太原理工大学长治学院授倮教案 第四节数据采样插补法 数据采样插补适用于以直流或交流伺服电动机 作为驱动元件的闭环数控系统中 由于插补周期与插补精度、速度等有直接关系, 因此,数据采样插补最重要的是正确选择插补周期。 插补周期的选择 1.插补周期与插补运算时间的关系 通常插补周期Ts必须大于插补运算时间与 CPU执行其他实时任务(如显示、监控和精插补 等)所需时间之和。 2.插补周期与位置反馈采样的关系 Ts=nTc 1、2、3…) 3.插补周期与精度、速度的关系 直线插补时,每 个小直线段与给 (T,F)2 定直线重合,不 8R 会造成轨迹误 二、数据采样插补原理 1.数据采样直线插补 直线函数法 每个插补周期的进给步长为 △L=FYS 各坐标轴的位移量为: 《数控原理与系统》21
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》21 第四节 数据采样插补法 数据采样插补适用于以直流或交流伺服电动机 作为驱动元件的闭环数控系统中。 由于插补周期与插补精度、速度等有直接关系， 因此，数据采样插补最重要的是正确选择插补周期。 一、 插补周期的选择 1. 插补周期与插补运算时间的关系 通常插补周期 Ts 必须大于插补运算时间与 CPU 执行其他实时任务（如显示、监控和精插补 等）所需时间之和。 2. 插补周期与位置反馈采样的关系 Ts=nTc (n=1 、2、 3 …) 3. 插补周期与精度、速度的关系 R T F e s r 8 ( ) 2 = 二、 数据采样插补原理 1. 数据采样直线插补 每个插补周期的进给步长为： L = FTs 各坐标轴的位移量为： 直线插补时，每 个小直线段与给 定直线重合，不 会造成轨迹误 差。 直线函数法
太原理工大学长治学院授倮教案 Xe= kxe 4F=4C, Ye= kye 动点I的插补计算公式为 FT y,=Y+ 2.数据采样圆弧插补 用弦进给代替弧进给,即用直线逼近圆弧。 计算出圆弧段上的若干个插补点,并使相邻两个 插补点之间的弦长满足下式:M=FTs △X= f cosa △X △Y △Y= △Y 新的插补点坐标值 X,=X+△X Y1=y1+△Y 《数控原理与系统》22
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》22 Xe KXe L L X = = Ye KYe L L Y = = 动点 I 的插补计算公式为： 2 2 1 e e s i i X Y FT X X + = − + 2 2 1 e e s i i X Y FT Y Y + = − + 2. 数据采样圆弧插补 用弦进给代替弧进给，即用直线逼近圆弧。 计算出圆弧段上的若干个插补点，并使相邻两个 插补点之间的弦长满足下式： L = FTs X = f cos 2 2 Y Y X X X Y i i − + = 新的插补点坐标值： Xi+1 = Xi + X Yi+1 = Yi + Y
太原理工大学长治学院授倮教案 第五节刀具补偿原理 刀具半径补偿原理 G40.G41.G42 补偿执行过程分为 第一步:刀补建立 第二步:刀补进行; 第三步:刀补撤销。 1.刀具半径补偿计算 (1)直线刀具补偿计算 X=X+△X=X+ RX Y=Y+△Y=Y+ (2)圆弧切削刀具半径补偿计算 RX X=X+△X=X,+ RI Ih=Yh+ 2.直线过渡型刀具半径补偿 (又称为C功能刀具半径补偿) 三种过渡形式:1)缩短型转接; 2)伸长型转接 《数控原理与系统》23
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》23 第五节 刀具补偿原理 一、 刀具半径补偿原理 G40 . G41 . G42 补偿执行过程分为： 第一步：刀补建立； 第二步：刀补进行； 第三步：刀补撤销。 1. 刀具半径补偿计算 （1） 直线刀具补偿计算 2 2 ` X Y RY X X X X + = + = + 2 2 X Y RX Y Y Y Y + = + = + (2) 圆弧切削刀具半径补偿计算 2 2 ` ` b b b b b b X Y RX X X X X + = + = + 2 2 ` b b b b b b X Y RY Y Y Y Y + = + = + 2. 直线过渡型刀具半径补偿 （又称为 C 功能刀具半径补偿） 三种过渡形式：1）缩短型转接； 2）伸长型转接；
太原理工大学长治学院授倮教案 3)插入型型转接; 二、刀具长度补偿 刀具长度补偿的概念 实际位移量=程序给定值±补偿值 上式中二值相加为正补偿,用G43表示;二值相 减为负补偿,用G44表示;取消刀具长度补偿指令 用G49表示 2.刀具长度补偿的实现 补偿一个反量的过程称为刀具位置补偿撤销 (G49) 3.刀具位置补偿的处理方法 1)把原来刀具的补偿量撤销,再根据新刀具 的补偿量要求进行修正; 2)先进行刀具的补偿量的差值计算,然后在 原刀具的基础上进行刀具补偿。 《数控原理与系统》24
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》24 3）插入型型转接； 二、 刀具长度补偿 1. 刀具长度补偿的概念 实际位移量＝程序给定值±补偿值 上式中二值相加为正补偿，用 G43 表示；二值相 减为负补偿，用 G44 表示；取消刀具长度补偿指令 用 G49 表示。 2. 刀具长度补偿的实现 补偿一个反量的过程称为刀具位置补偿撤销 （G49）. 3. 刀具位置补偿的处理方法 1) 把原来刀具的补偿量撤销，再根据新刀具 的补偿量要求进行修正； 2) 先进行刀具的补偿量的差值计算，然后在 原刀具的基础上进行刀具补偿
太原理工大学长治学院授倮教案 第四章计算机数控装置 第一节概述 数控系统由程序、输入输出设备、计算机数控装 置(CNC装置)、可编程控制器(PLC)、主轴驱动 装置和进给伺服驱动装置等组成的系统。 CNC装置由硬件和软件两大部分组成。软件设 计灵活,适应性强,但处理速度慢;硬件处理速度 快,但成本高。 CNC装置的工作过程 1.输入:输入的有零件程序、控制参数、补 偿数据等。常用的输入方式有键盘手动输 入(MDⅠ)、磁盘输入、可移动磁盘输入、 通信接口RS232输入、连接上一级计算机 的DNC接口输入、以及通过网络通信方式 输入。 2.译码处理:计算机通过译码程序识别这些 代码符号,按照一定的规则翻译成计算机 能够识别的(二进制)数据形式,并存放 在指定的存储器内 3.数据处理 般包括刀具半径补偿、速 《数控原理与系统》25
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》25 第四章 计算机数控装置 第一节 概述 数控系统由程序、输入输出设备、计算机数控装 置（CNC 装置）、可编程控制器（PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动装置等组成的系统。 CNC 装置由硬件和软件两大部分组成。软件设 计灵活，适应性强，但处理速度慢；硬件处理速度 快，但成本高。 一、 CNC 装置的工作过程 1. 输入：输入的有零件程序、控制参数、补 偿数据等。常用的输入方式有键盘手动输 入（MDI）、磁盘输入、可移动磁盘输入、 通信接口 RS232 输入、连接上一级计算机 的 DNC 接口输入、以及通过网络通信方式 输入。 2. 译码处理：计算机通过译码程序识别这些 代码符号，按照一定的规则翻译成计算机 能够识别的（二进制）数据形式，并存放 在指定的存储器内。 3. 数据处理：～一般包括刀具半径补偿、速
太原理工大学长治学院授倮教案 度计算以及辅助功能处理。 4.插补运算与位置控制:实时控制,一般在 相应的服务程序中进行。 5.输入/输出(I/)处理: 6.显示:零件程序显示、参数显示、机床状 态显示、刀具加工轨迹动态模拟图形显示、 报警显示等功能。 7.诊断:主要有启动诊断和在线诊断 二、CNC装置的功能 1.基本功能 (1)控制功能 (2)准备功能 (3)插补功能 (4)进给功能 1)切削进给速度(mm/min) 2)同步进给速度(mm/r); 3)快速进给速度; 4)进给倍率 (5)主轴功能 (6)刀具功能 (7)辅助功能 《数控原理与系统》26
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》26 度计算以及辅助功能处理。 4. 插补运算与位置控制：实时控制，一般在 相应的服务程序中进行。 5. 输入／输出（I／）处理： 6. 显示：零件程序显示、参数显示、机床状 态显示、刀具加工轨迹动态模拟图形显示、 报警显示等功能。 7. 诊断：主要有启动诊断和在线诊断。 二、 CNC 装置的功能 1.基本功能： （1）控制功能 （2）准备功能 （3）插补功能 （4）进给功能 1） 切削进给速度（mm/min）； 2） 同步进给速度(mm/r)； 3） 快速进给速度； 4） 进给倍率； （5）主轴功能 （6）刀具功能 （7）辅助功能
太原理工大学长治学院授倮教案 (8)字符显示功能 (9)自诊断功能 2.选择功能 (1)补偿功能 (2)固定循环功能 (3)图形显示功能 (4)通信功能 (5)人机对话编程功能。 《数控原理与系统》
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》27 （8）字符显示功能 （9）自诊断功能 2. 选择功能 （1）补偿功能 （2）固定循环功能 （3）图形显示功能 （4）通信功能 （5）人机对话编程功能
太原理工大学长治学院授倮教案 第二节cNc装置的硬件结构 单微处理器和多微处理器 (一)单微处理器结构 1.单微处理器的特点: 1)只有一个CPU,采用集中控制、分 时处理的方式完成各项控制任务; 2)各微处理器组成主从结构,只有一个 CPU能够控制系统总线,占有总线 资源 3)数据存储、插补运算、输入输出控 制、显示和诊断等由一个CPU完成, 常采用增加协CPU来减轻负担,提 高处理速度。 2.单CPU结构的形式 1)专用型 CPU主要担负数控有 2)通用型 关的数据处理和实 时控制任务 3.单微处理器结构的组成 数据处理包括译码、 (1)CPU和总线:CPU是CNC装置的核心,实时控制包括插补 算和位置控制以 由运算器及控制器两大部分组成。 及对各种辅助功能 的控制。 总线由地址总线、数据总线和控制总线组成。 《数控原理与系统》28
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》28 第二节 CNC 装置的硬件结构 一、单微处理器和多微处理器 （一） 单微处理器结构 1. 单微处理器的特点： 1) 只有一个 CPU，采用集中控制、分 时处理的方式完成各项控制任务； 2) 各微处理器组成主从结构，只有一个 CPU 能够控制系统总线，占有总线 资源； 3) 数据存储、插补运算、输入/输出控 制、显示和诊断等由一个 CPU 完成， 常采用增加协 CPU 来减轻负担，提 高处理速度。 2. 单 CPU 结构的形式 1） 专用型 2） 通用型 3. 单微处理器结构的组成 (1)CPU 和总线：CPU 是 CNC 装置的核心， 由运算器及控制器两大部分组成。 总线由地址总线、数据总线和控制总线组成。 CPU 主要担负数控有 关的数据处理 和实 时控制任务。 数据处理包括译码、 刀补、速度处理。 实时控制包括 插补 运算和位置控 制以 及对各种辅助 功能 的控制
太原理工大学长治学院授倮教案 (2)存储器:只读存储器(ROM)和随机存 储器(RAM) (3)位置控制器:是一种同时具有位置控 制和速度控制两种功能的反馈控制系 统 (4)可编程序控制器(PIC):分为“内装 型”与“独立型”。用于数控机床的辅 助功能和顺序控制 (5) MDI/CRT接口 (6)I/O接口:开关量输入和模拟量输入, 接口电路还必须进行电平转换和功率 放大 (7)通信接口:用来与外设进行信息传输 如:上一级计算 机、移动硬盘 (二)多微处理器结构 可移动磁盘、录 机等 1.多微处理器结构的特点 1)性能价格比高 2)模块化结构具有良好的适应性 和扩展性,结构紧凑、调试、维 修方便。 3)具有很强的通信功能,便于实现 FMS、FA、CIMS 2.多微处理器结构的型式:紧耦合结构和松 《数控原理与系统》
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》29 （2）存储器:只读存储器（ROM）和随机存 储器（RAM） （3）位置控制器：是一种同时具有位置控 制和速度控制两种功能的反馈控制系 统。 （4）可编程序控制器（PLC）：分为“内装 型”与“独立型”。用于数控机床的辅 助功能和顺序控制。 （5）MDI/CRT 接口 （6）I/O 接口：开关量输入和模拟量输入， 接口电路还必须进行电平转换和功率 放大。 （7）通信接口：用来与外设进行信息传输。 （二）多微处理器结构 1. 多微处理器结构的特点： 1） 性能价格比高 2） 模块化结构具有良好的适应性 和扩展性，结构紧凑、调试、维 修方便。 3） 具有很强的通信功能，便于实现 FMS、FA、CIMS. 2. 多微处理器结构的型式：紧耦合结构和松 如：上一级计算 机、移动硬盘、 可移动磁盘、录 音机等
太原理工大学长治学院授倮教案 耦合结构。 3.多微处理器结构的组成 (1)组成 1)CNC管理模块 2)CNC插补模块; 3)位置控制模块; 4)存储器模块; 5)PLC模块; 6)操作控制数据输入、输出和 显示模块 (2)功能模块的互连方式 1)共享总线结构 2)共享存储器结构 、大板式结构和功能模块式结构 1.大板式结构:CNC装置可由主电路板 ROM/RAN板、PLC板、附加轴控制板和 电源单元等组成 2.功能模块式结构:常见的功能模板有CNC 控制板、位置控制板、PLC板、图形板和 通信板等 《数控原理与系统》30
太原理工大学长治学院授课教案 《数控原理与系统》30 耦合结构。 3. 多微处理器结构的组成 （1） 组成： 1） CNC 管理模块； 2） CNC 插补模块； 3） 位置控制模块； 4） 存储器模块； 5） PLC 模块； 6） 操作控制数据输入、输出和 显示模块； （2）功能模块的互连方式 1） 共享总线结构： 2） 共享存储器结构 二、 大板式结构和功能模块式结构 1. 大板式结构：CNC 装置可由主电路板、 ROM/RAM 板、PLC 板、附加轴控制板和 电源单元等组成。 2. 功能模块式结构：常见的功能模板有 CNC 控制板、位置控制板、PLC 板、图形板和 通信板等