第三章插补计算原理刀具半径补偿与速度控制4.pptx

8:06 上午现现代代数数控控技技术术12.刀具半径补偿功能的主要用途刀具半径补偿功能的主要用途q实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。可实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。可避免在避免在加工加工中由于刀具半径的变化中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因如由于刀具损坏而换刀等原因)而而重新编程的麻烦。重新编程的麻烦。q刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。即可。q减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。而不必为粗、精加工各编制一个程序。一、一、刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术23.刀具半径补偿的常用方法：刀具半径补偿的常用方法：刀具半径补偿的常用方法：刀具半径补偿的常用方法：qB B刀补：有刀补：有R R2 2 法，比例法，该法对法，比例法，该法对加工轮廓的连接都是以园弧进行加工轮廓的连接都是以园弧进行的。如图示，其缺点是：的。如图示，其缺点是：1）在外轮廓尖角加工时，由于轮廓）在外轮廓尖角加工时，由于轮廓尖角处，始终处于切削状态，尖尖角处，始终处于切削状态，尖角的加工工艺性差。角的加工工艺性差。一、一、刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理2 2）在内轮廓尖角加工时，由于）在内轮廓尖角加工时，由于C C”点不易求得点不易求得(受计算能力受计算能力的限制的限制)编程人员必须在零件轮廓中插入一个半径大于刀具编程人员必须在零件轮廓中插入一个半径大于刀具半径的园弧，这样才能避免产生过切。半径的园弧，这样才能避免产生过切。ABC”CBAG41刀具G42刀具编程轨迹刀具中心轨迹C8:06 上午现现代代数数控控技技术术3q C C刀补刀补 它的主要特点是采用直线作为轮廓之间的过渡，因它的主要特点是采用直线作为轮廓之间的过渡，因此，它的尖角性好，并且它可自动预报此，它的尖角性好，并且它可自动预报(在内轮廓加工在内轮廓加工时时)过切，以避免产生过切。过切，以避免产生过切。一、一、刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的基本概念第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理 B B刀补这种刀补方法，无法满足实际应用中的许多刀补这种刀补方法，无法满足实际应用中的许多要求。因此现在用得较少，而用得较多的是要求。因此现在用得较少，而用得较多的是C C刀补。刀补。8:06 上午现现代代数数控控技技术术4二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理1.刀具半径补偿的工作过程qq 刀补建立刀补建立q 刀补进行刀补进行q 刀补撤销。刀补撤销。起刀点刀补建立刀补进行刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术52.C C功能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式功能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式q 转接形式转接形式 在一般的在一般的CNCCNC装置中，均有圆弧和直线插补两种功能。而装置中，均有圆弧和直线插补两种功能。而C C功能刀补的主要特点就是来用直线过渡，由于采用直线过功能刀补的主要特点就是来用直线过渡，由于采用直线过渡，实际加工过程中，随着前后两编程轨迹的连接方法的不渡，实际加工过程中，随着前后两编程轨迹的连接方法的不同，相应的加工轨迹也会产生不同的转接情况：同，相应的加工轨迹也会产生不同的转接情况：直线与直线直线与直线 圆弧与直线圆弧与直线 直线与圆弧直线与圆弧圆弧与圆弧圆弧与圆弧二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术6刀具中心轨迹编程轨迹非加工侧加工侧非加工侧编程轨迹刀具中心轨迹加工侧q 过渡方式过渡方式过渡方式过渡方式 轨迹过渡时，矢量夹角轨迹过渡时，矢量夹角的的定义：定义：指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角 二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术7 根据两段程序轨迹的矢量夹角根据两段程序轨迹的矢量夹角 和刀补方向的不同，和刀补方向的不同，又有以下几种转接过度方式：又有以下几种转接过度方式：缩短型：缩短型：矢量夹角矢量夹角180 刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。伸长型：伸长型：矢量夹角矢量夹角90180 刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。插入型：插入型：矢量夹角矢量夹角90 在两段在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。渡方式。二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术83.刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表 刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式和过渡方式的情况，如下面两表所示。表中实线表示和过渡方式的情况，如下面两表所示。表中实线表示编程轨迹；虚线表示刀具中心轨迹；编程轨迹；虚线表示刀具中心轨迹；为矢量夹角；为矢量夹角；r r为刀具半径；箭头为走刀方向。表中是以右刀补为刀具半径；箭头为走刀方向。表中是以右刀补（G42G42）为例进行说明的，左刀补（为例进行说明的，左刀补（G41G41）的情况与右的情况与右刀补相似，就不再重复。刀补相似，就不再重复。二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术9刀具半径补偿的建立和撤消刀具半径补偿的建立和撤消二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术10刀具半径补偿的进行过程刀具半径补偿的进行过程二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术114.刀具半径补偿的实例刀具半径补偿的实例q读入读入OA，判断出是刀补建立，判断出是刀补建立，继续读下一段。继续读下一段。q读入读入AB，因为因为OAB90o，且又是右刀补（且又是右刀补（G42），），由表由表可知，此时段间转接的过渡形可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。供插补程序运行。BcbAOCDEa二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术12q读入读入BC，因为因为ABC90o，同理，由表可知，段间同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，点的坐标值，并输出直线并输出直线cd、de。q读入读入CD，因为因为BCD180o，由表可知，段间转接的过渡由表可知，段间转接的过渡 形式是缩短型。则计算出形式是缩短型。则计算出f点点 的坐标值，由于是内侧加工，的坐标值，由于是内侧加工，须进行过切判别（过切判别的须进行过切判别（过切判别的 原理和方法见后述），若过切原理和方法见后述），若过切 则报警，并停止输出，否则输则报警，并停止输出，否则输 出直线段出直线段ef。BfedcbAOCDEa二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术13q读入读入DE（假定由撤消刀补的假定由撤消刀补的G40命令），因为命令），因为90o ABC180o，由于是刀补由于是刀补撤消段，由表可知，段间转撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则接的过渡形式是伸长型。则计算出计算出g、h点的坐标值，然点的坐标值，然后输出直线段后输出直线段fg、gh、hE。q刀具半径补偿处理结束。刀具半径补偿处理结束。BfedcbAOCDEagh二二.刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的工作原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术14三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理 前面我们说过前面我们说过C C刀补能避免过切现象，是指若编程人刀补能避免过切现象，是指若编程人员因某种原因编制出了肯定要产生过切的加工程序时，员因某种原因编制出了肯定要产生过切的加工程序时，系统在运行过程中能提前发出报警信号，避免过切事故系统在运行过程中能提前发出报警信号，避免过切事故的发生。下面将就的发生。下面将就过切判别原理过切判别原理进行讨论。进行讨论。第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术151.直线加工时的过切判别直线加工时的过切判别 如右图所示，当被加工的轮如右图所示，当被加工的轮廓是直线段时，若刀具半径选用过廓是直线段时，若刀具半径选用过大，就将产生过切削现象。图中，大，就将产生过切削现象。图中，编程轨迹为编程轨迹为 ABCD，B为对应于为对应于AB、BC的刀具中心轨迹的交点。的刀具中心轨迹的交点。当读入编程轨迹当读入编程轨迹CD时，就要对上时，就要对上段刀具中心轨迹段刀具中心轨迹BC进行修正，确进行修正，确定刀具中心应从定刀具中心应从B点移到点移到C点。显点。显然，这时必将产生如图阴影部分所然，这时必将产生如图阴影部分所示的过切削。示的过切削。ADCBCDBA编程轨迹刀具中心轨迹过切削部分发出报警程序段刀具三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术16直线过切的判别方法直线过切的判别方法 在直线加工时，可以通过编程矢量与其相对应的修正矢量的标量在直线加工时，可以通过编程矢量与其相对应的修正矢量的标量积的正负进行判别。在上图中，积的正负进行判别。在上图中，BC为编程矢量，为编程矢量，为为BC对应的对应的修正矢量，修正矢量，为它们之间的夹角。则：为它们之间的夹角。则：标量积标量积 显然，当显然，当 （即（即90o270o）时，刀具就时，刀具就要背向编程轨迹移动，造成过切削。上图中要背向编程轨迹移动，造成过切削。上图中=180o，所以必定产生所以必定产生过切削。过切削。三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术17圆弧加工时的过切削判别 在内轮廓圆弧加工（当在内轮廓圆弧加工（当圆弧加工的命令为圆弧加工的命令为 G41G03 或或G42G02）时，时，若选用的刀具半径若选用的刀具半径rD过大，过大，超过了所需加工的圆弧半超过了所需加工的圆弧半径径R，那么就会产生过切削。那么就会产生过切削。G41G03 G42G02 rD rD R R三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术18圆弧加工时的过切削判别圆弧加工时的过切削判别刀具中心轨迹编程轨迹R发出报警程序段过切削部分rDa 圆弧加工过切削G41G02=0？报 警返 回否（内侧加工）是（外侧加工）是否b 判别流程刀具三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术19 在实际加工中，还有各种各样的过切削情况，限于在实际加工中，还有各种各样的过切削情况，限于时间，无法一一列举。但是通过上面的分析可知，过切时间，无法一一列举。但是通过上面的分析可知，过切削现象都发生在过渡形式为缩短型的情况下，因而可以削现象都发生在过渡形式为缩短型的情况下，因而可以根据这一原则，来判断发生过切削的条件，并据此设计根据这一原则，来判断发生过切削的条件，并据此设计过切削判别程序。过切削判别程序。三三.加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理加工工过程中的过切判别原理第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理8:06 上午现现代代数数控控技技术术20第第第第六六六六节节节节 刀刀刀刀具具具具半半半半径径径径补补补补偿偿偿偿原原原原理理理理 1 1、概念：、概念：是是把把工工件件轮轮廓廓按按刀刀具具长长度度在在坐坐标标轴轴（车车床床为为X X、Z Z轴轴,铣床为铣床为Z Z轴）上的补偿分量平移。轴）上的补偿分量平移。2 2、计算：计算：车床：补偿分量车床：补偿分量 、铣床：铣床：四、四、四、四、刀具长度补偿的计算刀具长度补偿的计算刀具长度补偿的计算刀具长度补偿的计算 8:06 上午现现代代数数控控技技术术21 第七节第七节第七节第七节 进给速度与加减速控制进给速度与加减速控制进给速度与加减速控制进给速度与加减速控制 在高速运动阶段，为了保证在启动或停止时不产生冲在高速运动阶段，为了保证在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，数控系统需要对机床的进给运动击、失步、超程或振荡，数控系统需要对机床的进给运动速度进行加减速控制；速度进行加减速控制；在加工过程中，为了保证加工质量，在进给速度发生在加工过程中，为了保证加工质量，在进给速度发生突变时必须对送到进给电动机的脉冲频率或电压进行加减突变时必须对送到进给电动机的脉冲频率或电压进行加减速控制。速控制。在启动或速度突然升高时，应保证加在伺服电动机上在启动或速度突然升高时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；当速度突降时，应保证的进给脉冲频率或电压逐渐增大；当速度突降时，应保证加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小。加在伺服电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐减小。第第第第三三三三章章章章 插插插插补补补补计计计计算算算算原原原原理理理理。8:06 上午现现代代数数控控技技术术22 脉脉冲冲增增量量插插补补和和数数据据采采样样插插补补由由于于其其计计算算方方法法不不同同，其其速度控制方法也有所不同。速度控制方法也有所不同。1 1脉冲增量插补算法的进给速度控制脉冲增量插补算法的进给速度控制 脉脉冲冲增增量量插插补补的的输输出出形形式式是是脉脉冲冲，其其频频率率与与进进给给速速度度成成正正比比。因因此此可可通通过过控控制制插插补补运运算算的的频频率率来来控控制制进进给给速速度度。常常用的方法有：用的方法有：软件延时法软件延时法和和中断控制法中断控制法。（1）软件延时法软件延时法 根据编程进给速度，可以求出要求的根据编程进给速度，可以求出要求的进给脉冲频率，从而得到两次插补运算之间的时间间隔进给脉冲频率，从而得到两次插补运算之间的时间间隔 ，它必须大于，它必须大于CPU执行插补程序的时间执行插补程序的时间 程程，与与 程程之差之差即为应调节的时间即为应调节的时间 延延，可以编写一个延时子程序来改变进，可以编写一个延时子程序来改变进给速度。给速度。一、进给速度控制一、进给速度控制第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术23例例3-9 3-9 设设某某数数控控装装置置的的脉脉冲冲当当量量 ，插插补补程程序序运运行行时时间间 程程 ，若若编编程程进进给给速速度度 ，求求调调节节时时间间 延延。解解 由由 得得 （）则插补时间间隔则插补时间间隔 调节时间调节时间 延延=-=-程程=（2-0.12-0.1）=1.9 =1.9 用用软软件件编编一一程程序序实实现现上上述述延延时时，即即可可达达到到进进给给速速度度控控制制的目的。的目的。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术24 （2 2）中中断断控控制制法法 由由进进给给速速度度计计算算出出定定时时器器/计计数数器器（CTCCTC）的的定定时时时时间间常常数数，以以控控制制CPUCPU中中断断。定定时时器器每每申申请请一一次次中中断断，CPUCPU执执行行一一次次中中断断服服务务程程序序，并并在在中中断断服服务务程程序序中中完完成成一一次次插插补补运运算算并并发发出出进进给给脉脉冲冲。如如此此连连续续进进行行，直直至插补完毕。至插补完毕。这这种种方方法法使使得得CPUCPU可可以以在在两两个个进进给给脉脉冲冲时时间间间间隔隔内内做做其其他他工工作作，如如输输入入、译译码码、显显示示等等。进进给给脉脉冲冲频频率率由由定定时时器器定定时时常常数数决决定定。时时间间常常数数的的大大小小决决定定了了插插补补运运算算的的频频率率，也也决决定定了了进进给给脉脉冲冲的的输输出出频频率率。该该方方法法速速度度控控制制比比较较精精确确，控控制制速速度度不不会会因因为为不不同同计计算算机机主主频频的的不不同同而而改改变变，所所以以在在很多数控系统中被广泛应用。很多数控系统中被广泛应用。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术25 数数据据采采样样插插补补根根据据编编程程进进给给速速度度计计算算出出一一个个插插补补周周期期内内合成速度方向上的进给量。合成速度方向上的进给量。（3-463-46）式式中中，为为系系统统在在稳稳定定进进给给状状态态下下的的插插补补进进给给量量，称称为为稳稳定定速速度度（）；为为编编程程进进给给速速度度（）；为为插插补补周周期期（）；为为速速度度系系数数，包包括括快快速速倍倍率率，切切削削进进给给倍率等。倍率等。为为了了调调速速方方便便，设设置置了了速速度度系系数数 来来反反映映速速度度倍倍率率的的调调节节范范围围，通通常常 取取 0 0200200，当当中中断断服服务务程程序序扫扫描描到到面面板板上上倍倍率率开开关关状状态态时时，给给 设设置置相相应应参参数数，从从而而对对数数控控装装置置面面板手动速度调节作出正确响应。板手动速度调节作出正确响应。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制2 2数据采样插补算法的进给速度控制数据采样插补算法的进给速度控制8:06 上午现现代代数数控控技技术术26 在在CNCCNC装装置置中中，加加减减速速控控制制多多数数都都采采用用软软件件来来实实现现，这这给给系系统统带带来来了了较较大大的的灵灵活活性性。这这种种用用软软件件实实现现的的加加减减速速控控制制可可以以放放在在插插补补前前进进行行，也也可可以以放放在在插插补补后后进进行行，放放在在插插补补前前的的加加减减速速控控制制称称为为前前加加减减速速控控制制，放放在在插插补补后后的的加加减减速速控控制制称称为后加减速控制。为后加减速控制。前前加加减减速速控控制制，仅仅对对编编程程速速度度 指指令令进进行行控控制制，其其优优点点是是不不会会影影响响实实际际插插补补输输出出的的位位置置精精度度，其其缺缺点点是是需需要要预预测测减减速速点点，而而这这个个减减速速点点要要根根据据实实际际刀刀具具位位置置与与程程序序段段终终点点之之间间的距离来确定，预测工作需要完成的计算量较大。的距离来确定，预测工作需要完成的计算量较大。后加减速控制与前加减速相反，它是对各运动轴分别进后加减速控制与前加减速相反，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要专门预测减速点，而行加减速控制，这种加减速控制不需要专门预测减速点，而是在插补输出为零时才开始减速，经过一定的延时逐渐靠近是在插补输出为零时才开始减速，经过一定的延时逐渐靠近二、加减速度控制二、加减速度控制第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术27程序段终点。该方法的缺点是，由于它是对各运动轴分别程序段终点。该方法的缺点是，由于它是对各运动轴分别进行控制，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。但这种影响仅在加减速过程中才会成位置就可能不准确。但这种影响仅在加减速过程中才会有，当系统进入匀速状态时，这种影响就不存在了。有，当系统进入匀速状态时，这种影响就不存在了。1 1前加减速控制前加减速控制 （1 1）稳定速度和瞬时速度）稳定速度和瞬时速度 稳稳定定速速度度，就就是是系系统统处处于于稳稳定定进进给给状状态态时时，一一个个插插补补周周期期内内的的进进给给量量 ，可可用用式式（3-463-46）表表示示。通通过过该该计计算算公公式式将将编编程程速速度度指指令令或或快快速速进进给给速速度度 转转换换成成了了每每个个插插补补周周期期的的进进给给量量，并并包包括括了了速速率率倍倍率率调调整整的的因因素素在在内内。如如果果计计算算出出的的稳稳定定速速度度超超过过系系统统允允许许的的最最大大速速度度（由由参参数数设设定定），取取最大速度为稳定速度。最大速度为稳定速度。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制（3-463-46）8:06 上午现现代代数数控控技技术术28 瞬时速度瞬时速度，指系统在每个插补周期内的进给量。当系统处指系统在每个插补周期内的进给量。当系统处于稳定进给状态时，瞬时速度于稳定进给状态时，瞬时速度 等于稳定速度等于稳定速度 ，当系统处，当系统处于加速（或减速）状态时，于加速（或减速）状态时，（或（或 ）。）。（2 2）线线性性加加减减速速处处理理 当当机机床床启启动动、停停止止或或在在切切削削加加工工过过程程中中改改变变进进给给速速度度时时，数数控控系系统统自自动动进进行行线线性性加加、减减速速处处理理。加加、减减速速速速率率分分为为进进给给和和切切削削进进给给两两种种，它它们们必必须须作作为为机机床床的的参参数数预预先先设设置置好好。设设进进给给速速度度为为 （），加加速到速到 所需的时间所需的时间 （），则加），则加/减速减速 按下式计算按下式计算第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术29 1 1）加加速速处处理理 系系统统每每插插补补一一次次，都都应应进进行行稳稳定定速速度度、瞬瞬时时速速度度的的计计算算和和加加/减减速速处处理理。当当计计算算出出的的稳稳定定速速度度 大大于于原原来来的的稳稳定定速速度度 时时，需需进进行行加加速速处处理理。每每加加速速一一次次，瞬瞬时时速度为速度为 式中，式中，为插补周期。为插补周期。新新的的瞬瞬时时速速度度 作作为为插插补补进进给给量量参参与与插插补补运运算算，对对各各坐标轴进行分配，使坐标轴运动直至新的稳定速度为止。坐标轴进行分配，使坐标轴运动直至新的稳定速度为止。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术30 2 2）减减速速处处理理 系系统统每每进进行行一一次次插插补补计计算算，系系统统都都要要进进行行终终点点判判别别，计计算算出出刀刀具具距距终终点点的的瞬瞬时时距距离离 ，并并判判别别是是否否已已到到达达减减速速区区域域 。若若 ，表表示示已已到到达达减减速速点点，则则要要开开始始减减速速。在在稳稳定定速速度度 和和设设定定的的加加/减减速速度度 确确定定后后，可可由由下下式式决决定减速区域定减速区域 式式中中，为为提提前前量量，可可作作为为参参数数预预先先设设置置好好。若若不不需需要要提提前前一一段段距距离离开开始始减减速速，则则可可取取 =0=0，每每减减速速一一次次后后，新新的的瞬瞬时时速度速度 新的瞬时速度新的瞬时速度 作为插补进给量参与插补运算，控制各坐作为插补进给量参与插补运算，控制各坐第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术31标轴移动，直至减速到新的稳定速度或减速到标轴移动，直至减速到新的稳定速度或减速到0 0。（3 3）终点判别处理）终点判别处理 每进行一次插补计算，系统都要计算每进行一次插补计算，系统都要计算 ，然然后后进进行行终终点点判判别别。若若即即将将到到达达终终点点，就就设设置置相相应应标标志志；若若本本程程序序段段要要减减速速，则则要要在在到到达达减减速速区区域域时时设设减减速速标标志志，并并开始减速处理。开始减速处理。终点判别计算分为直线和圆弧插补两个方面。终点判别计算分为直线和圆弧插补两个方面。1 1）直直线线插插补补 如如图图所所示示，设设刀刀具具沿沿直线直线 运动，运动，为直线程序段终点，为直线程序段终点，为为某某一一瞬瞬时时点点。在在插插补补计计算算时时，已已计计算算出出轴轴 和和轴轴 插插补补进进给给量量 和和 ，所所以以 点的瞬时坐标可由上一插补点的坐点的瞬时坐标可由上一插补点的坐第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术32瞬时点离终点瞬时点离终点 的距离为的距离为 2 2）圆圆弧弧插插补补 如如下下图图所所示示，设设刀刀具具沿沿圆圆弧弧 作作顺顺时时针针运运动动，为为某某一一瞬瞬间间插插补补点点，其其坐坐标标值值 和和 已已在在插插补补计计算中求出。算中求出。离开终点离开终点 的距离为的距离为标标 和和 求得求得第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术332 2后加减速控制后加减速控制 后加减速控制主要有指数加减速控制算法和直线加减速控后加减速控制主要有指数加减速控制算法和直线加减速控制算法。制算法。（1）指数加减速控制算法指数加减速控制算法 加速时加速时 式中，式中，为时间常数，为时间常数，为稳定速度。为稳定速度。减速时减速时匀速时匀速时第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术34（2）直线加减速控制算法）直线加减速控制算法 直线加减速控制分直线加减速控制分5个过程：个过程：1）加速过程）加速过程 当当 时时式式中中，为为加加减减速速的的速速度度阶阶跃跃因因子子，为为一一个个采采样样周周期期的的输出速度。输出速度。在在加加速速过过程程中中，输输出出速速度度 沿沿斜斜率率为为 的的直直线线上升。这里上升。这里 为采样周期。为采样周期。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术352）加速过渡过程）加速过渡过程 当输入速度当输入速度 与上次采样周期的输出速度与上次采样周期的输出速度 之差满足下式时之差满足下式时 说明速度已上升至接近匀速。这时可改变本次采样周期说明速度已上升至接近匀速。这时可改变本次采样周期的输出速度的输出速度 ，使之与输入速度相等，即，使之与输入速度相等，即 经过这个过程后，系统进入稳定速度状态。经过这个过程后，系统进入稳定速度状态。3 3）匀速过程）匀速过程 在这个过程中，输出速度保持不变，即在这个过程中，输出速度保持不变，即 第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术364）减速过渡过程）减速过渡过程 当当 时，使时，使5）减速过程）减速过程 若若 ，则则要要进进行行减减速速控控制制，使使本本次次采采样样周周期期的输出速度的输出速度 减小一个减小一个 值，即值，即 显然在减速过程中，输出速度沿斜率为显然在减速过程中，输出速度沿斜率为 的的直线下降。直线下降。第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制8:06 上午现现代代数数控控技技术术37第第第第七七七七节节节节 进进进进给给给给速速速速度度度度与与与与加加加加减减减减速速速速控控控控制制制制 1 1）加速过程和减速过程的对称性：）加速过程和减速过程的对称性：在在加加速速过过程程中中输输入入到到加加减减速速控控制制器器的的总总进进给给量量必必须须等等于于减减速速过过程中实际输出的进给量之和，以保证系统不产生失步和超程。程中实际输出的进给量之和，以保证系统不产生失步和超程。3 3 后加减速控制关键后加减速控制关键2 2）后加减速控制不需预测减速点：）后加减速控制不需预测减速点：是是通通过过误误差差寄寄存存器器的的进进给给量量来来保保证证加加减减速速过过程程的的对对称称性性，使使加减速过程中的两块阴影面积相等。加减速过程中的两块阴影面积相等。8:06 上午现现代代数数控控技技术术38作业（作业（P117）3-183-193-233-25