逐点比较插补原理的实现设计报告.doc

目 录 摘要 1 1 设计要求及意义 2 1.1 设计要求 2 1.2 设计意义 2 2 设计原理 3 2.1 硬件原理 3 2.2 圆弧插补 4 3 程序及流程图 7 3.1 程序 7 3.2 流程图 10 4 心得体会 11 参考文献 12 摘 要 圆弧插补的定义是给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具与工件的相对运动，使其按规定的圆弧加工出理想曲面的一种插补方式。它所属的学科是机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；自动化制造系统（三级学科）。 圆弧插补（Circula : Interpolation）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。 数控机床是典型的机电一体化产品，数控技术是高新技术的重要组成部分。采用数控机床，是当前机械制造业技术改造、技术更新的必由之路，是FMC、FMS、及CIMS中不可缺少的基础设备。 直线插补：就是用直线运动的两个轴X和Y共同确定一个点， X直线运动，控制Y的坐标画圆。 数控机床中圆弧插补只能在某平面进行，因此若要在某平面内进行圆弧插补加工，必须用G17、G18、G19指令将该平面设置为当前加工平面，否则将会产生错误警告，空间圆弧曲面的加工，事实上都是转化为一段段的空间直线后平面圆弧而进行的。 关键词：数控机床 圆弧插补 逐步逼近 1 设计要求及意义 1.1 设计要求 设计一个计算机控制步进电机系统，该系统利用PC机的并口输出控制信号，其信号驱动后控制X、Y两个方向的三相步进电机转动，利用逐点比较法插补绘制出各种曲线。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） ，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。使学生从硬件软件的结合上理论联系实际，提高动手能力，从而全面掌握微机的知识。 2 设计原理 2.1 硬件原理 步进电机通对计算机进行控制，进而进行数模转换，由伺服电机驱动电路驱动伺服电机，带动工作台进行逐步比较插补，逐步逼近给定轨迹。 图2-2 两台三相步进电机控制接口示意图 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机三相六拍工作方式输出字表如表2-1所示。 表2-1 步进电机三相六拍工作方式输出字表 x轴步进电机输出字表 Y轴步进电机输出字表 存储地址标号 PA口输出字 存储地址标号 PB口输出字 ADX101H ADY101H ADX203H ADY203H ADX302H ADY303H ADX406H ADY406H ADX504H ADY504H ADX605H ADY605H R2=(Xa–Xn)2+(Ya-Yn)2 （2-2） 由此定义偏差公式为+1＝+1 Fm+1＝ +2 Ym+1 （2-5） （2）终点判断方法 ①设置Nx,NY两个计数器，初值设为|Xe-Xo|,|Ye-Yo|在不同的坐标轴进给时对应的计数器减一，两个计数器均减到零时，到达终点。 ②用一个计数器Nxy,初值设为Nx+NY,无论在哪个坐标轴进给，Nxy计数器减一，计数器减到零时，到达终点。 （3）插补计算过程 圆弧插补计算比直线插补计算过程要多一个环节，即要计算加工瞬时坐标。故圆弧插补计算为五个步骤即偏差判断、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。圆弧插补计算公式和进给方向如表2-2所示。 偏 差 圆弧种类 进给方向 偏差计算 坐标计算 ≥0 SR1、NR2 -Y +1＝-2Ym+1 Xm +1＝Xm Ym +1＝Ym -1 SR3、NR4 +Y NR1、SR4 -x +1＝-2Xm+1 Xm +1＝Xm -1 Ym +1＝Ym NR3、SR2 +x 0 SR1、NR4 +x +1＝+2Xm+1 Xm +1＝Xm +1 Ym +1＝Ym SR3、NR2 -x NR1、SR2 +Y +1＝+2 Ym +1 Xm +1＝Xm Ym +1＝Ym +1 NR3、SR4 -Y 以下为根据表2-2得