數控機床的工作原理

　　　　　　　圖1 數控機床的工作原理

　　　　　　　圖2 一段曲線的

1.1 數控系統的工作過程

1）輸入：零件加工程序一般通過DNC從上一級計算機輸入而來。

2）譯碼：譯碼程序將零件加工程序翻譯成計算機內部能識別的語言。

3）數據處理：包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理。

4）插補：是在已知一條曲線的種類、起點、終點以及進給速度后，在起點和終點之間進行數據點的密化。

5）伺服輸出：伺服控制程序的功能是完成本次插補周期的位置伺服計算，并將結果發送到伺服驅動接口中去。

1.2 數控系統的插補原理簡介

　　什么是插補？為什么要進行插補？

　　插補：在實際加工中，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。

　　插補的任務:就是根據進給速度的要求，在輪廓起點和終點之間計算出若干個中間點的坐標值。

2.現代CNC系統插補的實現方法

(1)由硬件和軟件的結合實現；

(2)全部采用軟件實現。

3.插補算法分類：

　　目前應用的插補算法分兩大類：脈沖增量插補、數據采樣插補

　(1)脈沖增量插補：

　　每次插補的結果僅產生一個行程增量，以一個個脈沖的方式輸出給步進電機。

　　如逐點比較法和數字微分分析器 (Digital Differential Analyzer 簡稱：DDA) 方法

　　　　　　　　　　　圖3 開環數控系統

　(2)數據采樣插補 (或稱：時間分割法)適合于閉環和半閉環控制系統。
　1)插補原理：它是把加工一段直線或圓弧的整段時間t細分為許多相等的時間間隔，即：單位時間間隔(插補周期T)。每經過T進行一次插補計算，直到加工終點(如圖2所示)。

　2)特點：

　　①插補運算分兩步完成：第一步：粗插補，第二步：精插補。

　　②粗插補：在給定的起點和終點的曲線之間插入若干個點用若干條微小直線段來逼近給定曲線，每小段直線長度ΔL(即步長)相等，并與進給速度V有關，加工一小段直線的時間為一個插補周期T，則ΔL=VT。

　　③每經過一個插補周期就進行一次插補計算，算出在該插補周期內各坐標的進給量，邊計算，邊加工。

　　④精插補：在粗插補時算出的每條微小直線段上，再做“數據點的密化”工作。

4.逐點比較法舉例

(1)逐點比較法

　　就是每走一步都要將加工點的瞬時坐標同規定的圖形軌跡相比較，判斷其偏差，然后決定下一步的走向；如果加工點走到圖形外面去了，就要向圖形里面走；如果加工點在圖形里面，就要向圖形外面走(如圖4所示)。

　　　　　　　圖4 逐點比較法

　　　　　圖5 逐點比較法直線插補

(2)逐點比較法直線插補

　　插補原理：以第1象限直線為例，每進給一步需要進行四步：偏差判別、坐標進給、新偏差運算、終點比較(如圖5所示)。