数控原理思维导图
简单介绍数控原理的内容
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思维导图大纲
数控原理思维导图模板大纲
插补方法
插补的基本概念
零件的形状轮廓由各种线性（如直线，螺旋线，圆弧，抛物线，自由曲线等）组成，因此控制刀具和工件的相对运动，使加工的零件满足几何尺寸精度和表面粗糙的要求，是数控系统的核心.
在实际加工过程中，常常用小段直线或圆弧来逼近（拟合）零件的轮廓曲线，在有些场合也可以用抛物线，椭圆，双曲线来逼近
插补，指数据密化的过程，对输入数控系统的 有限坐标点（起点，重点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动的在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求
数控系统（包括硬件NC系统和计算机CNC系统）必须具备插补功能，但采取的插补方式会有所不同
插补功能的基本要求
插补计算是数控系统的主要功能之一，它直接影响数控机床的加工质量和加工效率，其基本要求是
插补计算所需的原始数据较少
控制系统运行速度快且输出脉冲均匀，使进给速度恒定且能满足加工要求
对于硬件插补，要求控制电路简单可靠，对于软件插补，要求计算方法简洁，计算速度快
必须保证插补计算的精度，插补结果没有积累误差，局部偏差不能超过允许的误差（一般小于规定的分辨率）
插补方法的分类
脉冲增量插补
基准脉冲插补或行程标量插补
适用于电动机为驱动装置的开环控制系统
特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动
数据采样插补
数字增量插补或时间标量插补
适用于交，直流伺服电动机驱动的闭环或半闭环控制系统
特点是分两步进行
第一步
粗插补
即在给定起点和终点的曲线之间插入若干点，用若干点微小直线段来逼近给定曲线，每一微小直线段的长度相等，且与给定的进给速度有关
第二步
精插补
在粗插补计算出的每一微小直线段的基础上再做‘‘数据点的密化’’工作。这一步相当于对直线的脉冲增量插补
脉冲增量插补
逐点比较插补法
又称代数运算法，醉步法，是一种最早的插补算法
原理
CNC系统在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近给定轮廓曲线
逐点比较法
是以折线来逼近或圆弧曲线，它与给定的直线或圆弧之间的最大误差不超过一个脉冲当量，因此，只要将脉冲当量，即坐标轴进给一步的距离取得足够小，就可满足加工精度的要求
方法
逐点比较直线插补
逐点比较圆弧插补
数字积分法
又称数字微分分析法
利用数字积分的方法确定刀具沿各坐标轴的位移，使得刀具沿着设定的曲线进行加工
特点
运算速度快，脉冲分配均匀，易于实现空间曲线插补，能够插补出各种平面曲线
缺点
速度调节不变，插补精确度需要采取一定的措施才能满足要求。
但由于计算机有较强的计算功能，采用软件插补时，能够克服上述缺点
数据采样插补
概述
数据采样插补的精确原理
是将被加工零件的轮廓曲线分割为插补采样周期的进步给张
由两部分组成
精插补，用硬件实现
粗插补，用软件实现
在每一插补周期中的位移增量，然后送到硬件插补器内，经过硬件插补器精插补后，在控制电动机 驱动运动部位达到相应的位置
插补周期与采样周期
插补周期与插补运算时间由密切的关系，一旦选定了插补算法，完成插补运算的最大指令条数也就确定了，则此算法占用计算机CPU的时间也就确定了
插补精度分析
在直线插补中，插补所形成的步长子线段与给定的直线重合，不会造成轨迹误差
在圆弧插补时，一般用切线，内接弦线和内外均差弦线，逼近圆弧其中切线近似具有较大的轮廓曲线误差而不宜采用
直线函数法
直线插补
圆弧插补
扩展DDA数据采样插补
是在DDA积分算法的基础上发展起来的，将DDA算法中的切线逼近圆弧的方法为割线逼近，减小了误差
直线插补原理
圆弧插补原理
其他插补方法简介
时间分割插补法
时间分割直线插补法
时间分割圆弧插补法
实用直线插补法
实用直线插补法原理
实用直线插补法算法
刀具补偿原理
刀具补偿的基本概念
数控系统对刀具的控制是以刀架参考为基准的
不同类型的机床刀具补偿方式不同
铣刀，只有刀具半径补偿
钻头，只有刀具长度补偿
车刀，需要两坐标方向的长度补偿和刀具半径补偿
刀具半径补偿由机床的数控系统自动完成
补偿过程
刀具半径补偿建立
刀具半径补偿进行
刀具半径补偿注销
在加工过程中，刀具的磨损或更换是不可避免的，因此刀具的半径也经常变化。采用刀具半径补偿后，不必重新编程，只需要对对应的参数进行修改即可
由于轮廓加工往往不是一道工序就能完成的，在粗加工时，要为精加工预留一定的加工容量，加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗加工和精加工分别编程
刀具半径补偿的计算方法
直线加工时刀具半径补偿的计算
当被加工零件的轮廓为直线时，经过补偿后刀具中心的运动轨迹与原直线平行的直线，只需计算出刀具中心轨迹的起点和中点坐标值即可
圆弧加工时刀具半径补偿的计算
当加工的零件轮廓是圆弧时，经过刀具半径补偿后，刀具中心的运动轨迹始于零件轮廓的轨迹同心的一段圆弧，因此只需要计算刀具补偿后圆弧的起点和终点坐标值
刀具半径补偿的方法
B功能刀具半径补偿
B功能道具半径补偿特点是刀具中心轨迹的段间连接都是圆弧，这中方法计算简单，容易实现但也有一些无法避免的缺点
C功能刀具半径补偿
随着CNC技术的发展，系统的运作速度和存储容量都得到了很大的提高，现在的数控系统多采用直线过度，直接求出刀具中心轨迹的交点
C功能刀具半径补偿的转接形式
直线与直线转接
直线与圆弧转接
圆弧与直线转接
圆弧与圆弧转接
C功能刀具半径补偿的过度方式
其与矢量夹角有关
刀具半径补偿的实例
CNC装置的加减速控制
进给速度的计算
进给速度的计算
开环系统进给速度的计算
半闭环系统的速度计算
直线插补时速度的计算
圆弧插补时速度的计算
进给速度的控制
开环CNC 系统的控制
程序计时法
时钟中断法
v/L积分法
数据采样系统CNC装置的加减速控制
前加速控制
稳定速度和瞬时速度的计算
线性加减速处理
加速处理
减速处理
终点判决
后加减速控制
直线加减速度控制法
加速过程
加速过渡过程
匀速过程
减速过渡过程
减速过程
指数加减速控制算法
加速速度
匀加速段
减加速段
匀速段
加减速段
匀减速段
渐渐速段
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