脉冲增量插补教案.doc

20 年 月 日 第 周 课 题 第五章数控装置的轨迹控制原理 第二节脉冲增量插补 授 课 时 数 讲课2课时 教 学 目 的 知识目标：脉冲增量插补的实现方法，逐点比较法、数字积分法和比较积分法的实现形式、工作流程及基本原理 能力目标：了解逐点比较法、数字积分法和比较积分法的实现形式、工作流程及工作原理 德育目标：使学生掌握脉冲增量插补的基本理论、方法和应用工具；具有综合运用所学知识，正确了解数控轨迹控制的能力；提高分析问题和动手动脑的综合能力；为学习其他有关课程和将来从事数控技术方面的工程设计与开发打好必要的基础。 教 学 重 点 逐点比较法、数字积分法和比较积分法基本原理 教 学 难 点 逐点比较法、数字积分法和比较积分法的工作流程的实现方法 教具 多媒体 ＶＢ设计的数控插补仿真教学软件 教学方法 情境教学法 、案例分析、仿真演示法、小组讨论法等方法 教 学 进 程 及 内 容 说 明 课题引入：前面课程中我们已经掌握了计算机数控装置的内容，掌握了CNC硬件与软件的结构与功能；而我们现在所要学的这一节内容就是要对前计算机数控装置的运用。CNC软件用什么方法对硬件实现要求？接下来我们这一课题要解决这个问题是闭环伺服系统。 新内容讲解： 第二节 脉冲增量插补 脉冲增量插补的定义：是分配脉冲的计算，在插补过程中不断向各坐标轴发出相互协调的进给脉冲，控制机床坐标用相应的移动。 脉冲增量插补的方法：逐点比较法、数字积分法和比较积分法。 一、逐点比较法插补原理 基本原理是：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轨迹的误差，由此决定下一步刀具的移动方向，使刀具向减少误差的方向移动。 逐点比较法进行插补每一步都要经过 四个工作节拍： 第一节拍：偏差判别 第二节拍：进给 第三节拍：偏差计算 第四节拍：终点判别 １ 直线插补 偏差计算 如右图所示第一象限直线OE， 起点O为坐标原点， 终点坐标E（Xe，Ye）， 直线方程为： XeY－XYe＝0 直线OE 为给定轨迹， B（Xb，Yb）为动点（刀位点） 坐标。动点与直线的位置关系有三种情况： 对于第一象限直线，其偏差符号与进给方向的关系为： F＝0时，表示动点在OE上，如点B，可向＋X向进给，也可向＋Y向进给。 F0时，表示动点在OE上方，如点A，应向＋X向进给。 F0时，表示动点在OE下方，如点C，应向＋Y向进给。 这里规定动点在直线上时， 可归入F0的情况一同考虑。 将F的运算采用递推算法予 以简化，动点Fi(Xi，Yi)的 Fi值为：Fi= XeYi－XiYe 2)进给 若Fi≥0，沿＋X向走一步 F F－Ye 若Fi0, 沿＋y向走一步 F F－Xe 终点判别 在插补计算、进给的同 时还要进行终点判别。常用终点判别方法，是设置一个长度计数器，从直线的起点走到终点，刀具沿X轴应走的步数为Xe，沿Y轴走的步数为Ye，计数器中存入X和Y两坐标进给步数总和 N＝∣Xe∣＋∣Ye∣，当X或Y坐标进给时，计数长度减一，当计数长度减到零时，即N＝0时，到达终点，停止插补。 例5-1：加工第一象限直线OE，如下图所示，起点为坐标原点，终点坐标为E（3，5）。试用逐点比较法加工直线OE。 解：总步数n=3+5=8运算过程见表5-1 插补轨迹见图5-4 2. 圆弧插补 1) 偏差计算 设圆弧圆心在坐标原点， 已知圆弧起点（Xs，Ys）， 终点（Xe，Ye）。设圆上任 意一点为（x，y），则下式成立： 取偏差函数F为： 若F0 ，则动点位于圆弧外侧。 若F=0， 则动点在圆弧上。 若F0, 则动点在圆弧内侧。 2）进给 第一象限逆圆偏差判别函 数F与进给方向的关系如下： 当F≥0，沿-Y向走一步, F F－2x+1 x x-1 当F0，沿-X向走一步, F F+2y+1 y y+1 3)圆弧插补终点判别与 直线相同 例5-2 现欲加工第一象限逆圆弧AB，如图所示，起点A（5，0），终点B（0，5），试用逐点比较法加工圆弧AB。 解：n＝∣5-0∣＋∣0-5∣=10 运算过程见表5-2，插补轨迹如右图 3.象限处理与坐标变换 1）直线插补的象限处理 对于第二象限的直线， x的进给方向与第一象限不 同，在偏差计算中只要将 xe、ye取绝对值，代入第 一象限的插补公式即可插 补运算。第三、第四象限 也是一样。所以不同象限的 四个象限各轴插补运动方向如图所示