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CNC系統(tǒng)直紋面插補(bǔ)運(yùn)算的速度控制方法研究

2017-12-11 來(lái)源：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院作者：雷立群

摘要:線接觸加工是一種新的加工方法,是利用銑刀側(cè)刃一次走刀完成對(duì)直紋面的加工,利用該方法實(shí)現(xiàn)的數(shù)控系統(tǒng)所采用的是復(fù)合插補(bǔ)方法。空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)是復(fù)合插補(bǔ)方法的基礎(chǔ),文中深入研究了空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法及插補(bǔ)過(guò)程中的速度處理方式,并利用這種插補(bǔ)方法實(shí)現(xiàn)了全軟件數(shù)控系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)證明該插補(bǔ)方法是合理可行的。

關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng);線接觸加工;插補(bǔ);速度控制

1 、引言

數(shù)控系統(tǒng)是一種典型的多任務(wù)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),系統(tǒng)中的強(qiáng)實(shí)時(shí)控制部分主要是插補(bǔ)運(yùn)算和位置控制脈沖的輸出「1〕。眾所周知,插補(bǔ)是數(shù)控機(jī)床控制刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的核心,線接觸加工數(shù)控系統(tǒng)具有利用一條數(shù)控代碼即可實(shí)現(xiàn)對(duì)空間可展直紋面加工的特殊功能,對(duì)可展直紋面的加工,在插補(bǔ)方法上采用了復(fù)合插補(bǔ)方式圓。由于空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法和方法是復(fù)合插補(bǔ)的基礎(chǔ),文中深人研究了空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法及插補(bǔ)過(guò)程中的速度處理方式。

2、速度控制

速度處理因數(shù)控系統(tǒng)的不同而存在很大的差異。線接觸加工數(shù)控系統(tǒng)在速度處理上是通過(guò)將數(shù)控程序給出的速度F值(單位:mm/min)折算出在每個(gè)插補(bǔ)周期上實(shí)際應(yīng)發(fā)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控系統(tǒng)中每發(fā)出一個(gè)脈沖,伺服電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度,從而帶動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)向前移動(dòng)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的距離(稱(chēng)之為脈沖當(dāng)量,這里用、teP表示,單位:林m)。通過(guò)程序中給定的速度計(jì)算出實(shí)際應(yīng)發(fā)的脈沖個(gè)數(shù)是:

(1)空間直線插補(bǔ)速度增量的計(jì)算:根據(jù)圖1,首先計(jì)算出直線段在各個(gè)坐標(biāo)軸上的方向余弦為:

圖1 DDA空間直線插補(bǔ)原理

式中△眾、△勿、△乙一各坐標(biāo)軸在每個(gè)插卒卜周期的運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)。

(2)圓弧插補(bǔ)的速度增量:在圓弧插補(bǔ)時(shí),其速度增量值V值,即每個(gè)插補(bǔ)周期速度的累加量,是小于一個(gè)脈沖的數(shù)值,例如當(dāng)插補(bǔ)周期是25人了尹Z,速度是60mm加in時(shí),速度的增量值為.004,即在每個(gè)插補(bǔ)周期結(jié)束時(shí),伺服驅(qū)動(dòng)應(yīng)向外發(fā)送.004個(gè)脈沖當(dāng)量。

3、空間直線插補(bǔ)

對(duì)空間直線和圓弧插補(bǔ)采用的是數(shù)字積分(DDA)插補(bǔ)法。數(shù)字積分法又稱(chēng)為數(shù)字微分分析器法,是利用數(shù)字積分的原理,計(jì)算刀具沿坐標(biāo)軸的位移,使刀具沿著所加工的軌跡運(yùn)動(dòng)。采用數(shù)字積分法進(jìn)行插補(bǔ),運(yùn)算速度快、易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)或多坐標(biāo)空間曲線的插補(bǔ)「3一4〕。此外,DDA插補(bǔ)法每次插補(bǔ)輸出單個(gè)脈沖,這在進(jìn)行多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)時(shí),容易做到使各坐標(biāo)軸的脈沖均勻分配。線接觸加工中,對(duì)這種方法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),使其更好的適合于全軟件數(shù)控系統(tǒng)的加工控制。數(shù)字積分插補(bǔ)法利用的是高等數(shù)學(xué)求函數(shù)廠五習(xí)對(duì)二積分的原理,如圖2所示, Y=F(X)的積分就是此函數(shù)曲線與x軸圍成的面積S,如公式所示。