第二章 計算機(jī)數(shù)控裝置part3

1、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)CNC TechnologyNumerical Control TechniqueDigit Control Technique第二章 計算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補2.3 數(shù)據(jù)采樣插補2.4 刀具補償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真2v 原理v 刀具半徑補償v 刀具長度補償2.4 刀具補償3v 刀具補償：把零件加工程序中的零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心的運動軌跡。 刀具 ABr刀具半徑補償2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）v 分類：刀具半徑補償和刀具長度補償。 刀具長度補償2.4 刀具補償4 刀補進(jìn)行刀補建立刀補撤銷A D B C

2、xv 刀具補償執(zhí)行過程：刀補建立：刀補建立：從起點出發(fā)沿直線接近零件，并使刀具中心在編程軌跡基礎(chǔ)上伸長或縮短一個刀具半徑。刀補進(jìn)行：刀補進(jìn)行：刀具中心比編程軌跡始終伸長或縮短一個刀具半徑。刀補撤銷：刀補撤銷：刀具沿直線回起點。O E第二章 計算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補2.3 數(shù)據(jù)采樣插補2.4 刀具補償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真5v 原理v 刀具半徑補償v 刀具長度補償2.4.1 刀具半徑補償6 一、B刀補 1）直線直線B刀補：刀補：根據(jù)被加工直線的起點O、終點A和刀具半徑r，計算刀具半徑補償后的刀具中心軌跡OA。2222sincoseeexeeeeee

3、eyeeeeryxxrxrxxyrxyyryryxy v 刀具半徑補償算法：B刀補，C刀補2.4.1 刀具半徑補償7 一、B刀補 2）圓弧圓弧B刀補：刀補：根據(jù)被加工圓弧的圓心O、起點A、終點B和刀具半徑r，計算刀具半徑補償后的刀具中心軌跡ABcossineeexeeeeeyeerxxxrxrxRryyyryryR 2.4.1 刀具半徑補償8 一、B刀補 3)特點特點：讀一段，計算一段，走一段，無法預(yù)計由于刀具半徑所造成的下段加工軌跡對本段加工軌跡的影響。 4)存在問題存在問題：不能實現(xiàn)尖角過渡；不能防止過切現(xiàn)象。ABCAB1AB2CB1B2C2.4.1 刀具半徑補償9 二、C刀補v 控制原理

4、 讀2段，算1段，走1段v 基本軌跡連接形式 直線與直線連接 直線與圓弧連接 圓弧與直線連接 圓弧與圓弧連接v 每種連接形式又分為 伸長型過渡縮短型過渡插入型過渡編程編程軌跡軌跡2.4.1 刀具半徑補償10 伸長型過渡1221cos1coscos rACYOA、AF為編程軌跡1221cos1sinsin rACX2.4.1 刀具半徑補償11 縮短型過渡OA、AF為編程軌跡1221cos1sinsin rACX1221cos1coscos rACY2.4.1 刀具半徑補償12 插入型過渡OA、AF為編程軌跡11sincos rACX11cossin rACY22cossinrCAX22sinco

5、srCAY2.4.1 刀具半徑補償13 C刀補實例第二章 計算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補2.3 數(shù)據(jù)采樣插補2.4 刀具補償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真14v 原理v 刀具半徑補償v 刀具長度補償2.4.2 刀具長度補償15 采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓工件 刀具因磨損換刀2OXZA（XA，ZA）CKIWU1B（XB，ZB）BABABABAZZWXXU補補KBACABACAZZWIXXU（1 1）1 1號刀換為號刀換為2 2號：號：（2 2）2 2號刀換回號刀換回1 1號時，取消刀補：號時，取消刀補：CAABACCAABACWZZWUIXXU補補K 1 1

6、號刀號刀從從B到加工點到加工點A 2 2號刀號刀從從C到到AQ16v 簡答：刀具半徑補償B刀補和C刀補的區(qū)別。v 作圖：C刀補的基本軌跡連接形式。v 簡答：刀具長度補償思想。本節(jié)小結(jié)第二章 計算機(jī)數(shù)控裝置 2.1 基本結(jié)構(gòu) 2.2 脈沖增量插補2.3 數(shù)據(jù)采樣插補2.4 刀具補償2.5 速度控制2.6 MATLAB仿真172.5 CNC裝置的速度控制原理18v 開環(huán)開環(huán)CNC裝置裝置 通過控制輸出脈沖頻率通過控制輸出脈沖頻率來控制進(jìn)給速度來控制進(jìn)給速度o程序延時控制o時鐘中斷控制v 閉環(huán)、半閉環(huán)閉環(huán)、半閉環(huán)CNC裝置裝置o前加減速控制o后加減速控制v 速度控制必要性速度控制必要性 加工工藝要求

7、加工工藝要求 應(yīng)付突發(fā)情況應(yīng)付突發(fā)情況 防止沖擊、失步、防止沖擊、失步、超程或振蕩等超程或振蕩等2.5 CNC裝置的速度控制原理19v 程序延時控制：程序延時控制：根據(jù)給定進(jìn)給速度計算進(jìn)給脈沖間隔時間t，t由插補運算時間t1和延時調(diào)節(jié)時間t2組成，通過改變t2控制進(jìn)給速度。練習(xí)練習(xí)1某數(shù)控機(jī)床插補運算時間t1=0.1ms，脈沖當(dāng)量=0.01mm，若要求進(jìn)給速度v=300mm/min，求延時調(diào)節(jié)時間t2。若延時子程序延時時間t0=0.1ms，求延時子程序循環(huán)次數(shù)。 控制方法簡單控制方法簡單 CPU占用時間長占用時間長2.5 CNC裝置的速度控制原理20v 時鐘中斷控制：時鐘中斷控制：根據(jù)給定進(jìn)給

8、速度計算可編程定時器的定時時間常數(shù)t，每經(jīng)過t時間后向CUP發(fā)出一次中斷信號，進(jìn)行一次插補運算并發(fā)出進(jìn)給脈沖。通過改變定時時間常數(shù)t，來控制中斷請求頻率，從而調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。v 開環(huán)開環(huán)CNC裝置加減裝置加減速控制速控制升速升速恒速恒速降速降速低速低速ft CPU占用時間短占用時間短 實際應(yīng)用性強(qiáng)實際應(yīng)用性強(qiáng)2.5 CNC裝置的速度控制原理21v 前加減速控制與后加減速控制：前加減速控制與后加減速控制：前加減速后加減速后加減速插補器插補器(粗插補)指令速度F精插補F坐標(biāo)位置X,YXYXY前后加減速示意圖前后加減速示意圖 插補前進(jìn)行加減速控制插補前進(jìn)行加減速控制p不影響實際插補輸出的位置精度p計算

9、量大 插補后進(jìn)行加減速控制插補后進(jìn)行加減速控制o計算量小o加、減速過程中會影響位置精度2.5 CNC裝置的速度控制原理22v 前加減速控制：前加減速控制：(1)穩(wěn)定速度穩(wěn)定速度fsq F為編程進(jìn)給速度(mm/min)qT為插補周期(ms)qK為速度系數(shù)(切削進(jìn)給倍率、快速進(jìn)給倍率等)(2)瞬時速度瞬時速度fi ：每個插補周期實際進(jìn)給量60 1000sKFTfmm 控制過程控制過程q穩(wěn)定速度計算q瞬時速度計算q加減速處理q終點判別 2.5 CNC裝置的速度控制原理23v 前加減速控制：前加減速控制：q當(dāng)前當(dāng)前fs小于上一插補周期小于上一插補周期fi 時，減速區(qū)域：時，減速區(qū)域： 當(dāng)瞬時點離終點距

10、離當(dāng)瞬時點離終點距離 時進(jìn)行減速處理時進(jìn)行減速處理 fi+1 =fi-aT 222sf11Sat =a=22a2sfaiSS a為預(yù)先設(shè)定加速度參數(shù)T為插補周期(3)加減速處理加減速處理穩(wěn)定進(jìn)給狀態(tài)：穩(wěn)定進(jìn)給狀態(tài)：fs= fi，加速狀態(tài)：加速狀態(tài)： fsfi，減速狀態(tài)：減速狀態(tài)： fsKLVi =Vi-1+KLVc 輸入速度Vi-1 上一采樣周期輸出速度KL 加減速的速度階躍因子(1)加速過程：加速過程：BAOC(2)加速過渡過程：加速過渡過程：0Vc -Vi-1KLVi =Vc(3)勻速過程：勻速過程：Vi =Vi-1(4)減速過渡過程：減速過渡過程：0Vi-1 -VcKLVi =Vi-1-

11、KLKLKt KLKt 2.5 CNC裝置的速度控制原理27v 后加減速控制：后加減速控制：o指數(shù)加減速控制通過累加公式實現(xiàn)：通過累加公式實現(xiàn)：V(t)VCOBACt誤差寄存器E1/TtVC+-V10()iiCikiiEVVtEVT 1CCCVVVtTtTV t-eV tV te加速時勻速時減速時qEi為第i個采樣周期誤差寄存器E的值qVi為輸出速度28v 數(shù)控裝置的基本機(jī)構(gòu)本章復(fù)習(xí)重點CNC裝置硬件單微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)共享總線型共享存儲器型軟件1.多任務(wù)并行處理2. 實時中斷處理29v 插補方法及其適用范圍本章復(fù)習(xí)重點插補脈沖增量插補(開環(huán)數(shù)控系統(tǒng))逐點比較法DDA法數(shù)據(jù)采樣插補(閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng))直線函數(shù)法擴(kuò)展DDA法30v 逐點比較法(思想及計算)本章復(fù)習(xí)重點30插補結(jié)束插補結(jié)束插補開始插補開始偏差判別偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算偏差計算終點判別終點判別YN插補步驟插補步驟yxL1F0L2L3F0F0F0L4F0F0F0F031v DDA法(思想及計算，左移規(guī)格化及全加載、半加載)本章復(fù)習(xí)重點31第一象限D(zhuǎn)DA逆圓弧插補器第一象限D(zhuǎn)DA直線插補器32v 數(shù)據(jù)采樣插補(思想)本章復(fù)習(xí)重點32 輸出數(shù)字量，而不是脈沖 包括粗插補和精插補 算法核心：算法核心：計算出各坐標(biāo)軸在每個插補周期進(jìn)給量。 常用方法：直線函數(shù)法和擴(kuò)展DDA法33v 刀具補償本章復(fù)習(xí)重點3