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数控加工中的插补


放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-27

概述

数控机床加工的零件轮廓一般由直线、圆弧组成,也有一些非圆曲线轮廓例如高次曲线、列表曲线、列表曲面等,但都可以用直线或圆弧去逼近,当按各直线和圆弧线段的数据编写数控加工程序,并输入、启动数控系统工作时,数控系统便将程序段进行输入处理、插补运算、输出处理,并按计算结果控制伺服机构,从而驱动数控机床的伺服机构,使刀具和零件作精确的完全符合各程序段的相对运动,最后加工出符合要求的零件。
插补计算就是数控系统根据输入的基本数据,如直线终点坐标值、圆弧起点、圆心、终点坐标值、进给速度等,通过计算,将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指令。插补实际上是根据有限的信息完成数据密化的工作,无论是硬件数控还是CNC数控,插补模块是不可缺少的,能完成插补功能的模块或装置称为插补器。
插补方法可以如此分类:
  • 一次插补器、二次插补器和高次插补器
    这是根据数学模型来划分的,如直线插补就是一次插补,圆或抛物线插补是二次插补等。
  • 硬件插补和软件插补
    一般,硬件数控的插补模块由数字电路组成,速度较快,但升级不易,柔性较差,称为硬件插补。
    CNC数控的插补模块由软件来实现,速度虽然没有硬件插补快,但容易升级,成本也较低廉,称为软件插补。
  • 基准脉冲插补和数据采样插补

    1. 基准脉冲插补(又:行程标量插补、脉冲增量插补):
      特点是数控装置在每次插补结束后,向相应的运动坐标输出基准脉冲序列,每个脉冲代表了最小位移,脉冲序列的频率代表了坐标运动速度,脉冲的数量代表运动速度。
      本方法因为只涉及加法和移位计算,实现起来比较简单,容易用硬件实现。比较常用的有:

          
      • 数字脉冲乘法器(又:二进制比例乘法器BinaryRateMultiplier,简称BRM)
          
      • 逐点比较法(又称区域判别法)
          
      • 数字积分法(简称DDA法)
          
      • 矢量判别法
          
      • 比较积分法
          
      • 最小偏差法
          
      • 目标点跟踪法
          
      • 单步追踪法
          
      • 直接函数法
          
      • 加密判别和双判别法...

    2. 数据采样插补(又:时间标量插补、数字增量插补)
      特点是数控装置产生的不是单个脉冲而是二进制字,适用于闭环、半闭环交直流伺服电机驱动的控制系统。它可以划分两个阶段:
      粗插补:用微小的直线段逼近给定的轮廓,该微小的直线段与指令给定的速度有关,常用软件实现。
      精插补:在上述微小的直线段上进行“数据点的密化”,这一阶段其实就是对直线的脉冲增量插补,计算简单,可以用硬件或软件实现。
      下面是常用的数据采样插补方法:

          
      • 直线函数法
          
      • 扩展DDA法
          
      • 二阶递归扩展DDA法
          
      • 双数字DDA法
          
      • 角度逼近圆弧插补法
          
      • 改进吐斯丁法...
 
 
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