第三章 数控系统的硬件与软件.pptVIP

*3.1CNC装置的硬件结构3.2CNC装置的软件结构3.3插补原理与算法3.4刀具补偿原理3.5速度与加减速控制3.6数控机床参数3.5.1概述任何一个数控机床，都要求能够对进给速度进行控制。为什么要控制进给速度直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度对于不同材料的零件，需根据切削速度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，选择合适的进给速度。间接影响刀具和机床的寿命和生产效率。要求足够的速度范围和灵活的指定方法在进给过程中，还可能发生各种不能确定或没有意料到的情况，需要随时改变进给速度，还应有操作者可以手动调节进给速度的功能。启动快而不失步，停止位置准确而不超程必须按一定规律完成升速和降速的过程在加工过程中，由于进给状态的变化，如起动、升速、降速和停止，为了防止产生冲击、失步、超程或振荡等，保证运动平稳。3.5速度和加减速控制3.5.2开环CNC系统进给速度及加减速控制进给速度控制方法和所采用的插补算法有关。在开环CNC系统中，多用脉冲增量插补算法各坐标的进给速度是通过控制向步进电机发出脉冲的频率来实现的一、进给速度控制根据程编的进给速度值来确定脉冲源频率。进给速度F与脉冲源频率f之间关系为式中δ—为脉冲当量(mm/脉冲)；f—脉冲源频率(Hz)；F—进给速度(mm/min)。3.5速度和加减速控制1.程序计时法利用调用延时子程序的方法来实现速度控制。根据要求的进给速度F，求出与之对应的脉冲频率f，再计算出两个进给脉冲的时间间隔（插补周期）在控制软件中，只要控制两个脉冲的间隔时间，就可以方便地实现速度控制。这一间隔时间，通常由插补运算时间tch和程序计时时间tj两部分组成一般插补运算时间是固定的，只要改变程序计时时间就可控制进给速度的快慢。程序计时时间可用空运转循环来实现。3.5速度和加减速控制例4-5已知系统脉冲当量δ＝0.01mm/脉冲，进给速度F＝300mm/min，插补运算时间tch＝0.1ms，延时子程序延时时间为ty＝0.1ms，求延时子程序循环次数。脉冲源频率插补周期程序计时时间tj＝T－tch＝1.9(ms)循环次数n=tj/ty＝19程序计时法比较简单，但占用CPU时间较长，适合于较简单的控制过程。3.5速度和加减速控制2.时钟中断法采用一变频振荡器，根据程编速度F，经译码控制变频振荡器，发出一定频率的脉冲作为中断请求信号，在中断服务程序中完成插补与输出。采用可编程定时器、计数器代替变频振荡器，此法增加硬件成本，应用少。3.5速度和加减速控制二、加减速控制目的：为了是电机正常启动、运行和停止。步进电机开环控制系统中，运行速度都需要有一个加速-恒速-减速-低恒速-停止的过程。方法：改变输入脉冲的时间间隔，加速时是脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐稀疏。3.5速度和加减速控制3.5.3闭环(或半闭环)进给速度及加减速控制一、速度控制速度控制的任务是确定一个插补周期的轮廓步长，即一个插补周期T内的位移量。式中F—程编给出的合成进给速度（mm/min）；T—插补周期（ms）；ΔL—每个插补周期内直线段的长度（μm）。以上是稳定状态下的进给速度处理关系。当机床起动、停止或加工过程中改变进给速度时，系统应自动进行加减速处理。3.5速度和加减速控制二、加减速控制自动加减速处理常用指数加减速或直线加减速规律进行。加减速控制一般采用软件来实现。加速匀速减速Vc指数加减速t1t2V(t)tV(t)O直线加减速tAB加速匀速减速3.5速度和加减速控制闭环（或半闭环）加减速控制有较大灵活性，可放在插补前，也可放在插补后。前加减速控制：放在插补前进行，仅对合成速度F控制，不影响插补输出的位置精度，但要预测减速点，计算量大。后加减速控制：放在插补后进行，对各运动轴分别进行加减速控制，不需预测减速点，但各轴的合成位置可能不准确。3.5速度和加减速控制1.前加减速控制稳定速度和瞬时速度稳定速度：系统处于稳定进给状态时，每插补一次(一个插补周期)的进给量。稳定速度的计算公式：