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深圳数控车床数控系统的插补原理

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在轮廓加工中,深圳数控车床

刀具的轨迹必须严格准确地按零件轮廓曲线运动。插补运算的作用是在已知的加工轨迹曲线的起点和终点间进行“数据点的密化”。插补是在每个插补周期内,根据CNC指令、进给速度计算出一个微小直线段的数据,刀具沿着微小直线段运动,经过若干个插补周期后,刀具从起点动动到终点,完成这段轮廓的加工。

被加工零件的外形轮廓是由直张、圆弧和其他曲线等几何元素构成,其中直线和圆弧是基本的几何元素,其他的曲线可用微小直线或圆弧逼近形成。深圳数控车床

的数控系统都具有直线和圆弧插补功能。在高级型深圳数控车床的数控系统扩展功能或宏程序中还配有抛物线、渐开线、椭圆等插补计算功能。

在实际加工中,被加工工件的轮廓形状千差万别,严格说来,为了满足几何尺寸精度的要求,刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成,对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现,但对于较复杂的形状,若直接生成会使算法变得很复杂,计算机的工作量也相应地大大增加,因此,实际应用中,常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况),这种拟合方法就是“插补”,实质上插补就是数据密化的过程。

插补的任务是根据进给速度的要求,在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值,每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度,而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度,因此,插补算法是整个数控系统控制的核心。

插补算法经过几十年的发展,不断成熟,种类很多。一般说来,从产生的数学模型来分,主要有直线插补、二次曲线插补等;从插补计算输出的数值形式来分,主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补。脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点。

在深圳数控车床的CNC中,由软件全部或部分实现其插补功能。但是,用软件实现插补运算,比硬件插补器动算速度慢。在深圳数控车床CNC系统中,插补功能常分为粗插补和精插补两步完成。粗插补用软件实现,把一个程序段分割为微小直线段;精插补在伺服驱动模块中,把各微小直线段再进行密化处理,使加工轨迹在允许的误差范围内。所以,插补功能直接影响系统控制精度和速度,是深圳数控车床的重要技术指标。