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数控车床的进给速和加减速控制
速度计算的任务是:当直线时,计算出 各坐标轴的插补周期的步长;当圆弧时, 计算步长分配系数(角步距)。
(1)直线插补的速度计算 直线插补的速度计算是
为插补程序提供各坐标轴在 同一插补周期中的运动步长。
一个插补周期的步长为:
L 1 FT 60
式中:F——编程给出的合成速度(mm / min) T——插补周期(ms) L——每个插补周期子线段的长度( m)
yi
L sin i
FT 60
• ii1 R
ii1
FT
60R
式中:R——圆弧半径(mm) ii-1、 jj-1——圆心相对于第 i –1 点的坐标值(mm) i——第 i 点与第 i –1 点连线与 x 轴的夹角(圆弧某点
切线方向,即进给速度方向与X轴夹角) ——步长分配系数
与圆弧上一点的值的乘积可以确定下一插补周期的进给步长。
这种系统控制的进给运动 速度可分为升速、恒速、降速 等几个阶段。其控制过程如图 所示。
速度准备框的内容包 括按照指令速度预先算出 降速距离,且置入相应的 单元;
速度控制框内需置入速度控制 字和速度标志FK(当前速度控 制值)、FK0(存恒定值)、 FK1(存低速值),这一速度控 制子程序的主要功能是给出 “当前速度值”,以实现升速、 降速、恒速和低速控制;
余数处理程序框图如图所示。
以上进给速度的控制方法基本上都适用于数字 脉冲增量法插补的CNC系统。
3、数据采样的CNC系统加减速控制 加减速控制大多采样软件来实现,以便使系统
的速度控制更为灵活方便。 前加减速控制:加减速控制可以在插补前进行。 后加减速控制:加减速控制可以在插补后进行。
(1)前加减速控制 前加减速控制是对编程的F指令值即合成速度进
二、进给速度控制
CNC系统中进给速度控制方式:
软件控制 采用——程序计时法(程序延时法)。
软件与接口控制 采用——时钟中断法、 v/ΔL 积 分 器 法 ( 适 于 采 用 DDA 或 扩展DDA插补中的稳速控制)。
1、程序计时法(程序延时法) 其过程是: (1)计算出每次插补运算所占用的时间; (2)由给定的F值计算出相应的进给脉冲间隔时间; (3)由进给脉冲间隔时间减去插补运算时间,得到
进给速度F 60 f (mm / min)
脉冲频率f F FK
60
其中K 1
60
两轴联动各坐标轴进给速度:
vx 60 f x vy 60 f y
合成速度
v
v
2 x
v
2 y
F
要进给速度稳定,故要 选择合适的插补算法, 以及采取稳速措施。
2、闭环和半闭环系统
在这种系统中采用数据采样插补方法时, 根据编程的F值,将轮廓曲线分割为插补 周期,即迭代周期的进给量——轮廓子 步长法。
每次插补运算后的等待时间,由软件实现计时等待。
为使进给速度可调,延时子程序按基本计时单位 设计,并在调用这子程序前,先计算等待时间对基本 时间单位的倍数,这样可用不同的循环次数实现不同 速度的控制。
程序计时法大多用于点位、 直线控制系统,且系统采用数 字脉冲增量法。不同的空运转 时间对应不同的进给速度。
另外,要进行速度的换算:如实际给定的进给 速度是Fp的整数倍时,就表示每次中断进行的插补 次数;
如给定进给速度非Fp的整数倍时,包括大于和 小于Fp两种情况,则可将其余数进行累加计算,每 次中断作一次累加,对大于Fp的情况,有溢出时应 多做一次插补运算,对小于Fp的情况,则经多次中 断累加有溢出时才进行一次插补运算。
1、开环系统
在开环系统中,坐标轴运动速度是通过控 制输出给步进电机脉冲的频率来实现的。
每输出一个脉冲,步进电机就转过一定角 度,驱动坐标轴进给一个距离,即 mm / 脉 冲(脉冲当量)。
插补程序根据零件轮廓尺寸和F指令值向各个 坐标轴分配脉冲序列,其中脉冲数提供了位置 指令值,脉冲频率确定了坐标轴进给的速度。
当速度较高时,CPU的时间很紧张,且这种方法 不适用于每分钟毫米直接给定速度的系统。
时钟中断法只要求一种时钟频率,并用软件控 制每个时钟周期内的插补次数,以达到进给速度控 制的目的。
进给速度可用mmபைடு நூலகம்min给定。
首先要对这个唯一的时钟频率进行合理选择, 选择的原则是满足最高插补进给速度的要求,并考 虑到计算机换算的方便,取一个特殊的速度为Fp, 使在该速度下每个时钟周期进行一次插补。
mm / r 。
前者设有F值的手动调节倍率开关,以%表示。而后者 用于螺纹加工,它必须与主轴转速有关,因为装有与主轴同 步的主轴脉冲发生器。
CNC系统对速度控制是通过对插补速度控制来实现。 对进给速度处理,一般可分为进给速度计算和进给速度调节 (或控制)两部分,而进给速度计算因数控系统的不同而异。
一、进给速度计算
数 控 技术
第四章 计算机数控(CNC)系统 第四节 进给速度和加减速控制
数控机床的进给速度F指令值与加工精度、表面粗糙度和 生产率有着密切关系。对于不同轮廓尺寸、不同材料、不同 技术要求的零件,对其切削进给速度有不同的要求,一般要 求进给速度稳定、有一定的调速范围,且起动迅速,停止准 确。
两种进给速度单位:mm / min ;
位置计算是算出移动 过程中的当前位置,以便 确定位移是否达到降速点 和低速点,并给出相应标 志,若GD=10时到达降速 点,GD=01时到达低速点。
2、时钟中断法 按照程序计时法所计算的频率 f 值预置适当的
实时时钟,从而产生频率为 f 的定时中断。
CPU每接受一次中断信号,就进行一次插补运算 并送出一个进给脉冲,这类似硬件插补那样,每次 中断要经过常规的中断处理后,再调用一次插补子 程序转入插补运算。
行控制。首先要计算出稳定速度Fs和瞬时速度Fi。 稳定速度——就是系统处于恒定进给状态时,
在一个插补周期内每插补一次的进给量。实际上就 是编程给定F值(mm/min)在每个插补周期T(ms) 的进给量。
x、y轴在一个插补周期中的步长为:
x L cos 1 FT cos (m)
60
y L sin 1 FT sin (m)
60
式中为直线与x轴夹角
(2)圆弧插补的速度计算 圆弧插补的速度计算任务是计算步长分配系数。 坐标轴一个插补周期的步长为:
xi
L cosi
FT 60
•
j j1 R
j j1