插补原理,速度控制

2012.05，西南石油大学机电工程学院，数值控制技术，第2，4章插补原理，刀补偿原理和速度控制，第4-1插补原理4-2刀具半径补偿4-3速度和加速度控制，第3，输入，预处理，插补，位置控制，电动机插值的定义是根据给定轨迹方程(直线、弧或父函数)和已知点坐标(起点、终点、中心点坐标)计算中点坐标的过程。y，“数据点精细化”，插值是整个CNC系统控制软件的核心。插补直接影响了数控机床的实时插补速度对系统的控制速度插补计算精度，影响了整个CNC系统的精度。6，2 .实现插值的方法：硬件插值、软件插值、硬件和软件插值、3 .插值法、脉冲增量插值法数字增量插值法、逐点比较法数字积分法、时间分割法、(用于开环系统)、(用于闭环系统)、(用于DDA方法扩展、插值原理、7，1)。逐点比较方法基本原则：当挑库对象沿给定轨迹移动时，将每个阶段(脉冲当量)与指定轨迹进行比较，以根据比较的结果(偏差)确定下一阶段移动的方向(在给定轨迹方向接近)。特征：运算直观，插值误差最大，输出脉冲均匀，X，Y，O，脉冲增量插值，8，进给方向判别F0时在X方向上第一步，OA下m为F0，通过点到点比较方法插补时为9，如果M(Xi，Yi)在弧内，则为F0；如果进给方向确定为F0-X方向上的单步接近F0，则y方向上的单步接近，确定偏差，逐点比较方法圆弧插补，15，fi，i0新加工点坐标为：Xi 1=Xi-1，Yi 1根据偏差公式，逐点比较法圆弧插补，16，逐点比较法圆弧插补示例，逐点比较法圆弧插补，17，逐点比较法圆弧插补，18，4象限圆弧插补进给方向偏差等于0进给，偏差小于0圆外进给，逐点比较方法圆弧插补，19，4象限圆弧插补计算表，v刀具进给率；N-插值周期数；f插值脉冲的频率。因此，刀具进给速度为插值时钟频率f和x轴角度，22，也称为数字差分分析DDA(digital differential analyzer)，数字积分法是基于数字积分器创建的插值算法。数字积分法的优点是多坐标联动易于实现，二次曲线、二次曲线的插补更容易实现，运算速度快，应用范围广。特征：快速运算，均匀脉冲分配，轻松多坐标联动，数字积分插值，23，1，数字积分方法的工作原理，t0，tn中函数的有限整数是该区间函数的面积。如果t=0开始，则从变量t中获取的一系列等间距值为t，如果t有足够的时间，则可用t=1，即脉冲等效，则数字积分法插值，24，函数的积分运算是变量的累积运算，如果时间足够，则为变量的累积运算，和：累积函数寄存器JR:累积寄存器，数字积分器的工作方式，数字积分法插值，积分值=溢出脉冲积分剩馀，25，2，数字积分法直线插值，数字积分法直线插值，26，t作为时间脉冲间隔(t=1)，选择k时的每个增量x使每个轴分配一个脉冲(每个增量仅移动一个脉冲当量)。也就是说，如果Xe和Ye的最大允许值受寄存器容量限制，寄存器的字符长度为n，则Xe和Ye的最大允许值为：2N-1，数字积分方法直线插值，27，要满足，n为累积，注意：t=1，数字积分方法直线插值，28，实现直线插值的积分器，乘积函数寄存器的函数值必须为xe/2N和ye/2N，但累积溢出、方块图、数位积分直线插补、29、数位积分直线插补、30、数位积分直线插补范例已设定为处理直线OA、起始O(0，0)、结束A(5，2)。如果求和函数寄存器JV、剩余寄存器JR和结束计数器JE的容量是3位二进制寄存器，则将n=23=8的累积计数相加，将以前的JE、JRx、JRy全部插补为0。数值积分方法线性插值，31，数值积分方法线性插值过程(前5步)，数字积分方法线性插值，32，3，数字积分方法圆弧插值，1象限逆圆插值，图中的参数具有以下类似关系，公式控制，设置，数值积分插值控制脉冲，1，-1，数字积分圆弧插补块，数字积分直线插补法圆弧插补，34，数字积分直线插补法与圆弧插补法的区别，数字积分法圆弧插补，35，第一象限逆圆弧插补计算示例，残差寄存器容量最小为3个字符，因此n 端点判别总步数为：|Xe-X0| |Ye-Y0|=10，数字积分方法圆弧插补，36，数字积分方法圆弧插补，37，数字积分插值的端点判别，线性插值端点判别：对于n位寄存器，确定端点圆弧插补可以使用两个端点判别计数器累计两个坐标的进给脉冲数，也可以使用一个端点判别计数器累计两个坐标。38，硬件数值积分插值的合成进给率，如果X，Y坐标分量小于2n-1的X，Y值，则X坐标方向的平均进给率为X/2n，Y坐标方向的平均进给率为Y/2n，相应合成的轮廓进给率为，合成的轮廓进给率为，39，根据进给率(f命令)，这些较小的直线段将给定轨迹分割为与每个插值循环TS相对应的进给率(轮廓步长或进给步长 l)。每个TS计算下一个插值点的命令位置，下一个周期每个坐标的进给位移增量( x， y)。CNC设备按给定的取样周期位置控制周期(TC)对每个坐标的实际位置进行取样，并将其与命令位置进行比较以产生位置跟随错误，从而控制伺服系统。数据采样插值方法，41，典型时间分割插值算法将加工直线或圆弧所需的时间划分为多个相等的间隔，称为单位间隔和插件循环。插值周期t内的合成进给f称为一次插值进给。如果进给率v的单位为mm/min，内插循环t的单位为ms，内插进给单位为m，则1次内插进给：例如，Fanuc 7m系统将f设定为程式设计中的给定速度指令(mm/min)。插值周期t为8毫秒。f是插值周期的进给量(m)。数据采样插值方法，42，时间分段插值算法需要解决的主要问题插值周期t的选择插值周期中每个轴进给的计算，插值周期t的选择，1，插值周期t与插值时间的关系插值周期t比完成插值操作时间不同的实时操作(插值和位置误差计算、显示、监视、I/O处理)所需的时间总和不同的话，一般插值周期必须是采样周期的整数倍。数据采样插值方法，43，3，插值周期与精度，速度的关系直线插值中，插值形成的每个直线段与给定直线一致，不发生轨迹误差。插补圆弧时，通常使用内接弦或内外平均弦逼近圆弧，这种逼近可能会导致轨迹错误。最大半径误差eR与步长角度的关系eR=R(1-cos(/2)最大半径误差：如果eR=(FT)2/8R指定了R、F和eR，则T=(8ReR)1插值计算过程(1)插值准备主要计算轮廓步长及其坐标增量。(2)插值计算实时计算每个插值周期的插值(移动点)坐标值。2.实用插值算法(原理：简单算法、快速计算、小插值错误、高精度)(1)直接函数方法插值准备：插值计算：(2)进给率方法(扩展DDA方法)插值准备3360步长系数插值计算：46，直线函数法(弦线法)、上等人都不知道，很难用简单的方法解决，用近似计算代替和时为48，2。扩展DDA方法数据采样插值将DDA的切线近似更改为割线近似。特别是，在插值循环t内，轮廓步骤l的坐标分量Xi和yi通过右图导出。其中，新加工点Ai的坐标位置特性计算简单、快速、精度高。49，4.2共切，1 .刀具补偿的类型刀具长度补偿，例如钻头、车削刀具半径补偿(例如铣削刀具)、2。运行刀具补偿时为刀具补偿创建刀具补偿的刀具补偿，撤消刀具补偿，50，轮廓加工时，刀具中心轨迹始终相对于零件轮廓偏移刀具半径值。此偏移称为刀具半径补偿量。刀具半径补偿(刀补偿):根据零件轮廓和刀具半径值计算刀具中心的运动轨迹，作为插值计算的基础。，内部轮廓加工，刀具将半径值切削到零件内部，刀具将半径值切削到零件外部，51，(1)角色(2)命令G41，G42，G40，刀具半径补偿，52，(3)刀具半径补偿种类：B() 直线切换为c功能刀具半径补偿，刀具半径补偿，54，直线切换为c功能刀具半径补偿，P1，P2，P3 .程序段第一阶段：读取P1，解码BS km是P1的刀具中心轨迹cs第二阶段.刀具半径补偿，55，C函数刀具半径补偿，(2) NC程序设计轨迹开关布线直线和直线弧弧和弧，(3) NC程序设计轨迹转换类型短伸长插入，56，C函数补偿的多种转换情况：短平移，伸长转换，插入转换，57， 59、C功能刀具半径补偿、插入、180270，60、C功能刀具半径补偿、61、切削过程中刀具半径补偿过程分为三个阶段。 (1)刀具补偿生成(2)刀具补偿(3)刀具补偿，C功能刀具半径补偿，62，3部分进给速度和减速控制，开环CNC系统的进给速度和减速控制输出脉冲频率控制进给速度。一般方法：(1)程序计时方法(软件延迟方法)(2)时钟中断方法、63、进给率控制原理、在CNC系统中实现加速度控制更多的软件、软件实现减速控制在插值之前执行，这称为前端减速控制。加速和减速控制在合成速度方面尤为明显，在不影响实际插值输出的位置精度的情况下，进行了大量预测操作计算的插值后。然后减速控制分别在各个运动大陆进行减速控制，不能具体预测，但实际上可能不准确。64、(a)前加速和减速控制1。稳定和瞬时速度、稳定速度、瞬时速度表示每个插值周期中系统的进给速度。当系统处于稳定进给状态时，如果系统处于加速状态，如果系统处于加速状态，则为，65，2。线性加速度加工机器启动时，或在停止或切削过程中变更进给率时，会自动执行线性加速度处理。减速速度分为快速进给和切削进给两部分，并预设为机械参数。如果系统加速到f所需的时间为t，则加法(减法)速度为加速处理。即，每加速度瞬时速度为，66，端点判别处理：直线插补时从刀具中心到程序段端点距离(Si)的计算圆弧插补时的Si计算，67，(2)后的减速控制1。直线减速控制算法加速过程：