不同技术要求的零件，对切削进给速度有不同的要求。一般来说，要求进给速度稳定，有一定的调速范围，启动快，停止准确。两个进给速度单位：毫米/分钟；mm/r .前者有一个手动放大开关，其F值以%表示。虽然后者用于螺纹加工，但它必须与主轴速度相关，因为安装了与主轴同步的主轴脉冲发生器。数控系统通过控制插补速度来控制速度。进给速度的处理通常可分为两部分：进给速度计算和进给速度调节(或控制)，而进给速度计算因不同的数控系统而异。在开环系统中，通过控制输出到步进电机的脉冲频率来实现坐标轴的运动速度。每次输出脉冲时，步进电机旋转一定角度，驱动坐标轴进给一段距离，即mm/脉冲(脉冲当量)。插补程序根据零件轮廓尺寸和F指令值给每个坐标轴分配一个脉冲序列，其中脉冲数提供位置指令值，脉冲频率决定坐标轴的进给速度。双轴联动各坐标轴的进给速度：为了保证稳定的进给速度，需要选择合适的插补算法并采取稳速措施。对于闭环和半闭环系统，当在该系统中使用数据采样插值方法时，轮廓曲线根据编程的f值，即迭代周期轮廓子步长方法的进给量，被分成插值周期。速度计算的任务是：直线时，计算各坐标轴插补周期的步长；圆弧时，计算步距分布系数(角步距)。(1)线性插补速度计算线性插补速度表用于向插补程序提供同一插补周期内各坐标轴的运动步长。插值周期的步长为：其中：由F编程给出的合成速度(mm/min)，t插值周期(ms)，l每个插值周期的子段的长度(m)，以及插值周期中x轴和y轴的步长为：其中是直线和x轴之间的角度，(2)圆弧插补的速度计算任务是计算步长分布系数。坐标轴一个插补周期的步长为：其中：R圆弧半径(mm)ii-1与jj-1圆心相对于i-1点的坐标值(mm)I-1点连线与x轴的夹角(圆弧某点的切线方向， 即进给速度方向和x轴之间的角度)步长分布系数和圆弧上的点的值的乘积可以确定下一个插值周期的进给步长。 数控系统进给速度控制：软件控制采用程序计时法(程序延时法)。软件和接口控制采用时钟中断法和v/L积分器法(适用于DDA中的恒速控制或扩展DDA插补)。程序计时法(程序延迟法)的过程是：(1)计算每次插值操作所用的时间；(2)从给定的F值计算相应的进给脉冲间隔时间；(3)从进给脉冲间隔时间中减去插补运算时间，得到每次插补运算后的等待时间，通过软件实现定时等待。为了使进给速度可调，根据基本计时单元设计了延时子程序，在调用该子程序之前，先计算基本计时单元的等待时间倍数，从而可以用不同的周期时间实现不同速度的控制。程序计时法主要用于点对点和直线控制系统，系统采用数字脉冲增量法。不同的怠速运行时间对应不同的进给速度。该系统控制的进给速度可分为速度准备框的内容包括根据指令速度预先计算减速距离，并将其放入相应的单元。在速度控制箱中，输入速度控制字和速度标志FK(当前速度控制值)、FK0(常数值)和FK1(低值)。这个速度控制子程序的主要功能是给出“当前速度值”,以实现加速、减速、恒速和低速控制。位置计算是计算移动过程中的当前位置，从而确定位移是否达到减速点和低速点，并给出相应的标记。如果GD=10，则达到减速点，而GD=01，则达到低速点。时钟中断方法根据由程序计时方法计算的频率f预设适当的实时时钟，从而产生频率为f的计时中断。每当中央处理器接收到中断信号时，它执行插值操作并发出馈送脉冲。这类似于硬件插值。在每个中断都经过常规的中断处理后，它再次调用一个插值子程序来转换到插值操作。当速度很高时，CPU时间非常紧张，这种方法不适用于给定速度为每分钟毫米的系统。时钟中断方法只需要一个时钟频率，并使用软件控制每个时钟周期的插值次数，以达到控制进给速度的目的。进给速度可以用毫米/分钟给出。首先，应该合理选择唯一的时钟频率。选择的原则是满足最高插补进给速度的要求。考虑到计算机转换的便利性，Fp采用特殊的速度，因此在该速度下，每个时钟周期执行一次插值。此外，还需要进行速度转换：如果实际给定进给速度是Fp的整数倍，则表示每次中断的插补次数；如果给定的进给速度不是Fp的整数倍，包括大于和小于Fp的两种情况，则可以累加和计算余数。对于大于Fp的情况，当发生溢出时，应执行额外的插值操作。对于小于Fp的情况，只有在重复中断累积后发生溢出时，才应执行插值操作。余数处理程序的框图如图所示。上述进给速度控制方法基本上适用于数字脉冲增量插补的数控系统。采用数据采样的数控系统的加减速控制大多通过采样软件来实现，从而使系统的速度控制更加灵活方便。前加减速控制：加减速控制可以在插补前进行。后加减速控制：可在插补后进行加减速控制。(1)前加速和减速控制前加速和减速控制用于控制编程的F指令值，即合成速度。首先，必须计算稳定速度Fs和瞬时速度F1。稳定速度是当系统处于恒定进给状态时，在一个内插周期中每个内插的进给量。实际上，它是在每个插值周期T(毫秒)内编程给定f值的进给量(毫米/分钟)。考虑到调速的方便，设置了快速切削进给的放大开关，其速度系数设置为k (%)，可用Fs的计算公式为：稳定速度计算完成后，进行限速检查。如果稳定速度超过参数设定的最大速度，最大速度限制应作为稳定速度。瞬时速度是系统每个插补周期的实际进给。当系统处于恒定进给状态时，瞬时速度fi=fs当系统处于加速状态时，瞬时速度FiFs；(1)线性加减速当数控设备在加工过程中启动、停止或改变进给速度时，系