第13讲 数控系统插补原理(1)
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插补开放分类:技术数控技术高新技术数控装置根据输入的零件程序的信息,将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化,从而形成要求的轮廓轨迹,这种“数据密化”机能就称为“插补”。
编辑摘要插补- 概述机构按预定的轨迹运动。
一般情况是一致运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程,由数控系统实施地算出各个中间点的坐标。
在数控机床中,刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动,只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。
机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。
也可以说,已知曲线上的某些数据,按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法,也称为“数据点的密化”。
数控装置根据输入的零件程序的信息,将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化,从而形成要求的轮廓轨迹,这种“数据密化”机能就称为“插补”。
插补计算就是数控装置根据输入的基本数据,通过计算,把工件轮廓的形状描述出来,边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲,对应每个脉冲,机床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离,从而将工件加工出所需要轮廓的形状。
插补- 分类1、直线插补直线插补(Llne Interpolation)这是车床上常用的一种插补方式,在此方式中,两点间的插补沿着直线的点群来逼近,沿此直线控制刀具的运动。
一个零件的轮廓往往是多种多样的,有直线,有圆弧,也有可能是任意曲线,样条线等. 数控机床的刀具往往是不能以曲线的实际轮廓去走刀的,而是近似地以若干条很小的直线去走刀,走刀的方向一般是x和y方向. 插补方式有:直线插补,圆弧插补,抛物线插补,样条线插补等所谓直线插补就是只能用于实际轮廓是直线的插补方式(如果不是直线,也可以用逼近的方式把曲线用一段段线段去逼近,从而每一段线段就可以用直线插补了).首先假设在实际轮廓起始点处沿x方向走一小段(一个脉冲当量),发现终点在实际轮廓的下方,则下一条线段沿y方向走一小段,此时如果线段终点还在实际轮廓下方,则继续沿y方向走一小段,直到在实际轮廓上方以后,再向x方向走一小段,依次循环类推.直到到达轮廓终点为止.这样,实际轮廓就由一段段的折线拼接而成,虽然是折线,但是如果我们每一段走刀线段都非常小(在精度允许范围内),那么此段折线和实际轮廓还是可以近似地看成相同的曲线的--------这就是直线插补.2、圆弧插补圆弧插补(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。
数控机床的插补原理及方法1概述在数控加工中,被加工零件的轮廓形状千变万化、形状各异。
数控系统的主要任务,是根据零件数控加工程序中的有关几何形状、轮廓尺寸的数控及其加工指令,计算出数控机床各运动坐标轴的进给方向及位移量,分别驱动各坐标轴产生相互协调的运动,从而使得伺服电机驱动机床工作台或刀架相对主轴(即刀具相对工件)的运动轨迹以一定的精度要求逼近所加工零件的理想外形轮廓尺寸。
2插补的基本概念数控系统的主要作用是控制刀具相对于工件的运动轨迹。
一般根据运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程,有数控系统实时地算出各个中间点的坐标,即“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标,通常把这个过程称为“插补”。
机床伺服系统根据这些坐标值控制各坐标轴协调运动,走出规定的轨迹。
插补工作可以由软件或硬件来实现。
早期的硬件数控系统(NC系统)都采用的数字逻辑电路来完成插补工作,在NC中有一个专门完成插补运算的装置,称为插补器。
现代数控系统(CNC或MNC系统),插补工作一般用软件来完成,或软硬件结合实现插补。
而无论是软件数控还是硬件数控,其插补运算的原理基本相同。
它的作用都是根据给定的信息进行数字计算,在计算过程中不断向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲,使刀具相对于工件按指定的路线移动。
3对插补器的基本要求和插补方法的分类对于硬件插补器的要求如下。
1)插补所需的原始数据较少。
2)有较高的插补精度,插补结果没有累积误差,局部偏差应不超过所允许的误差(一般应小于一个脉冲当量)。
3)沿进给线路,进给速度恒定且符合加工要求。
4)电路简单可靠。
插补器的形式很多,从产生的数学模型分,有一次(直线插补器)、二次(圆、抛物线、双曲线、椭圆)插补器及高次曲线插补器等。
从基本原理分,有数字脉冲乘法器、逐点比较法插补器、数字积分器、比较积分法插补器等。
常用的插补方法有基准脉冲插补法和数据采样插补法两种。
数控插补及刀补原理《数控插补及刀补原理:一场奇妙的机械之旅》嘿,你知道数控插补和刀补是啥玩意儿不?这就像是机械世界里的魔法咒语一样,虽然听起来超级复杂,但要是弄明白了,那可老有趣了。
先说说数控插补吧。
就好比我之前去参观一个工厂,看到一台数控机床在那儿吭哧吭哧地干活儿。
那机床就像一个超级精确的厨师,要做一道特别精细的菜。
数控插补呢,就像是这个厨师心里想的做菜步骤。
比如说,要把一块金属材料加工成一个有弯弯绕绕形状的零件,这可不能随便乱切乱削呀。
数控插补就开始发挥作用了。
它就像在一张超级细密的网格纸上规划路线。
想象一下啊,这个网格纸的小格子小到几乎看不见。
数控系统呢,就像一个聪明的小助手,它要在这个网格纸上找到一条最合适的路径,从零件的起点走到终点,而且还要经过那些设计好的弯弯角角。
就像我在那个工厂看到的,机床的刀具要按照这条规划好的路径一点一点地走,不能偏差一丁点儿,不然做出来的零件就成残次品啦。
这插补有好几种方法呢,像直线插补就比较简单直接,就像我们走路,从一个点笔直地走到另一个点。
但是在机械加工里,哪有那么多直来直往的事儿啊,很多时候需要曲线插补。
这就好比你在公园里散步,走着走着就沿着弯弯的小路走了。
曲线插补就是要让刀具能够沿着那些复杂的曲线形状来加工零件,什么圆弧啊,抛物线啊,都得行。
然后咱们再聊聊刀补。
刀补这个东西啊,就像是给刀具穿上了一件特制的铠甲。
还说回我在工厂看到的那台机床啊,那个刀具虽然看起来很锋利,但是它可不能想怎么切就怎么切。
因为刀具本身是有一定的宽度的呀。
如果不考虑这个宽度,那加工出来的零件尺寸就不对了。
刀补就是来解决这个问题的。
它就像是在告诉机床:“嘿,刀具兄弟有点胖,你得给它腾出点地方来。
”比如说,要加工一个内部有个小凹槽的零件。
如果没有刀补,刀具直接按照设定的路径走,那这个凹槽就会被刀具的宽度给撑大了。
有了刀补呢,机床就会自动调整刀具的路径,让刀具在合适的位置切削,这样加工出来的凹槽就刚刚好了。
数控插补原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊数控插补原理。
这玩意儿啊,就像是一个神奇的魔法,让机器能按照我们的想法精确地行动起来。
你看啊,数控插补原理就好比是一个超级聪明的指挥家。
想象一下,一场音乐会,指挥家要让各种乐器在合适的时间发出合适的声音,这样才能演奏出美妙的音乐。
数控插补原理也是这样,它要指挥着机床的刀具,在正确的位置、以正确的速度进行切削,这样才能加工出我们想要的零件。
比如说,我们要加工一个复杂的曲线形状。
这要是靠我们手工去弄,那可真是太难啦,说不定弄半天还弄不好。
但有了数控插补原理就不一样啦!它能把这个复杂的曲线分解成一个个小的线段,然后让刀具沿着这些线段一步步地走过去,就像走迷宫一样,最后不就加工出我们想要的形状啦!再打个比方,这数控插补原理就像是一个经验丰富的导航。
我们要去一个陌生的地方,导航会给我们规划出一条精确的路线,告诉我们什么时候转弯,什么时候直行。
数控插补原理也是这样,它会给刀具规划出精确的路径,让刀具知道该怎么走,才能加工出符合要求的零件。
那这数控插补原理是怎么做到这些的呢?这可就涉及到一些专业的知识啦。
它要根据我们输入的指令,计算出刀具在每个时刻的位置和速度。
这就像是一场精密的计算游戏,不能有一点差错。
而且啊,不同的插补方法还有不同的特点呢。
就拿直线插补来说吧,它就像是走直线,简单直接。
而圆弧插补呢,就像是画圆弧,得有一定的技巧。
还有抛物线插补等等其他的插补方法,每一种都有自己独特的用处。
哎呀,这数控插补原理可真是太重要啦!没有它,那些高精度的零件怎么能制造出来呢?那些复杂的机器设备怎么能正常运行呢?它就像是机器世界的基石,支撑着整个制造业的发展。
所以啊,朋友们,可别小看了这数控插补原理。
它虽然看起来很复杂,但只要我们认真去学,去理解,就一定能掌握它的奥秘。
到时候,我们就能让机器在我们的指挥下,乖乖地工作,制造出各种精美的零件和产品。
这不就是我们想要的吗?让我们一起加油,去探索数控插补原理的神奇世界吧!。
数控机床插补原理在实际加工中,被加工工件的轮廓形状千差万别,严格说来,为了满足几何尺寸精度的要求,刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成,对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现,但对于较复杂的形状,若直接生成会使算法变得很复杂,计算机的工作量也相应地大大增加,因此,实际应用中,常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况),这种拟合方法就是“插补”,实质上插补就是数据密化的过程。
插补的任务是根据进给速度的要求,在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值,每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度,而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度,因此,插补算法是整个数控系统控制的核心。
插补算法经过几十年的发展,不断成熟,种类很多。
一般说来,从产生的数学模型来分,主要有直线插补、二次曲线插补等;从插补计算输出的数值形式来分,主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补[26]。
脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点,本文根据应用场合的不同分别开发出了脉冲增量插补和数据采样插补。
1、数字积分插补数字积分插补是脉冲增量插补的一种。
下面将首先阐述一下脉冲增量插补的工作原理。
2、脉冲增量插补脉冲增量插补是行程标量插补,每次插补结束产生一个行程增量,以脉冲的方式输出。
这种插补算法主要应用在开环数控系统中,在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲,驱动电机运动。
一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。
脉冲当量是脉冲分配的基本单位,按机床设计的加工精度选定,普通精度的机床一般取脉冲当量为:0.01mm,较精密的机床取1 或0.5 。
采用脉冲增量插补算法的数控系统,其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制,一般为1~3m/min。
脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分插补法等。
逐点比较法最初称为区域判别法,或代数运算法,或醉步式近似法。