第三章数字程序控制技术06

推广应用
系统化
l982
高性能 集成化
l990至 l990至 今
直线驱动
3.1 数字程序控制基础
按时序或事序规定工作的自动控制成为顺序控制 按时序或事序规定工作的自动控制成为顺序控制。 顺序控制。 用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控 用代表加工顺序、 制指令的数字控制系统 数字控制系统（ systems）。 制指令的数字控制系统（numerical control systems）。 所谓数字程序控制 就是计算机根据输入的指令和数据， 数字程序控制， 所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据， 控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、 控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨 运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。 迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。 数字程序控制主要应用于机床控制, 数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制 系统的机床叫做数控机床。 系统的机床叫做数控机床。 由输入装置, 组成:数字程序控制系统由输入装置 输出装置, 组成:数字程序控制系统由输入装置,输出装置,控制器 和插补器等四大部分组成。其中, 和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及 部分输入输出功能由计算机承担。 部分输入输出功能由计算机承担。
1. 开环数字控制
反馈检测元件， 这种控制结构没有反馈检测元件 这种控制结构没有 反馈检测元件， 工作台由步进 电机驱动。 电机驱动。 步进电机接收步进电机驱动电路发来的指 令脉冲作相应的旋转， 令脉冲作相应的旋转 ，把刀具移动到与指令脉冲相当 的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置， 的位置 ，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置， 那是不受任何检查的， 那是不受任何检查的 ，因此这种控制的可靠性和精度 基本上由步进电机和传动装置来决定。 步进电机和传动装置来决定 基本上由步进电机和传动装置来决定。 由于采用了步进电机作为驱动元件， 由于采用了步进电机作为驱动元件 ， 使得系统的 可控性变得更加灵活， 可控性变得更加灵活 ，更易于实现各种插补运算和运 动轨迹控制。本章主要是讨论开环数字程序控制技术。 动轨迹控制。 本章主要是讨论开环数字程序控制技术。

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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
数字程序控制技术
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
Байду номын сангаас
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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x方向步数：Nx＝(xe-x0)/ △ x y方向步数：Ny＝(ye-y0)/ △ y
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3.1.2 数字程序控制方式
• 数字程序控制的3种方式：点位控制、直线切削控制、 轮廓切削控制。
• 点位控制
－只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点
准确定位，对刀具的移动路径、移动速度、移动方向 不作规定，且在移动过程中不做任何加工，只是在准 确到达指定位置后才开始加工。（定位）
变得更加灵活，更易于实现各种插补运算和运动轨迹控制。
本章主要是讨论开环数字程序控制技术。
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3.2 逐点比较法插补原理
所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹 上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是 给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。如果原 来在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方走，如果原 来在给定轨迹的里面，下一步就向给定轨迹的外面走，…。如 此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步走向，以便逼近 给定轨迹，即形成逐点比较插补。 逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的，它与规定 的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要 把脉冲当量（每走一步的距离即步长）取得足够小，就可达到 加工精度的要求。
插补： 直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，
二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来 逼近－圆弧、抛物线、双曲线
3. 折线逼近：
根据插补计算出的中间点、产生脉冲信号驱动x、y
方向上的步进电机，带动绘图笔、刀具等，从而绘出
图形或加工所要求的轮廓。.
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－步长：刀具对应于每个脉冲移动的相对位置，可 以用△ x, △ y表示，一般△ x＝ △ y

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2.四个象限直线插补
y
A2 ( xe , ye )
A1 ( x e , y e )
不同象限直线插补的偏差
符号和进给方向如图 ；
在插补计算中可以使坐标 值带有符号，使插补计算
F 0 F 0
F 0 F 0
-x
F 0 F 0
A3 ( xe , ye )
x
F 0 F 0
为有符号数学运算，也可 以使坐标值不带符号，用 坐标的绝对值进行计算.
F 0
Fi+1 = Fi－Ye Fi+1 = Fi－Ye Fi+1 = Fi＋Ye Fi+1 = Fi＋Ye
F<0
Fi+1 = Fi＋Xe Fi+1 = Fi－Xe Fi+1 = Fi－Xe Fi+1 = Fi＋Xe
直线插补公式（坐标值为绝对值）
象限 1
2 3 4 坐标进给 偏 差 计 算
F 0
3.1.4 数控系统的分类
1.传统数控系统
硬件式数控，是一种专用的封闭体系结构，功能简单，柔性通用 性差，设计研发周期长。
2.开放式数控系统 3.网络化数控系统
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3.2 插补原理

在CNC机床上，各种曲线轮廓加工都是经过插补计算实 现的，插补计算的任务就是在轮廓线的起点到终点之间 计算出有限个中间坐标点。 插补的方法分为两大类：脉冲增量插补和数据采集插补 脉冲增量插补：控制单个脉冲输出规律的插补方法。 数据采集插补：在规定的时间内，计算每个坐标方向的增 量值、刀具所在的位置及其他一些需要的值，在一个插补 时间内计算完毕，送给伺服系统，再由伺服系统控制移动 部件运动，移动部件必须在下一个插补时间内走完上一次 计算给出的行程，因此也叫做时间标量插补。