1、第二章 數(shù)控系統(tǒng)及工作原理第一節(jié) 概述 第二節(jié) 數(shù)控插補(bǔ)原理第三節(jié) 數(shù)控補(bǔ)償原理第四節(jié) 位移與速度檢測(cè)第五節(jié) 伺服驅(qū)動(dòng)與控制第六節(jié) CNC裝置第七節(jié) CNC系統(tǒng)中的可編程控制器第一節(jié) 概述一、CNC系統(tǒng)組成和功用二、CNC裝置的主要工作及過(guò)程 初始化、 輸入、加工程序的執(zhí)行、顯示、故障自動(dòng)檢測(cè)和診斷一、CNC系統(tǒng)組成和功用CNC系統(tǒng)組成輸入/輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置（CNC裝置或數(shù)控裝置）、可編程控制器(PLC)、強(qiáng)電控制部分、主軸調(diào)速驅(qū)動(dòng)單元及主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、輔助裝置電動(dòng)執(zhí)行器、位移與速度檢測(cè)裝置。 1輸入/輸出設(shè)備（I/O） 是操作者與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互，或

2、其它外部信息處理設(shè)備與CNC系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的裝置。 常見的輸入/輸出設(shè)備有數(shù)控操作面板、機(jī)床操作面板、電子手輪、磁盤驅(qū)動(dòng)器、通訊接口等。2CNC裝置和PLC CNC裝置和PLC是CNC系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)所有的控制功能。CNC裝置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的絕大多數(shù)控制功能，PLC協(xié)助其實(shí)現(xiàn)部分輔助控制功能。1) CNC裝置 CNC裝置實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，有封閉和開放兩種結(jié)構(gòu)，常用的是封閉結(jié)構(gòu)，開放結(jié)構(gòu)是發(fā)展方向。其任務(wù)是： 接收輸入信息 程序及工作參數(shù)存儲(chǔ)，操作命令處理 程序指令的譯碼、邏輯分析、插補(bǔ)運(yùn)算 運(yùn)動(dòng)軌跡控制信息輸出（位控） 輔助功能控制指令PLC處理 信息顯示 信息交換。 3強(qiáng)電控制部分和輔助裝

3、置電動(dòng)執(zhí)行器 強(qiáng)電控制部分由各種繼電器及繼電器驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，是CNC系統(tǒng)的功率接口，其作用是對(duì)PLC輸出的輔助功能控制信號(hào)進(jìn)行隔離并功率放大，驅(qū)動(dòng)輔助裝置電動(dòng)執(zhí)行器。 4進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元及進(jìn)給電動(dòng)機(jī) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、位置與速度檢測(cè)裝置等，是以位置（或位移）為控制目標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)。進(jìn)給伺服單元接收來(lái)自CNC裝置的運(yùn)動(dòng)軌跡控制信息（運(yùn)動(dòng)指令），經(jīng)變換和放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)或刀具，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡。 5主軸調(diào)速驅(qū)動(dòng)單元及主軸電動(dòng)機(jī) 主軸調(diào)速驅(qū)動(dòng)單元、主軸電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置構(gòu)成以主運(yùn)動(dòng)速度為控制目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主軸調(diào)速系統(tǒng)。

4、主軸調(diào)速驅(qū)動(dòng)單元接收來(lái)自PLC的轉(zhuǎn)速控制信息（轉(zhuǎn)速指令），經(jīng)變換和放大后，驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 6位移與速度檢測(cè)裝置 在位置伺服系統(tǒng)中，位移與速度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)各坐標(biāo)軸位置（或位移）和速度，并反饋給CNC裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元，或僅反饋給進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元。在主軸調(diào)速系統(tǒng)中，速度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)主軸的轉(zhuǎn)速，并反饋給主軸調(diào)速驅(qū)動(dòng)單元。(一) 系統(tǒng)的初始化當(dāng)數(shù)控機(jī)床通電后，CNC數(shù)控裝置和PLC將對(duì)各組成部分的狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并進(jìn)行初始狀態(tài)設(shè)置。機(jī)床將自動(dòng)返回參考點(diǎn)或提示操作者手動(dòng)返回參考點(diǎn)，以便建立機(jī)床坐標(biāo)系。顯示機(jī)床刀架或工作臺(tái)等的當(dāng)前位置信息，同時(shí)處于準(zhǔn)備接收各種數(shù)據(jù)和操作命令的狀態(tài)。第

5、一次使用的數(shù)控裝置，必須進(jìn)行機(jī)床參數(shù)設(shè)置，使CNC裝置適應(yīng)具體數(shù)控機(jī)床的硬件結(jié)構(gòu)環(huán)境。(二) 輸入輸入信息有零件加工程序、各種補(bǔ)償值、各種參數(shù)及操作命令等。加工程序可通過(guò)MDI鍵盤輸入，也可通過(guò)磁盤輸入或采用通訊方式輸入。輸入的數(shù)據(jù)信息存放在CNC裝置內(nèi)存中。加工程序以文本格式（通常是ASC碼）存放在程序存儲(chǔ)區(qū)，并可進(jìn)行編輯和修改。(三) 加工程序的執(zhí)行對(duì)已輸入CNC裝置的零件加工程序,可選擇手動(dòng)、單段和連續(xù)三種運(yùn)行方式來(lái)運(yùn)行加工程序。在連續(xù)運(yùn)行方式中，加工程序是按程序段逐段執(zhí)行的。執(zhí)行一段程序的主要工作過(guò)程包括：譯碼、數(shù)據(jù)處理（坐標(biāo)變換、刀具補(bǔ)償處理、進(jìn)給速度處理）、插補(bǔ)、位置控制和I/O處

6、理。譯碼緩沖區(qū) 一個(gè)程序段的譯碼結(jié)果對(duì)應(yīng)存放在一個(gè)譯碼緩沖區(qū)。設(shè)置若干個(gè)這樣譯碼緩沖區(qū)，構(gòu)成譯碼緩沖區(qū)組。每次譯碼都把譯碼緩沖區(qū)占滿，這樣每次可完成多個(gè)程序段譯碼。一個(gè)程序段的譯碼結(jié)果被后續(xù)程序完全取出后，其占用的譯碼緩沖區(qū)被釋放，當(dāng)釋放的譯碼緩沖區(qū)達(dá)到一定個(gè)數(shù)，啟動(dòng)譯碼程序?qū)庸こ绦蚴Ｓ喑绦蚨巫g碼。譯碼查錯(cuò) 在譯碼過(guò)程中，要對(duì)程序段的語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤等進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即報(bào)警顯示出來(lái)。2數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理主要針對(duì)有關(guān)軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行，又稱為插補(bǔ)預(yù)處理。包括：坐標(biāo)變換、刀具補(bǔ)償處理、進(jìn)給速度處理坐標(biāo)變換 在數(shù)控加工中允許采用多種坐標(biāo)系，有機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、絕對(duì)坐標(biāo)值和增量坐標(biāo)

7、值等。這些坐標(biāo)系相互之間是平行的，坐標(biāo)原點(diǎn)之間相對(duì)位置是已知的，因此，它們的坐標(biāo)關(guān)系是已知的平移變換。 3. 插補(bǔ) 插補(bǔ)就是在一個(gè)程序段給出的運(yùn)動(dòng)軌跡起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，根據(jù)進(jìn)給速度，按運(yùn)動(dòng)先后順序?qū)崟r(shí)地計(jì)算出滿足運(yùn)動(dòng)軌跡要求的若干中間點(diǎn)坐標(biāo)，并以中間點(diǎn)坐標(biāo)作為控制指令，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)軸作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使刀具不斷的經(jīng)過(guò)已經(jīng)計(jì)算出來(lái)的中間點(diǎn)，走出程序給出的軌跡。 插補(bǔ)是實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)的計(jì)算工作。是以一個(gè)中間點(diǎn)計(jì)算為周期的循環(huán)工作，直到軌跡的終點(diǎn)。4. 位置控制 在開環(huán)系統(tǒng)中，位置控制的任務(wù)只是將CNC裝置的插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)果以指令脈沖的形式輸出。 在閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)中，位置控制的任務(wù)包括：將插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)果

8、作為指令位置，與檢測(cè)裝置反饋的實(shí)際位置相比較，生成位置跟隨誤差；通過(guò)位置調(diào)節(jié)器將位置誤差變換成速度指令。 不同CNC裝置所承擔(dān)的伺服控制任務(wù)是有差別的。 有些不承擔(dān)進(jìn)給伺服控制任務(wù)，到工作界面1為止。 常見的承擔(dān)部分位置控制任務(wù)，其功能范圍到工作界面2，完成位置跟隨誤差計(jì)算。 也有的功能范圍到工作界面3，則除進(jìn)行位置跟隨誤差計(jì)算外，還要實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)5開關(guān)量控制 開關(guān)量控制的任務(wù)是將譯碼緩沖區(qū)中有關(guān)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和輔助功能控制的各開關(guān)量控制數(shù)據(jù)傳送到PLC內(nèi)存中，由PLC處理和執(zhí)行。 (四) 顯示CNC系統(tǒng)通過(guò)數(shù)控操作面板顯示器將系統(tǒng)大量信息顯示給操作者；供程序輸入、編輯、修改和存儲(chǔ)，參數(shù)輸入，運(yùn)行

9、操作，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等使用。 顯示的內(nèi)容有:零件加工程序、軸坐標(biāo)值、操作菜單和提示、診斷結(jié)果、補(bǔ)償值、機(jī)床參數(shù)等以文本形式顯示，軟功能鍵、形象提示、運(yùn)動(dòng)軌跡等以圖形顯示。在機(jī)床操作面板上還設(shè)有許多狀態(tài)指示燈，用于指示機(jī)床各種狀態(tài)，作為對(duì)顯示器的補(bǔ)充。這部分任務(wù)是由PLC完成的。(五) 故障自動(dòng)檢測(cè)和診斷現(xiàn)代CNC系統(tǒng)都具有故障檢測(cè)和診斷功能，有聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷兩種方式。聯(lián)機(jī)診斷分開機(jī)診斷和運(yùn)行診斷，是CNC系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)診斷。 聯(lián)機(jī)診斷可通過(guò)顯示器顯示故障編號(hào)及其簡(jiǎn)要說(shuō)明。對(duì)具有破壞性的故障，能夠立即中止加工，進(jìn)入急停狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。脫機(jī)診斷是通過(guò)各種脫機(jī)診斷程序?qū)NC系統(tǒng)進(jìn)行

10、的專門診斷。脫機(jī)診斷可以采用遠(yuǎn)程通信方式進(jìn)行。第二節(jié) 數(shù)控插補(bǔ)原理插補(bǔ)的基本概念基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 2有關(guān)插補(bǔ)的幾個(gè)說(shuō)明 具體的CNC裝置能夠?qū)崿F(xiàn)哪些線形插補(bǔ)，因系統(tǒng)不同而有差別。絕大多數(shù)的CNC裝置都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。 由于數(shù)字化，實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是由多段小線段構(gòu)成的折線形狀，與插補(bǔ)算法和允許的逼近誤差有關(guān)。 使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，若零件輪廓形狀是由直線和圓弧基本線型、或是該數(shù)控機(jī)床具有的插補(bǔ)線形構(gòu)成時(shí)，則可利用CNC系統(tǒng)提供的插補(bǔ)功能直接編程。若零件輪廓形狀是非直非圓曲線、列表曲線、自由曲面，則需要用直線或圓弧對(duì)零件零件輪廓進(jìn)行擬合或逼近，再用擬合輪廓進(jìn)行編程。 在CNC裝置

11、中，能實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算工作的電路和程序統(tǒng)稱為插補(bǔ)器。目前使用的CNC裝置插補(bǔ)都是軟件插補(bǔ)。 在數(shù)控技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了很多插補(bǔ)運(yùn)算方法。一般可把插補(bǔ)算法歸納為兩大類，即基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。二、基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)又稱為脈沖增量插補(bǔ)或行程標(biāo)量插補(bǔ)。這種方法的主要特征是：在按順序循環(huán)計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡中間點(diǎn)的過(guò)程中，每次計(jì)算輸出是下一中間點(diǎn)與當(dāng)前中間點(diǎn)的各坐標(biāo)軸坐標(biāo)增量，并以脈沖形式輸出，驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)軸進(jìn)給的；同時(shí)控制每次計(jì)算各坐標(biāo)軸坐標(biāo)增量不大于系統(tǒng)脈沖當(dāng)量即每次計(jì)算輸出給各坐標(biāo)軸的進(jìn)給脈沖，或者是一個(gè)，或者沒有；這樣在運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，中間點(diǎn)個(gè)數(shù)就是已知，循環(huán)計(jì)算次數(shù)也就已知，通過(guò)

12、控制每次計(jì)算的時(shí)間，就可控制總插補(bǔ)時(shí)間，從而控制運(yùn)動(dòng)速度。 在數(shù)控系統(tǒng)中，一個(gè)指令脈沖所產(chǎn)生的坐標(biāo)軸移動(dòng)量叫做脈沖當(dāng)量，通常用表示，是機(jī)床坐標(biāo)軸最小位移單位。 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)主要用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)，也用于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)中的精插補(bǔ)。 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)的方法很多，如：脈沖乘法器、逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、矢量判別法、比較積分法、最小偏差法、單步追蹤法等等。 2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 討論XOY平面上第一象限直線的插補(bǔ)。如圖2-4所示，直線OA，起點(diǎn)O(0,0),終點(diǎn)A(Xe,Ye)，坐標(biāo)單位為脈沖當(dāng)量。 (1) 偏差函數(shù) 加工時(shí)刀具點(diǎn)為P(Xi,Yi)，由直線OA方程，設(shè)計(jì)偏差函數(shù)為 點(diǎn)P在直線上，F(xiàn)i

13、0； 點(diǎn)P在直線上方，F(xiàn)i0 ； 點(diǎn)P在直線下方，F(xiàn)i0 。 (2) 進(jìn)給脈沖分配 進(jìn)給脈沖分配應(yīng)使對(duì)應(yīng)的軸位移的結(jié)果糾正刀具點(diǎn)P(Xi,Yi)已有的偏離。顯然應(yīng)該是： 點(diǎn)P在直線上方，F(xiàn)i0，向X軸正方向走一步,簡(jiǎn)記為+X。 點(diǎn)P在直線下方，F(xiàn)i0，向Y正方向走一步，+Y。 點(diǎn)P在直線上，F(xiàn)i0，按點(diǎn)P在直線上方情況處理，+X。 (3) 偏差函數(shù)的遞推計(jì)算 向X軸正方向走一步，有 向Y軸正方向走一步，有 (4) 終點(diǎn)判別 用插補(bǔ)循環(huán)的總步數(shù)來(lái)判斷。總步數(shù)E，顯然有：每進(jìn)行一步插補(bǔ)循環(huán)，就使總步數(shù)E減1，當(dāng)E等于0時(shí)，到達(dá)終點(diǎn)，插補(bǔ)結(jié)束。 (5) 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)舉例 例 插補(bǔ)計(jì)算圖示第一象

14、限直線OA，起點(diǎn)O(0,0)，終點(diǎn)A(5,3)。 插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程如下，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。步數(shù)工作節(jié)拍偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差函數(shù)計(jì)算終點(diǎn)判別0F00EXe+Ye5+381F0+XF1F0-Ye0-3-3E8-172F0+YF2F1+Xe-3+52E7-163F0+XF3F2-Ye2-3-1E6-154F0+YF4F3+Xe-1+54E5-145F0+XF5F4-Ye4-31E4-136F0+XF6F5-Ye1-3-2E3-127F0+YF7F6+Xe-2+53E2-118F0+XF8F7-Ye3-30E1-10 插補(bǔ)結(jié)束 3逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 數(shù)控裝置僅能對(duì)平行于坐標(biāo)平面上的圓弧進(jìn)行插補(bǔ)。下面討論刀

15、具運(yùn)動(dòng)軌跡為XOY平面上第一象限逆時(shí)針圓弧的插補(bǔ)。見圖，圓弧AB，起點(diǎn)A(X0,Y0),終點(diǎn)B(Xe,Ye)，坐標(biāo)單位為脈沖當(dāng)量。 (1) 偏差函數(shù) 加工時(shí)刀具點(diǎn)為P(Xi,Yi)，由圓弧方程，取偏差函數(shù)為 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧上，F(xiàn)i0； 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧外，F(xiàn)i0； 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧內(nèi)，F(xiàn)i0。 (2) 進(jìn)給脈沖分配 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧外，向X軸負(fù)方向走一步，-X。 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧內(nèi)，向Y軸正方向走一步，+Y。 當(dāng)點(diǎn)P在圓弧上，按點(diǎn)P在圓弧外情況處理，-X。 (3) 偏差函數(shù)的遞推計(jì)算 若Fi0，向X軸負(fù)方向走一步，-X，有： 若Fi0，向Y軸正方向走一步，+Y，有： (4) 終點(diǎn)判別 用插補(bǔ)循環(huán)總步數(shù)來(lái)判斷是否

16、到達(dá)終點(diǎn)。插補(bǔ)循環(huán)總步數(shù)E，顯然有： 每進(jìn)行一步插補(bǔ)循環(huán)，就使總步數(shù)E減1，當(dāng)E等于0時(shí)，到達(dá)終點(diǎn)，插補(bǔ)結(jié)束。 (5) 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)舉例 例 插補(bǔ)計(jì)算圖2-7所示第一象限逆時(shí)針圓弧，起點(diǎn)A(5,0)，終點(diǎn)B(0，5)。 插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程如下，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡如圖步數(shù)工作節(jié)拍偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差函數(shù)及動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算終點(diǎn)判別0F00X05,Y00E101F0-XF1F0-2X0+10-25+1-9X15-14,Y10E10-192F0+YF2F1+2Y1+1-9+20+1-8X24,Y20+11E9-183F0+YF3F2+2Y2+1-8+21+1-5X34,Y31+12E8-174F0+YF4F3+

17、2Y3+1-5+22+10X44,Y42+13E7-165F0-XF5F4-2X4+10-24+1-7X54-13,Y53E6-156F0+YF6F5+2Y5+1-7+23+10X63,Y63+14E5-147F0-XF7F6-2X6+10-23+1-5X73-12,Y74E4-138F0+YF8F7+2Y7+1-5+24+14X82,Y84+15E3-129F0-XF9F8-2X8+14-22+11X92-11,Y95E2-1110F0-XF10F9-2X9+11-21+10X91-10,Y95E1-10 結(jié)束 4其它直線和圓弧的處理 對(duì)于其它象限的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，取與上面相同的偏差函數(shù)

18、，仿照上面的分析方法，分別推導(dǎo)其偏差函數(shù)遞推計(jì)算公式，合理分配進(jìn)給脈沖。將刀具的偏差和進(jìn)給脈沖分配情況用圖直觀地表示出來(lái)，這樣對(duì)于四個(gè)象限的直線插補(bǔ)，會(huì)有4種脈沖分配方案及4組偏差遞推公式；對(duì)于4個(gè)象限的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)和4個(gè)象限的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，會(huì)有8種脈沖。 5. 課內(nèi)思考： 1）畫出第一第一象限的直線和逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)原理流程框圖 2）討論拋物線 Y2=2PX 的基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)。注意：1、直線插補(bǔ)對(duì)應(yīng)的指令為G01 圓弧插補(bǔ)對(duì)應(yīng)的指令為G02、G032、在編寫沿某軌跡切削加工時(shí)，一定 要用插補(bǔ)指令，這樣才能保證按指定的軌跡切削。三、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)1基本原理 為獲得更高的進(jìn)給速度，同時(shí)又要保證軌跡

19、控制精度，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)采用軟件插補(bǔ)或軟、硬件插補(bǔ)。將插補(bǔ)分為兩步進(jìn)行： 第一步為粗插補(bǔ)：采用數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，先將加工軌跡分割為若干等長(zhǎng)線段；（軟件） 第二步為精插補(bǔ)：將輪廓步長(zhǎng)的直線段采用的基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)，再插入若干點(diǎn)，進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)密化。（軟件或硬件）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)（數(shù)字增量插補(bǔ)、時(shí)間分割插補(bǔ)或時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)）基本思想插補(bǔ)周期T：把指定按進(jìn)給速度F加工一段直線或圓弧的整段時(shí)間細(xì) 分為若干相等的時(shí)間間隔；輪廓步長(zhǎng)L=FT：按插補(bǔ)周期T和進(jìn)給速度F將加工軌跡L分割成若 干直線段注意：1）若加工軌跡L為直線，則直接計(jì)算每段L的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)；2）若加工軌跡L為圓弧，則每段L為圓弧的內(nèi)接弦線或割線，計(jì)算起

20、點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)2插補(bǔ)周期與軌跡運(yùn)動(dòng)精度、速度的關(guān)系1）在直線插補(bǔ)時(shí)，是用小直線段逼近直線，它不會(huì)產(chǎn)生逼近誤差。2）在圓弧插補(bǔ)時(shí)，當(dāng)采用弦線對(duì)圓弧進(jìn)行逼近時(shí)，最大徑向誤差為,有當(dāng)采用割線對(duì)圓弧進(jìn)行逼近時(shí)，有 圓弧插補(bǔ)時(shí)的徑向誤差，與R成反比，而T和F的平方成正比。 當(dāng)F和R一定時(shí)，插補(bǔ)周期T越小，逼近誤差就越小； 當(dāng)給定及插補(bǔ)周期T確定之后，可據(jù)加工圓弧半徑R選擇進(jìn)給速度F，以保證逼近誤差 不超過(guò)允許值。3插補(bǔ)周期的選擇插補(bǔ)周期T應(yīng)為位置控制周期的整數(shù)倍原因： CPU除了完成采樣插補(bǔ)運(yùn)算外，還要執(zhí)行顯示、監(jiān)控和位置控制等實(shí)時(shí)任務(wù)，所以插補(bǔ)周期T必須大于插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)間與完成其它實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)間之和； 采樣

21、插補(bǔ)運(yùn)算的輸出是位置控制的輸入，因此，插補(bǔ)周期應(yīng)是位置控制周期整數(shù)倍或相等（倍數(shù)為1），這樣才能使插補(bǔ)運(yùn)算與位置控制協(xié)調(diào)工作。例如：美國(guó)A-B公司7300系列,插補(bǔ)周期和位置控制周期相同日本FANUC 7M系統(tǒng)的插補(bǔ)周期是位置控制周期的2倍4. 數(shù)據(jù)采樣法直線插補(bǔ)建立與機(jī)床坐標(biāo)系平行的插補(bǔ)計(jì)算坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)選在直線起點(diǎn)上。如圖示，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡為XOY平面上的直線OA，起點(diǎn)O(0,0),終點(diǎn)A(Xe,Ye)，指令進(jìn)給速度F，插補(bǔ)周期T，合成進(jìn)給量L=FT。刀具運(yùn)動(dòng)軌跡直線OA分割為若干個(gè)插補(bǔ)周期輪廓步長(zhǎng)L，每個(gè)插補(bǔ)周期輪廓步長(zhǎng)L小直線段都與直線OA重合，與坐標(biāo)軸夾角等于直線的傾角，在兩坐標(biāo)軸投影X、Y是固定的。有1) 當(dāng)終點(diǎn)A的X軸坐標(biāo)值很小，即Xe很小，由于字長(zhǎng)是一定的，相對(duì)舍入誤差很大；極端情況是Xe很小，但不為0，而cos計(jì)算結(jié)果為0。2) 當(dāng)|Ye|Xe|時(shí)，若X存在計(jì)算誤差，對(duì)誤差有放大作用，尤其是|Ye|Xe|時(shí)，誤差被極大放大，計(jì)算結(jié)果誤差很容易超差。解決上述問(wèn)題很簡(jiǎn)單，只要限制|Xe|Ye|。而對(duì)|Xe|Ye|的情況，計(jì)算前，先將Xe、Ye對(duì)調(diào)，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果