第四章 刀具半径补偿与加减速控制.ppt

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1、第四章第四章 刀具半径刀具半径补偿补偿与加减速控制与加减速控制 2023/7/174.1 4.1 刀具半径补偿刀具半径补偿 定义：将编程时工件轮廓数据转换成刀具中心轨迹数据。定义：将编程时工件轮廓数据转换成刀具中心轨迹数据。种类：长度补偿和半径补偿。种类：长度补偿和半径补偿。1 1）B B功能刀具半径补偿计算功能刀具半径补偿计算 直线加工时刀具补偿直线加工时刀具补偿图图4.28 4.28 直线刀具补偿直线刀具补偿 VSVSYXA(x,y)A(x,y)yxOO r2023/7/17圆弧加工时刀具半径补偿圆弧加工时刀具半径补偿Y YOO 图图4.29 4.29 圆弧刀具半径补偿圆弧刀具半径补偿rX

2、 XA A(x0,Y 0)B B (xe,Y e)B B(Xe,ye)A A(X X0,0,Y Y0 0)K KR RXXYY4.3.2 输入和数据处理 2023/7/17 *B*B功能刀具半径不能处理尖角过渡问题功能刀具半径不能处理尖角过渡问题 VSVS 图图4.30 B4.30 B刀补的交叉点和间断点刀补的交叉点和间断点ABC”CBAG41刀具刀具G42刀具刀具编程轨迹编程轨迹刀具中心轨迹刀具中心轨迹C4.3.2 输入和数据处理 2023/7/17 2 2）C C功能刀具半径补偿功能刀具半径补偿 处处理两个程序段理两个程序段间转间转接（即尖角接（即尖角过过渡）的各种情况渡）的各种情况。图图

3、4.31 4.31 由由NCNC到到CNCCNC刀补的改进措施刀补的改进措施工作寄存器工作寄存器AS输出寄存器输出寄存器OS缓冲寄存器缓冲寄存器BS工作寄存器工作寄存器AS输出寄存器输出寄存器OS缓冲寄存器缓冲寄存器BS刀具补偿缓冲刀具补偿缓冲区区CS工作寄存器工作寄存器AS输出寄存器输出寄存器OSa)NCa)NC方式方式b)b)改进的改进的NCNC方式方式c)CNCc)CNC方式方式2023/7/17 图图4.32 G414.32 G41直线与直线转接情况直线与直线转接情况VSVS缩短型缩短型缩短型缩短型插入型插入型插入型插入型伸长型伸长型2023/7/17VSVS4.2 4.2 速度处理和

4、加减速控制速度处理和加减速控制 1.1.进给速度计算进给速度计算开开环环系系统统:速度通速度通过过控制向步控制向步进电进电机机输输出脉冲的出脉冲的频频率来率来实现实现。速度速度计计算的方法是根据程算的方法是根据程编编的的F F值值来确定来确定该频该频率率值值。半半闭环闭环和和闭环闭环系系统统:采用数据采采用数据采样样方法方法进进行插行插补补加工加工 速速度度计计算算是是根根据据程程编编的的F F值值，将将轮轮廓廓曲曲线线分分割割为为采采样样周期的周期的轮轮廓步廓步长长。2023/7/17VSVS （1 1）开环系统进给速度的计算）开环系统进给速度的计算 脉冲的频率决定进给速度。脉冲的频率决定进

5、给速度。（4.74.7）为脉冲当量，单位：为脉冲当量，单位：mm mm，则则 （4.84.8）两轴联动时，各坐标轴速度为两轴联动时，各坐标轴速度为:合成速度（即进给速度）合成速度（即进给速度）V V为为 （4.94.9）2023/7/17（2 2）半闭环和闭环系统的速度计算）半闭环和闭环系统的速度计算:确定一个采样周期的轮廓步长和各坐标轴的进给步长。确定一个采样周期的轮廓步长和各坐标轴的进给步长。直线插补直线插补速度计算速度计算：a)a)程序段投影程序段投影 L Lx x=x=xe e-x-x0 0 L Ly y=y=ye e-y-y0 0 b)b)直线方向余弦直线方向余弦 coscos=L=

6、Lx x/L cos/L cos=L=Ly y/L/Lc)c)一个插补周期的步长（一个插补周期的步长（L L）L=L=（1/601/60）F Ft t，速度，速度F F单位：单位：mm/minmm/min，插补周期，插补周期t t单位：单位：msms，L L单位单位:m md)d)各坐标轴在一个采样插补周期的运动步长各坐标轴在一个采样插补周期的运动步长x=x=L Lcoscos=Fcos=Fcost/60(t/60(m)m)y=y=L Lsinsin=Fsin=Fsint/60=t/60=L Lcoscos=Fcos=Fcost/60(t/60(m)m)VSVSYYOOXXXXYYA(X0,Y

7、0)ABB(Xe,Ye)A(X0,Y0)B(Xe,Ye)ABLLXLY2023/7/17VSVS圆弧插补时速度计算（插补原理不同，计算方法也不同）圆弧插补时速度计算（插补原理不同，计算方法也不同）步长分配系数 （速度系数）J JI IX XY YO OA AO OE EA Ai-1i-1A Ai iC C(I IO O,J,JO O)X Xi iY Yi ii iI Ii-1i-1J Ji-1i-1R R2023/7/17VSVS2.2.进给速度控制进给速度控制 常用的常用的控制控制方法方法：计时计时法法 用于脉冲增量插补。用于脉冲增量插补。时钟时钟中断法中断法 用软件控制每个时钟周期内的插补

8、次数，达用软件控制每个时钟周期内的插补次数，达 到速度控制的目的。到速度控制的目的。积积分法分法 2023/7/17VSVS（1 1）程序计时法）程序计时法原理原理用用途途：点点位位直直线线控控制制系系统统。脉脉冲冲增增量量。空空运运转转等等待待时时间间越越短，发出进给脉冲频率越高，速度就越快。短，发出进给脉冲频率越高，速度就越快。每次插补运算后每次插补运算后的等待时间的等待时间插补运算时间插补运算时间 进给速度要求的进给脉冲间隔时间进给速度要求的进给脉冲间隔时间2023/7/17VSVS（2 2）时钟中断法）时钟中断法 原原理理：求求一一种种时时钟钟频频率率，用用软软件件控控制制每每个个时时

9、钟钟周周期期内内 的插的插补补次数。次数。适用：脉冲增量插补原理适用：脉冲增量插补原理（3 3）设置）设置V/LV/L积分器方法积分器方法 DDADDA插插补补方方法法中中，速速度度F F代代码码是是用用进进给给速速度度数数（FRNFRN）给给定定的的。将将FRNFRN作作为为与与坐坐标标积积分分器器串串联联之之速速度度积积分分器器的的被被积积函函数数，使使用用经经计计算算得得到到的的累累加加频频率率，可可产产生生适适当当的的速速度度积积分分器器溢溢出出频频率率。将将它它作作为为坐坐标标积积分分器器的的累累加加频频率率，就就能能使使DDADDA插补器输出的合成速度保持恒定。插补器输出的合成速度

10、保持恒定。2023/7/173.3.数据采样原理数据采样原理CNCCNC装置的加、减速控制装置的加、减速控制 加减速控制目的：加减速控制目的：保保证证机床在启机床在启动动或停止或停止时时不不产产生冲生冲击击、失步、超程或振失步、超程或振荡荡 方法：方法：插补前加减速控制插补前加减速控制 插补后加减速控制插补后加减速控制 瞬时速度与稳定速度瞬时速度与稳定速度 V V=THK/THK/(60(601000)1000)加减速曲线加减速曲线 指数加减速指数加减速 线性加减速线性加减速 钟形加减速钟形加减速 S S曲线加减速曲线加减速2023/7/17VSVS插补前加减速控制插补前加减速控制 插补后加减

11、速控制插补后加减速控制 原理原理 对合成速度（程编指令对合成速度（程编指令速度速度F）进行控制）进行控制 对各运动坐标轴分别进对各运动坐标轴分别进行加减速控制行加减速控制 优点优点 不影响实际插补输出的不影响实际插补输出的位置精度位置精度 不需预测减速点，在插不需预测减速点，在插补输出为补输出为0时，开始减速，时，开始减速，并通过一定的时间延迟并通过一定的时间延迟逐渐靠近程序段终点。逐渐靠近程序段终点。缺点缺点 需预测减速点，这要根需预测减速点，这要根据实际刀具位置与程序据实际刀具位置与程序段之间距离来确定，计段之间距离来确定，计算工作量大。算工作量大。合成位置可能不准确，合成位置可能不准确，但这种影响只在加减速但这种影响只在加减速过程，进入匀速状态后，过程，进入匀速状态后，这种影响就不存在了。这种影响就不存在了。加减速控制方式2023/7/17VSVS直线加减速控制算法2023/7/17VSVS直线加减速控制算法2023/7/17VSVS指数加减速控制算法2023/7/17VSVS指数加减速控制算法2023/7/17VSVS指数加减速控制算法2023/7/17VSVS指数加减速控制算法2023/7/17VSVSS型加减速控制算法2023/7/17VSVSS型加减速控制算法2023/7/17VSVS