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《机床数控技术》插补原理

指导书

机械工程与自动化学院机械工程系

第一局部铣床模型机硬件连接及工作原理

模型机包括根本逻辑电路、功率放大器及XY工作台，核心内容为逻辑电路，硬件结构如图1所示。

图1直线插补逻辑电路

图1直线插补逻辑电路

整个电路由八个环节组成：

1、时序电路〔节拍脉冲发生器〕

在计算机和控制系统中，常常要求系统的某些操作按时间顺序分时工作，因此需要产生一个节拍控制脉冲，以协调各局部的工作。这种能产生节拍脉冲的电路叫做节拍脉冲发生器，又称顺序脉冲发生器〔脉冲分配器〕。

时序电路其逻辑符合如图2所示。

t1,t2,t3,t4为输出节拍脉冲，CP接单次脉冲，R是清零端。

t

t1t2t3t4

CP时序电路R

图2时序电路



顺序脉冲发生器可以分为计数器型的和移位存放器型两种，本电路采用移位存放器型顺序脉冲发生器，时序电路统一整个插补器的各个环节的协调动作，发出判别〔t1〕、进给〔t2〕、运算〔t3〕和终点判别〔t4〕的指令。这里采用6位移位存放器、那么一个时序周期共9个脉冲〔CP〕周期。

2、存放器组

移位存放器具有存放、移位的功能。其逻辑符号如图3。

〔1〕Qa接至Ri，S端接移位、置数端，CP接单次脉冲，R接清零端，A-F为输入端，Qa-Qf为输出端.

〔2〕存放器清零：

按动清零端，使R端送入一个，存放器输出端Qa-Qf全为0。

〔3〕存放器置数：

将S端接至置数“1”，输入端置111000状态，CP端送入一个置数脉冲，此时Qa-Qf被置为111000。

〔4〕存放器移位：

将S端接至移位“0”，CP端依次送入六个脉冲，那么111000循环移位，最后仍为111000。

RQ

RQfQeQdQcQb

移位寄存器

RiFEDCBACP

清零

脉冲

“0”移位“1

图3移位存放器逻辑图

JXX存放器：存放X的终点坐标值Xe。

JYY存放器：存放Y的终点坐标值Ye。

JFF存放器：存放偏差运算结果F。

以上三个存放器都是6位，最高位为符合位。

JE：终点存放器，存放加工过程中需要走的总步数，E即终点判别值，加工前E=Xe+Ye，取X轴和Y轴的总步数作为终点判别值，X轴或Y轴每走一步，JE减一，直到JE＝0时，发出插补完成信号使TG=0。

JE存放器实际上是一个减法计数器，在电路中是一个可逆计数器，用△X或△Y进给脉冲作CP-,当减至0时Bo端发出借位信号即终点信号。

3、运算环节

运算环节由存放器JF、JX、JY，全加器和进位触发器构成。

根据偏差判别信号，进行新偏差运算，当偏出值的最高位〔符号位〕为0时，表示偏差F=0，F/=F-Ye,即进行以下运算：JF－JY=JF；当偏差值的最高位〔符号位〕为1时，表示偏差F0，F/=F+Xe，即进行以下运算：JF+JX=JF。

4、进给环节

进给控制触发器F10根据偏差值〔符号位〕产生控制门16、17的信号，

当t2进给时序出现时，门16或门17将输出进给脉冲△X或△Y。

5、终点判别环节

终点判别的方法一般有两种：

据x，y两向坐标所要走的总步数C来判断，即

∑＝〔∣xe∣-xo〕+〔∣ye∣-yo〕=∣xe∣+∣ye∣,每走一步x或y，均进行∑－1计算，当∑减至0时即到终点，停止插补。

②比拟∣xe∣和∣ye∣，取其中的较大值为∑，当沿该方向进给一步时，进行∑－1计算，直至∑＝0时停止插补。

本电路采用第一种，计数器中置入X轴和Y轴两坐标绝对值之和作为终点步数，将△X和△Y进给脉冲作为计数器的减数信号〔CP－〕，每进给△X和△Y一次，计数器减一，直至计数器减至零，Bo借位端将输出借位信号至TG启动控制触发器，使TG产生停止运算的信号。

6、控制触发器TG〔F8〕

用来启动和停止整个电路的运算，当TG的Q＝1时运算开始，Q＝0时，运算停止。

7、步长放大器

这是专门为演示教学而设计的脉冲当量放大装置，因为每输出一个进给脉冲，铣床模型机拖板移动0.00625mm，即一个脉冲当量等于0.00625mm，为了能观察每次进给的过程，采用步长放大器，使脉冲当量的步长放大几百倍，其原理是一个频率比拟高的脉冲源和△X〔或△Y〕相与得到的△X’〔△Y

8、环形分配器

演示板上设置了两个三相六拍环形分配器，分别驱动x和y两个方向的电机，在作演示时环形分配器的输入进给脉冲来自步长