1.數(shù)控機(jī)床的工作原理
圖1 數(shù)控機(jī)床的工作原理
圖2 一段曲線的
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的工作過程
1）輸入：零件加工程序一般通過DNC從上一級(jí)計(jì)算機(jī)輸入而來。
2）譯碼：譯碼程序?qū)⒘慵庸こ绦蚍g成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識(shí)別的語言。
3）數(shù)據(jù)處理：包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能的處理。
4）插補(bǔ)：是在已知一條曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及進(jìn)給速度后，在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。
5）伺服輸出：伺服控制程序的功能是完成本次插補(bǔ)周期的位置伺服計(jì)算，并將結(jié)果發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)接口中去。
1.2 數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)原理簡(jiǎn)介
什么是插補(bǔ)？為什么要進(jìn)行插補(bǔ)？
插補(bǔ)：在實(shí)際加工中，用一小段直線或圓弧去逼近(擬合)零件輪廓曲線，即直線或圓弧插補(bǔ)。
插補(bǔ)的任務(wù):就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出若干個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)值。
2.現(xiàn)代CNC系統(tǒng)插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)方法
(1)由硬件和軟件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)；
(2)全部采用軟件實(shí)現(xiàn)。
3.插補(bǔ)算法分類：
目前應(yīng)用的插補(bǔ)算法分兩大類：脈沖增量插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)
(1)脈沖增量插補(bǔ)：
每次插補(bǔ)的結(jié)果僅產(chǎn)生一個(gè)行程增量，以一個(gè)個(gè)脈沖的方式輸出給步進(jìn)電機(jī)。
如逐點(diǎn)比較法和數(shù)字微分分析器 (Digital Differential Analyzer 簡(jiǎn)稱：DDA) 方法
圖3 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
(2)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) (或稱：時(shí)間分割法)適合于閉環(huán)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。
1)插補(bǔ)原理：它是把加工一段直線或圓弧的整段時(shí)間t細(xì)分為許多相等的時(shí)間間隔，即：?jiǎn)挝粫r(shí)間間隔(插補(bǔ)周期T)。每經(jīng)過T進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，直到加工終點(diǎn)(如圖2所示)。
2)特點(diǎn)：
①插補(bǔ)運(yùn)算分兩步完成：第一步：粗插補(bǔ)，第二步：精插補(bǔ)。
②粗插補(bǔ)：在給定的起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干個(gè)點(diǎn)用若干條微小直線段來逼近給定曲線，每小段直線長(zhǎng)度ΔL(即步長(zhǎng))相等，并與進(jìn)給速度V有關(guān)，加工一小段直線的時(shí)間為一個(gè)插補(bǔ)周期T，則ΔL=VT。
③每經(jīng)過一個(gè)插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，算出在該插補(bǔ)周期內(nèi)各坐標(biāo)的進(jìn)給量，邊計(jì)算，邊加工。
④精插補(bǔ)：在粗插補(bǔ)時(shí)算出的每條微小直線段上，再做“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作。
4.逐點(diǎn)比較法舉例
(1)逐點(diǎn)比較法
就是每走一步都要將加工點(diǎn)的瞬時(shí)坐標(biāo)同規(guī)定的圖形軌跡相比較，判斷其偏差，然后決定下一步的走向；如果加工點(diǎn)走到圖形外面去了，就要向圖形里面走；如果加工點(diǎn)在圖形里面，就要向圖形外面走(如圖4所示)。
圖4 逐點(diǎn)比較法
圖5 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)
(2)逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)
插補(bǔ)原理：以第1象限直線為例，每進(jìn)給一步需要進(jìn)行四步：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、新偏差運(yùn)算、終點(diǎn)比較(如圖5所示)。
