数字程序控制技术.ppt
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1、第三章 数字控制技术,3.1 数字控制基础,数字控制,就是生产机械(如机床)根据计算机输出的指令和数据,按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的 控制方式。,数控系统由数控装置、驱动装置、可编程控制器和检测装置等组成。,包括控制器、插补器、输入和输出装置,数控机床的组成,加工轨迹控制,AutoCAD的DXF文件等,3.1.2 数字控制原理,1、曲线分段2、插补计算,插补/插值:求得各段曲线中间值的数值计算方法。,3、步进电机控制,两种常用插补形式:直线插补、二次曲线插补,脉冲当量(步长,x=y):每个脉冲移动的相对位置。,常用插补算法有逐点比较法、数字积分法、数字脉冲
2、乘法器等。,插补算法:就是如何分配 x 和 y 方向上的脉冲数,使实际的中间点轨迹尽可能地逼近理想轨迹。,3.1.3 数字控制方式,点位控制:只要求控制刀具行程终点的坐标值,不需要插补计算。采用这类控制的有钻床、镗床、冲床等。直线控制:要求控制行程的终点坐标值,并要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动,且在运动过程中进行切削加工。采用这类控制的有铣床、车床、磨床、加工中心等。轮廓控制:要求控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动,并在运动过程中将工件加工成某一形状,需要插补计算。采用这类控制的有铣床、车床、磨床、齿轮加工机床等。,3.1.4 数字控制系统,开环数字控制采用步进电机作为驱动元件,
3、闭环数字控制,多采用直流电机作为驱动元件,测量元件采用光电编码器、光栅、感应同步器等。主要用于大型精密加工机床。,图3-4 闭环数字控制,位置控制器,速度控制器,伺服电动机,速度测量,工作台,位置测量,(b)半闭环数字控制,测量元件在伺服电机的轴端可克服工作台机械参数变动对控制系统稳定性能的影响但控制精度不如全闭环数字控制,测量元件在工作台上,脉冲增量插补:逐点比较法、数字积分法。步进电机数据采样插补:伺服电机的闭环控制,3.1.5 数控系统的分类,传统数控系统,开放式数控系统:PC嵌入NC,NC嵌入PC,运动控制卡,PC模板,网络化数控系统,3.2 插补原理,输出单个脉冲等,输出采样周期内坐
4、标方向的增量等,第一象限内的直线插补,3.2.1 逐点比较法直线插补,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。以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线。,若Fm 0,表明点m在OA直线段的上方或上面,应沿+x轴方向走一步;若Fm 0,表明点m在OA直线段的下方,应沿+y轴方向走一步。,偏差计算公式,有两种方法:设置Nx和Ny两个计数器;设置Nxy一个终点计数器。,包括差别判断、坐标进给、偏差计算、终点判断。,插补计算过程,终点判断,四个象限的直线插补,直线插补计算的程序实现,表3.1 直线
5、插补的进给方向及偏差计算公式,(1)数据的输入及存放 XE、YE、NXY、FM、XOY、ZF XOY=1、2、3、4分别代表第一、第二、第三、第四象限。ZF=1、2、3、4分别代表+x、-x、+y、-y走步方向。,(2)程序流程,XOY=1 2 3 4,ZF=1 2 3 4+x-x+y-y,XE、YE、NXY、FM、XOY、ZF,例3.1 设加工第一象限直线,O(0,0),A(6,4),,3.2.2 逐点比较法圆弧插补,第一象限内的圆弧插补,偏差计算公式,四个象限的圆弧插补,表3.3 圆弧插补计算公式和进给方向,=1、2、3、4、分别代表、2、3、4、N、N2、N3、N4,(1)数据的输入及存
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