第7章数字程序控制技术资料.ppt

第7章 数字程序控制技术; 数字程序控制系统即计算机数字控制（Computer Numerical Control，CNC）系统，是利用数字电子技术和计算机技术，对生产机械进行自动控制的系统，他能够根据所采集的数据和预先编制好的程序，控制生产机械（如各种加工机械）按相应的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等自动地完成系统的控制。 本章主要介绍：数字程序控制的基本原理和控制方式；逐点比较法直线插补和圆弧插补的原理及程序实现；以步进电机作为驱动设备的数字程序控制技术。;7.1 数字程序控制基础;7.1.1 数控技术的发展;7.1.2 数控系统的分类; 数控系统按控制方式分类，可分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。;（2）闭环控制系统是指在机床的运动部件上（如工作台）安装位置测量装置（如：光栅、感应同步器等），系统运行过程中可以及时将运动部件的实际位置反馈到控制装置中，与输入的期望位置相比较，从而实现移动部件的最终精确定位，如图7.2所示。;（3）半闭环控制系统是在开环系统的丝杠上或进给电动机的轴上装有角位移检测装置，如圆光栅、光电编码器或旋转式感应同步器等，通过检测丝杠转角或电机的转角间接地测量工作台位移量。 由于角位移检测装置比直线位移检测装置结构简单且安装调试方便，因此配有精密滚珠丝杠和齿轮的半闭环系统正在被广泛地采用。如图7.3所示。;7.1.3 数字程序控制原理;（2）进给运动 进给运动是数控机床区别于普通车床最根本的地方，他用电气驱动替代了机械驱动。数控机床的进给运动是由进给伺服系统完成的。伺服系统包括伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动链及位置检测装置等。 伺服控制主要就是机床工作台或刀具的位置控制，伺服系统中所采取的一切措施，都是为了保证进给运动的定位精度。 本章主要针对步进电机作为驱动器的轨迹控制进行介绍。;7.1.3.2 插补的基本概念;7.1.3.3 数控系统的一般工作过程;图7.5 数控系统的一般工作过程;7.2 逐点比较法插补原理;7.2.2 逐点比较法插补算法;7.2.2.1 逐点比较法直线插补;1.位置偏差的计算;若Fm＝0，表明加工点m在OA直线段上； 若Fm＞0，表明加工点到原点斜率偏大，点m在OA直线段的上方，即点m’处； 若Fm＜0，表明加工点m在OA直线段的下方，即点m”处。;下面推导简化的偏差计算公式：;2. 终点判断方法;（2）终点坐标法 在插补处理开始之前，先设置两个步长计数器Nx和Ny，分别用来存放刀具在两个坐标轴方向上应该走的总步数：Nx = | xe |，Ny = | ye |。 在插补过程中，每进行一次插补计算，如果X方向进给一步，则计数器Nx做减1操作；如果Y方向进给一步，则计数器Ny做减1操作。当两个步长计数器都为零时，表示刀具已经抵达直线轮廓的终点，系统停止插补计算。;3. 四个象限的直线插补;4．直线插补举例;（3）根据直线插补的4个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断，下面做插补算法的程序流程图。其中，在计算机的内存中开辟六个单元： XE、YE：存放终点横坐标xe、终点纵坐标ye； NXY：存放总步数Nxy； FM：存放加工点偏差Fm，其初值F0=0； XOY：存放直线所在象限值xoy，xoy等于1、2、3、4分别代表第一、第二、第三、第四象限，可由终点坐标（xe，ye）的正、负符号来确定； ZF：存放走步方向标志，ZF=1、2、3、4分别代表走步方向为：+x、-x、+y、-y。;图7.9 直线插补算法程序流程图;;;7.2.2.2 逐点比较法圆弧插补;1.位置偏差的计算;对上述偏差值计算公式进行简化。;2.终点判断方法;4.四个象限的圆弧插补;图7.12 圆弧插补时偏差符号与进给方向关系图;5.圆弧插补举例;（2）根据以上插补计算过程，可以画出此圆弧插补的走步轨迹图如图7.13所示。;（3）根据圆弧插补的5个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断，下面做插补算法的程序流程图。其中，在计算机的内存中开辟八个单元： X0、Y0：存放起点横坐标x0、起点纵坐标y0； NXY：存放总步数Nxy； FM：存放加工点偏差Fm，其初值F0=0； RCI：存放圆弧种类值，RCI等于1、2、3、4和5、6、7、8分别代表顺圆弧CA1、CA2、CA3、CA4和逆圆弧IA1、IA2、IA3、IA4。RCI的值可由起点和终点的坐标的正、负符号来确定； XM、YM：存放加工运动点横坐标xm和纵坐标ym，xm和ym的初值为x0和y0； ZF：存放走步方向标志，ZF=1、2、3、4分别代表走步方向为：+