PPT《4.3 计算机数控装置的软件结构》

4.

3 计算机数控装置的软件结构

三、进给速度的计算和加减速控制

(一)进给速度计算 在开环系统中,坐标运动速度是通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现速度的计算方法是根据程编的F值来确定该频率值. 在半闭环和闭环系统中采用数据采样插补进行加工,速度计算是根据程编的F值,将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长.

1、开环系统进给速度的计算 原理:开环系统,每输出一个脉冲,步进电机就转过一定的角度,驱动坐标轴进给一个脉冲对应的距离(称为脉冲当量).插补程序根据零件轮廓尺寸和进给速度的要求,向各坐标轴分配脉冲,脉冲的频率决定了进给速度,进给速度F(mm/min)与进给脉冲频率f的关系.

2、半闭环和闭环系统的速度计算 在半闭环和闭环系统中,速度计算的任务是确定一个采样周期的轮廓步长和各坐标轴的进给步长. 直线插补速度计算(如P182图4.3.18): 圆弧插补速度计算(如P183图4.3.19)

(二)进给速度控制 常用方法:计时法、时钟中断法、 积分法

1、程序计时法 原理:采用程序计时法,要计算每次插补运算占用的时间,由各种进给速度要求的进给脉冲间隔时间减去插补运算时间得到插补运算后的等待时间,用空运转循环对这段等待时间计时. 应用:程序计时法多用于点位直线控制系统,相当插补计算的是位置计算,该系统采用脉冲增量法,不同的空运转时间对应不同的进给速度,空运转等待时间越短,发出进给脉冲频率越高,速度就越快. 点位直线运动的速度:升速段、恒速段、降速段、低速段. 速度控制过程(如P184图4.3.20) 速度准备框的内容:按照指定的速度预先算 出降速距离,并置于相应单元,此外,还需 置入速度控制字和速度标志FK(当前速度控 制值)、FK0(存恒速值)、FK1(存低速值) 位置计算:算出移动过程中的当前位置,以 便确定位移是否到达降速点和低速点. 设定GD值:GD=10时是到达降速点, GD=01时是到达低速点. 速度控制子程序的主要功能:给出"当前速 度值",以实现升速、降速和低速控制,在 升速阶段,控制速度逐步上升,并判断是否 到达预定恒速,如到时应设定恒速标志,下一次转入恒速处理,在恒速段保持速度为给定的恒速值,在降速段,控制速度逐步下降,直到下降到低速,设置标志,下次调用转入低速控制,低速段也是恒速.

2、时钟中断法 原理:时钟中断法只要求一种频率,用软件控制每个时钟周期内的插补次数,已达到进给速度控制的目的,其速度要求用每分毫米数直接给定,该方法适用于脉冲增量插补原理. 采用该方法时,要对给定速度进行换算(如P184图4.3.21)

3、设置 V/V积分器方法 原理:将速率数FRN作为坐标积分器串联之速度积分器的被积函数,使用计算得到的累加频率,可以产生适当的速度积分器的溢出频率.将它作为坐标积分器的累加频率,就能使DDA插补器输出的合成速度保持恒定. 扩展DDA二级插补的第二级插补设置 积分器进行速度控制的原理(如P185图4.3.22):

(三)数据采样系统的CNC装置加减速控制 分类:前加减速控制、后加减速控制

1、前加减速控制 实质:是对合成速度――程编指令速度F进行控制. 优点:不影响实际插补输出的位置精度. 缺点:需要预测降速点,而这个降速点是根据实际刀具位置与程序段之间的距离来确定的,而这种预测工作需要完成的计算量较大,进行加减速控制,首先要计算出稳定速度和瞬时速度. 稳定速度:是系统处于稳定进给状态,每插补一次(一个插补周期)的进给量. 稳定速度计算完之后,进行速度限制检查,如果稳定速度超过参数设定的最高速度,则取限制的最高速度为稳定速度. 瞬时速度:系统在每个插补周期的进给量,当系统处于稳定进给状态时,瞬时速度等于稳定速度,当系统处于加速(或减速)状态时 Vi