第四章 计算机数字程序控制技术071017课件.ppt

Institute of Advanced Manufacture Engineering of ZheJiang University * Institute of Manufacture Engineering of Zhejiang Universitiy 《计算机数字控制技术》 第四讲 计算机数字程序控制技术 主讲： 王 文 * 数字程序控制基本原理 4.1 逐点比较法直线插补 4.2 逐点比较法圆弧插补 4.3 其它插补算法 4.4 主 要 内 容 步进电机控制技术 4.5 4.1.1 引言 4.1.2 数字程序控制原理 4.1.3 数字程序控制方式 4.1、数字程序控制基本原理 4.1、数字程序控制基本原理 4.1.1 引言 数字程序控制：计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作 。 应用：车、铣、加工中心、线切割、焊接、气割等各类数字控制机床。 世界上第一台数控机床由MIT于1952年发明。 数控的发展 NC (Numerical Control) CNC (Computer Numerical Control) MNC (Micro-computer Numerical Control) Open-CNC (Open-architecture Computer Numerical Control) Soft-CNC (Software Computer Numerical Control) 数控系统组成：输入装置＋输出装置＋控制器＋插补器 4.1、数字程序控制基本原理 4.1.2 数字程序控制原理 对于图4-1，用计算机在绘图仪或加工中心上重现： 将曲线分成若干段，用 直线或圆弧取代。 确定各分段点的坐标值。 确定各段的插补方式以 及线段的起点和终点。 将插补运算中定出的各中 间点，以脉冲信号形式 控制x、y方向上步进。 图4-1 曲线分段 4.1、数字程序控制基本原理 图4-2是一段用折线逼近直线的插补线段，其中 代表该线段的起点坐标值。 代表终点的坐标值，则x方向和y方向应移动的总步数 和 为 图4-2 直线分段逼近处理 4.1、数字程序控制基本原理 4.1.3 数字程序控制方式 点位控制（Point To Point,PTP） 只控制终止点坐标，不要求中间轨迹。如：钻床、镗床、冲床等 直线切削控制 控制终止点坐标＋某一直角坐标轴。如：铣床、车床、磨床、加工中心 轮廓切削控制（Continuous Path,CP） 控制刀具沿工件轮廓曲线运动，并完成形状加工。如：铣床、车床、磨床、加工中心、复杂齿轮加工机床等。 开环数字程序控制与闭环数字程序控制 4.2、逐点比较法直线插补 4.2.1 引言 4.2.2 直线插补计算原理 4.2.3 终点判别方法 4.2.4 四象限的偏差判别及进给方向 4.2.5 直线插补程序流程 4.2、逐点比较法直线插补 4.2.1 引言 插补的定义 根据给定的数学函数，诸如线性函数、圆函数或高次函数，在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间确定中间点的方法。常用的基本线条有直线、圆弧、抛物线和螺旋线。 常用的插补方法 逐点比较法、数字积分插补法和数据采样插补计算法。 逐点比较法原理 画笔或刀具每移动一步，就进行一次偏差计算和判别。然后根据偏差的大小确定下一步的移动方向，使画笔或刀具始终紧靠理想线型运动，即”一点一比较，一步步逼近”。 4.2、逐点比较法直线插补 4.2.2 直线插补计算原理 设如图4-3所示直线OP，将加工起点预先调整到坐标原点，以不超过一步（一个脉冲当量）的误差，沿直线OP进给到终点 。直线上任一加工点 满足关系： 即 图4-3直线插补判别函数区域图 4.2、逐点比较法直线插补 若 点在直线OP的下方, 则 若 点在直线OP的上方（或直线上）, 则 取直线加工的偏差函数 为 偏差函数是两组乘积之差，为提高插补 速度，需简化，以简单的运算代替。 图4-3直线插补区域图 4.2、逐点比较法直线插补 将 记为F，当加工点落在OP上方时,显然 ,下一步应向+X方向进给一步而到达 点，可令 点的新偏差为 由式 可得: F 为进给前的原偏差 ； 为已知终点坐标值 当加工点落在