数控技术使用第四章插补、刀具补偿与速度控制
64页1、第四章 插补,刀具补偿与速度控制,第一节 插补原理与程序设计,一. 插补及其算法,插补的任务就是在一段零件轮廓的起点和终点之间,计算出若干个中间点的坐标值。 直线和圆弧是构成工件轮廓的基本线条,大多数CNC系统都具有直线和圆弧的插补功能。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋线等插补功能。 插补算法归纳为两类:脉冲增量插补算法和数字增量插补算法。,数字增量插补算法,该插补为时间标量插补,分两步进行。首先计算出插补周期内各坐标轴的增量值,称为粗插补;然后再跟据采样得到的实际位置增量计算跟随误差,得到速度指令输出给伺服驱动系统,称为精插补。适用于闭环或半闭环系统。,数字增量插补算法中,粗插补由软件完成,精插补可以由软件,也可以由硬件完成。,精插补由硬件完成:如日本FANUC公司的FANUC3、6,见图41,粗、精插补由软件完成:如美国Allen-Bradley(A-B公司) 的9/260,见图42,二. 脉冲增量插补,(一)逐点比较法 1 直线插补算法 如图43,若点P正好位于直线OA上,则:,定义偏差函数(偏差判别式):,结论:F=0, 加工点P落在直线OA上 F0, 加工点P落在直线OA上方
2、 F0, 加工点P落在直线OA下方,逐点比较法直线插补,每进一步需要四个节拍: 1,偏差判别; 2,坐标进给; 3, 偏差计算; 4, 终点判别,以上第一象限的结论适用于其他象限,具体进给脉冲分配方向及沿哪个轴分配。其规律如下,2 直线插补程序设计 需要进行的计算: (1)向X坐标发送脉冲后新偏差值:,(2)向Y坐标发送脉冲后新偏差值:,(3)向X坐标发送脉冲后终点判别:,(4)向Y坐标发送脉冲后终点判别:,插补前将坐标数据符号与数据本体分离,用数据本体进行插补计算,由数据符号确定坐标进给方向。,插补工作寄存器:,FR:偏差函数寄存器 LR:X坐标偏差函数递推项寄存器,存放(Ye) MR:Y坐标偏差函数递推项寄存器,存放Xe LC: X坐标终点判别寄存器,存放X坐标应输出的脉冲总数 MC:Y坐标终点判别寄存器,存放Y坐标应输出的脉冲总数 RL: X坐标进给方向寄存器,存放X坐标数据的符号 RM:Y坐标进给方向寄存器,存放Y坐标数据的符号,标志单元,FLAG0:进给坐标标志,X“0”; Y“1” FLAG1:坐标交换标志,坐标交换“1”;不坐标交换“0” FLAGL:X坐标插补完成标志,
3、未完成“0”; 完成“1” FLAGM:Y坐标插补完成标志,未完成“0”; 完成“1”,向Y坐标正方向走一步后,3 逐点比较法圆弧插补算法,偏差函数,加工点在圆弧外测,F0; 加工点在圆弧上,F=0; 加工点在圆弧内测,F=0时向X坐标负方向走一步,当F0时向Y坐标正方向走一步。,向X坐标负方向走一步后,偏差计算,终点判别:(1),采用终点坐标与加工点坐标相比较的方法进行,X坐标到达终点;,Y坐标到达终点;,(2),X,Y坐标应走总步数,,,沿X坐标走一步,,沿Y坐标走一步,,均到0时到达终点。,各象限插补规律如图,NR为逆圆弧,SR为顺圆弧,F=0及F0为判据,插补工作寄存器:,FR:偏差函数寄存器 LR:X坐标偏差函数递推项寄存器 MR:Y坐标偏差函数递推项寄存器 LC: X坐标终点判别寄存器, 存放X坐标应输出的脉冲总数 MC:Y坐标终点判别寄存器, 存放Y坐标应输出的脉冲总数 RL: X坐标进给方向寄存器,存放X坐标数据的符号 RM:Y坐标进给方向寄存器,存放Y坐标数据的符号,4 圆弧插补程序设计,(1)一个象限圆弧插补程序设计,标志单元,FLAG0:进给坐标标志,X“0”;
4、Y“1” FLAG1:坐标交换标志,坐标交换“1”;不坐标交 换“0” FLAGL:X坐标插补完成标志,未完成“0”; 完成“1” FLAGM:Y坐标插补完成标志,未完成“0”; 完成“1”,对于圆弧插补,偏差函数递推增量为变量:,沿X坐标负方向走一步后有:,沿Y坐标正方向走一步后有:,每走一步,先将LR或MR寄存器中的数加2,LR或MR寄存器初值:,LC或MC寄存器应分别预置 和,(2)圆弧插补的自动过象限程序设计 自动过象限程序包括:象限边界处理,过象限判别及数据处理等,象限边界处理:判别数值“0”的符号。 对于逆时针圆弧(G03)其规律( G02 则相反)为:,如果X0 为“0”,那么X0的符号与Y0的符号相反,如果Xe 为“0”,那么Xe的符号与Ye的符号相同,如果Y0 为“0”,那么Y0的符号与X0的符号相同,如果Ye 为“0”,那么Ye的符号与Xe的符号相反,过象限判据:,与 符号相反,或 与 符号相反,表明起点与终点不在同一象限,需要过象 2. 与 、 与 符号相同,表明起点与终点在同一象限,若要过象,则需过四次象限,5 逐点比较法的进给速度,为脉冲当量(mm/脉冲),(
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