数控机床与维护 作者 任级三 孙承辉第3章 3章3节.ppt

第三节 数控系统运算方法 一、点位/直线切削控制原理 点位控制机床只控制机床移动部件的终点位置，而不管移动所走的轨迹如何，可以一个坐标移动，也可以二坐标同时移动，在移动过程中不进行切削。这类控制称点位控制。 ? ⒈ 点位/直线切削控制系统的结构 如图3-15是点位控制系统的结构框图 图3-15 点位控制系统的结构框图 ⒉ 位置计算与比较的实现 位置计算与比较，是将刀具相对于工件的位置或偏移量与程序中给定的位置或移动量相比较，适时地发出降速信号或停止信号。 位置计算与比较的软件控制流程如图3-16所示。 如图3-16所示 位置计算与比较的软件控制流程 第三节 数控系统运算方法 ⑴ 减法计数 在位置计数器中预置给定的位移量，坐标移动时进行减法计数。在接近目标点之前，计数值与预定的数值进行比较，符合时发出降速指令，到达目标点时发出停止进给信号。 ⑵ 比较计算 将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数器从零开始进行加法计数，二者相比较，当计数值与给定值相符合时停止进给。 二、轮廓控制切削原理 在机床上进行加工的零件，不管形状多么复杂，其轮廓大部分由直线和圆弧这种简单、基本的曲线构成。若加工的轮廓由其他二次曲线或高次曲线组成，也可以采用一小段直线或圆弧来拟合，只要小线段足够小，足够密就可满足加工精度要求。从本质上讲圆弧也可通过小段直线拟合而成 。 ⒈ 逐点比较法 逐点比较法常用于开环控制系统，其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，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电动机拖动机床，其进给是步进式的，插补器控制机床各个坐标，每走一步都要完成四个工作节拍，如图3-17所示 图3-17 逐点比较法的工作节拍 第三节 数控系统运算方法 ⑴ 逐点比较法直线插补原理 1）偏差判别 设P（xi，yi）为加工动点，则：若P位于该加工直线上，有 xeyi－xiye＝0若P位于该直线上方，有 xeyi－xiye0若P位于该直线下方，有 xeyi－xiye0 由此，可取偏差判别函数为Fi Fi ＝ xeyi-1－xi+1ye 2）坐标进给 坐标进给是使偏差向缩小的方向运动。 当Fi0时，在X的正向进给一步，使点接近直线OE； 当Fi 0时，在Y的正向进给一步，使点接近直线OE； 当Fi =0时，通常是按X的正向进给一 处理。 3）偏差计算 通常采用递推公式进行计算，即新加工点的偏差可用前一加工点的偏差推算出来。 而起点是给定直线上的点，即F0=0。这样所有加工点的偏差都可以从起点开始一步步推算出来。 4）终点判别 ： 终点判别的方法一般有两种: ①设X、Y两坐标所要走的总步数为Σ，当x或y每进给一步时，均进行Σ－1计算，当Σ减止零时即到终点，停止插补。 ②另一种是比较︱xe︱和︱ye︱的大小，取其大者为Σ，当沿该方向进给一步时，进行Σ－1计算，直至Σ=0时停止插补。 ⑵ 逐点比较法圆弧插补原理 根据加工偏差确定加工点相对与规定圆弧的位置，以决定进给方向。 2）坐标进给 控制电动机向判定的方向进给一步，以便于加工点逼近规定的圆弧。 3）偏差与坐标计算 计算进给一步后加工点的加工偏差和坐标值，为下一次判别和计算提供依据。4）终点判别 判断是否到达终点，若已到达终点，则停止插补；若未到达终点，则重复上述过程。 2．数据采样插补 在采用闭环伺服系统的数控系统中，一般用数据采样插补 ⑴ 数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓线分割为每一插补周期的进给段。每一个插补周期，执行一次插补运算，计算出下一个插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量，如△x、△y等，得出下一个插补点的指令位置 ⑵ 数据采样插补算法得出的是进给量，也就是在下一个插补周期中，轮廓线上的进给段在各坐标轴上的分矢量。 计算机定时对坐标的实际位置进行采样，达到消除误差、使实际位置跟随指令位置的目的。 三、数控系统的刀具补偿 数控系统的刀具补偿（简称刀补）功能，用来修正程序规定的值与刀具实际切削成型值之差。 ⒉ 刀具半径补偿 见图3－21 第三节 数控系统运算方法 ⑵