数控车床的进给速度和加减速控制.ppt
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1、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 ; 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
2、计算因数控系统的不同而异。,一、进给速度计算 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。,两轴联动各坐标轴进给速度:,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。 速度计算的任务是:当直线
3、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:,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),x、y轴在一个插补周期中的步长为:,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:,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
4、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。,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/L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
5、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。 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;,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
6、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。 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mm/min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
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- 关 键 词:
- 数控车床 进给 速度 以及 减速 控制 节制
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