敬拉技术及偏瘦 第二章计算机教控系统 主讲 陈德道
第二章 计算机数控系统 主讲 陈德道
第二章计算机数控系统 加减速拉制 为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必 须对送到电机的进给脉冲频率或电压进行加减速控制。即在机床加速启 动时，保证加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；而当机床 减速停止时，保证加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小。 在CC装置中，加减速控制多数都采用软件来实现，这样给系统带 来了较大的灵活性。这种用软件实现的加减速控制可以放在插补前进行， 也可以放在插补后进行。放在插补前的加减速控制称为前加减速控制， 放在插补后的加减速控制称为后加减速控制，如图所示。 指令速度F 前加减速 F △x △x 后加减速 插补器 精插 Ay △y 后加减速 补 坐标位置 前加减速和后加减速示意图 主页。 目录 上一页 下一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 七、 加减速控制 为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必 须对送到电机的进给脉冲频率或电压进行加减速控制。即在机床加速启 动时，保证加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；而当机床 减速停止时，保证加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小。 在CNC装置中，加减速控制多数都采用软件来实现，这样给系统带 来了较大的灵活性。这种用软件实现的加减速控制可以放在插补前进行， 也可以放在插补后进行。放在插补前的加减速控制称为前加减速控制， 放在插补后的加减速控制称为后加减速控制，如图所示。 前加减速和后加减速示意图 坐标位置 指令速度F 前 加 减 速 插 补 器 后加减速 后加减速 精 插 补 ' F x ' x ' y y
第二章计算机数控系统 ☒无法显示该图片】 前后加减速控制的优缺点 前加减速控制： 优点是仅对合成速度一一编程指令速度F进行控制，所以它不会影响 实际插补输出的位置精度。 缺点是需要预测减速点，而这个减速点要根据实际刀具位置与程序 段终点之间的距离来确定，而这种预测工作需要完成的计算量较大。 后加减速控制： 优点是与前加减速控制相反，它是对各运动轴分别进行加减速控制， 这种加减速控制不需专门预测减速点，而是在插补输出为零时开始减速， 并通过一定的时间延迟逐渐靠近程序段终点。 缺点是由于它对各运动坐标轴分别进行控制，所以在加减速控制以后， 实际的各坐标轴的合成位置就可能不准确。（这种影响仅在加速或减速 过程中才会有，当系统进入匀速状态时，这种影响就不存在了)。 页 目录 一页 后退 出
第二章 计算机数控系统 前后加减速控制的优缺点 前加减速控制： 优点是仅对合成速度——编程指令速度F进行控制，所以它不会影响 实际插补输出的位置精度。 缺点是需要预测减速点，而这个减速点要根据实际刀具位置与程序 段终点之间的距离来确定，而这种预测工作需要完成的计算量较大。 后加减速控制： 优点是与前加减速控制相反，它是对各运动轴分别进行加减速控制， 这种加减速控制不需专门预测减速点，而是在插补输出为零时开始减速， 并通过一定的时间延迟逐渐靠近程序段终点。 缺点是由于它对各运动坐标轴分别进行控制，所以在加减速控制以后， 实际的各坐标轴的合成位置就可能不准确。（这种影响仅在加速或减速 过程中才会有，当系统进入匀速状态时，这种影响就不存在了）
第二章计算机数控系统 1 前加减速控制 囚无法显示该图片 1.稳定速度和瞬时速度 所谓稳定速度，就是系统处于稳定状态时，每次插补一次（一个插补周 期)的进拾量。 f.= TKF 60×1000 式中，j为稳定速度(mm);T为插补周期(ms);F为指令进给速度 (mm/min);K为速度系数，包括快速倍率、切削进给倍率等。 所谓瞬时速度，即系统在每个插补周期的进给量。当系统处于稳定状态 时，瞬时速度等于稳定速度∫：当系统处于加速（或减速）状态 时，f<小 主页 目录 上一页 下一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 1．稳定速度和瞬时速度 所谓稳定速度，就是系统处于稳定状态时，每次插补一次（一个插补周 期）的进给量。 式中，为稳定速度（mm）；T为插补周期（ms）；F为指令进给速度 （mm/min）；K为速度系数，包括快速倍率、切削进给倍率等。 所谓瞬时速度，即系统在每个插补周期的进给量。当系统处于稳定状态 时，瞬时速度 等于稳定速度 ；当系统处于加速（或减速）状态 时， 。 1、前加减速控制 60 1000 s TKF f = s f i f s f i s f f
第二章计算机数控系统 冈无法显示该图片 2.加减速算法 数控系统的加减速算法一般有线性加减速处理和指数加减速处理。 v v() D A 0 加速 匀速 D 减速 直线加减速 指数加减速 目录 一页 一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 2. 加减速算法 数控系统的加减速算法一般有线性加减速处理和指数加减速处理。 B A P 加速 匀速 D 减速 C t 指数加减速 V t( ) Vc 直线加减速 D C t A B P V t( ) Vc
第二章计算机数控系统 3.线性加减速处理 1)加速处理 系统每插补白状都要进行稳定速度、瞬时速度和加/减速处理。 当计算的 瞬时速度小于稳定速度时，则要加速。每加速一次，瞬时速度为 f=f+at 新的瞬时速度参加插补计算，对各坐标轴进行分配。这样，一重到稳定速 度为止。 2)减速处理 系统每进行一次插补运算，都要进行终点判别，计算出离开终点的瞬 时距离，并根据本程序段的减速标志，检查是否已到达减速区域，若以到 达，则开始减速。当稳定速度和设定的加减速度确定后，减速域$可由 下式求得： S-20+AS 若本段程序段要减速，则设置减速状态标志，开始减速处理。隼减速一次， 瞬时速度为 f=f-at 新的瞬时速度参加插补运算，对各坐标轴进行分配，直到速度为零 主页 目录○ 上一项 下一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 3．线性加减速处理 1）加速处理 系统每插补一次都要进行稳定速度、瞬时速度和加/减速处理。当计算的 瞬时速度小于稳定速度时，则要加速。每加速一次，瞬时速度为 新的瞬时速度参加插补计算，对各坐标轴进行分配。这样，一直到稳定速 度为止。 2）减速处理 系统每进行一次插补运算，都要进行终点判别，计算出离开终点的瞬 时距离，并根据本程序段的减速标志，检查是否已到达减速区域，若以到 达，则开始减速。当稳定速度和设定的加减速度确定后，减速区域S可由 下式求得： 若本段程序段要减速，则设置减速状态标志，开始减速处理。每减速一次， 瞬时速度为 新的瞬时速度参加插补运算，对各坐标轴进行分配，直到速度为零。 i i 1 f f at + = + 2 2 s f S S a = + i i 1 f f at + = −
第二章计算机数控系统 3)终点判别处理 在每次插补运算结束后，系统都要根据求出的各轴的插补进给量，来 计算刀具中篱评程序段终点的距离，然后进行终点判别。在即将到达 终点时，设置相应的标志。若本段程序要减速，则还需要检查是否己达到 减速区域并开始减速。 直线插补时S的计算，设X轴是长轴。 =x-4+△x =1+1 P(x.y) cos a 主页 目录 上一页 下一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 3）终点判别处理 在每次插补运算结束后，系统都要根据求出的各轴的插补进给量，来 计算刀具中心离开本程序段终点的距离，然后进行终点判别。在即将到达 终点时，设置相应的标志。若本段程序要减速，则还需要检查是否已达到 减速区域并开始减速。 直线插补时 Si 的计算，设X轴是长轴。 1 1 i i i i x x x y y y − − = + = + 1 cos i i S x x = −
第二章计算机数控系统 3)终点判别处理 圆弧插补盱愁计算。 .co A(石，) M 0 ↓P(x,) (a) 主页 目录 上一页 下一页 后退 退出
第二章 计算机数控系统 3）终点判别处理 圆弧插补时 Si 的计算。 1 1 cos cos i i S MP y y = = −
第二章计算机数控系统 第三节计算机数控系统的硬件结构 从系统电路板结构分析分为大板式结构和模块化结构 从系统使用芬耕分为单CPU和多CPU结构。 作 纸带阅读机 机床操作 面板 (CPU) 会式程块 话编模 进给电机 (CPU 纸带阅读机 I/0接口 位置控制 速度控制 EPROM 接口 单元 ☑ 位置反馈 速度反馈 RAM 穿孔机和闰MDI/CRT 主轴控制 传机接口 口 PLC接口 元 能 (CPU) 位控模 置制块 用 主控模 字孔机 电传机 数控面板 crt (C●PI PU) 页 目录 页 一页 后退 退 出
第二章 计算机数控系统 第三节 计算机数控系统的硬件结构 从系统电路板结构分析分为大板式结构和模块化结构。 从系统使用CPU分析分为单CPU和多CPU结构。 CPU 总 线 穿孔机 RAM 电传机 数控面板 穿孔机和电 传机接口 MDI/CRT 接 口 EPROM 纸带阅读机 接 口 I/O接 口 纸带阅读机 机床操作 主轴控制 单 元 CRT PLC接 口 M ~ 速度控制 单 元 位置反馈 位置控制 速度反馈 M 进给电机 管 理 模块 （CPU） 主 存 储器 模 块 操 作 面板 显 示 模块 会 话 式 编 程 模 块 （CPU） 插 补 模块 （CPU） PLC功 能 模 块 （CPU） 位 置 控 制 模 块 (CPU) 主 轴 控 制 模 块 （CPU）
第二章计算机数控系统 第四节 计算机数控系统的软件结构 一、 CNC数控软件的特点 CC装置药系绕软件具有多任务性和实时性两大特点。 二、多任务性与并行处理技术 (一)CNC装置的多任务性 操作系统 管理软件 控制软件 零件程序管理 显示处理 人机交互交互 输入输出管理 故障诊断处理 编译处理 刀具半径补偿 速度处理 插补运算 位置控制 机床输入输出 主轴控制 页 目录 下一页 后浪 退出
第二章 计算机数控系统 第四节 计算机数控系统的软件结构 一、CNC数控软件的特点： CNC装置的系统软件具有多任务性和实时性两大特点。 二、多任务性与并行处理技术 （一）CNC装置的多任务性 操作系统 管理软件 控制软件 零 件 程 序 管 理 显 示 处 理 人 机 交 互 交 互 位 置 控 制 输 入 输 出 管 理 插 补 运 算 故 障 诊 断 处 理 速 度 处 理 机 床 输 入 输 出 编 译 处 理 主 轴 控 制 刀 具 半 径 补 偿 ．．． ．．．