数控装置的进给速度控制
数控机床进给系统的速度调节方法
数控机床进给系统的速度调节方法随着科技的不断进步，数控机床在工业生产中的应用越来越广泛。
作为数控机床的核心部分之一，进给系统在加工过程中起到了至关重要的作用。
速度调节是进给系统中一个关键的技术，它决定了加工的效率和质量。
本文将介绍一些常用的数控机床进给系统的速度调节方法。
一、开环速度控制方法开环速度控制方法是最基本的速度调节方法之一。
它通过根据编程指令设置电机的旋转速度，来控制机床的进给速度。
当采用开环速度控制方法时，系统并不能实时获取到电机的实际速度信息，只能依靠设定的指令值进行控制。
虽然这种方法简单易行，但由于无法准确测量实际速度，容易出现误差累积和运动不稳定的问题。
二、封闭环速度控制方法为了解决开环速度控制方法存在的问题，人们提出了封闭环速度控制方法。
该方法在进给系统中增加了一个速度反馈装置，可以实时监测到电机的实际转速，并与编程指令进行比较，进行误差校正。
这种方法能够更准确地控制机床的进给速度，提高加工精度和稳定性。
然而，封闭环速度控制方法的成本较高，且对装置的精度要求较高，因此在实际应用中需要根据具体情况来选择。
三、前馈速度控制方法前馈速度控制方法是一种相对较为高级的速度调节方法。
它在封闭环速度控制方法的基础上，引入了前馈控制器。
前馈控制器通过分析工件表面的摩擦系数、切削力和惯性等参数，实时调整电机的转速，以实现更加精确和稳定的速度调节。
前馈速度控制方法能够有效避免由于惯性力和切削力变化而导致的速度波动，提高了机床的加工稳定性和效率。
四、自适应速度控制方法自适应速度控制方法是一种更为智能和高级的速度调节方法。
它通过模糊控制、神经网络或遗传算法等方法，实时根据机床运行状态和切削情况来自动调整速度控制参数，以实现最佳的加工效果。
自适应速度控制方法能够自动适应不同的工况和切削条件，提高了机床的加工稳定性和适应性。
然而，由于自适应速度控制方法的复杂性增加了控制系统的设计和实现难度，因此在实际应用中需要考虑成本和可行性。
数控机床加工速度调节方法
数控机床加工速度调节方法数控机床是一种先进的精密加工设备，广泛应用于各种工业领域。
为了满足不同材料加工的需求，调节加工速度变得尤为重要。
在本文中，我们将讨论数控机床加工速度调节的方法。
数控机床加工速度调节是指根据加工需求和材料特性，调整数控机床的进给速度和切削速度。
正确的速度调节可以提高加工质量、提高生产效率和工件表面质量，减少环境污染和能源消耗。
下面我们将介绍几种常见的数控机床加工速度调节方法。
首先，根据不同材料的硬度和切削性能，选择适当的切削速度。
切削速度通常由机床的主轴转速和刀具的直径决定。
硬度较低的材料可以选择较高的切削速度，而硬度较高的材料则需要较低的切削速度。
此外，切削速度还应根据刀具的材料选择，以确保刀具能够承受切削力和热量。
其次，合理调节进给速度。
进给速度是指工件在切削过程中前进的速度。
进给速度的大小直接影响着加工效率和工件表面质量。
一般来说，加工粗糙度要求较低的工件可以选择较高的进给速度，而加工精度要求较高的工件则需要较低的进给速度。
此外，进给速度还应根据切削深度、刀具和材料的切削性能进行调整，以确保加工过程的稳定性和安全性。
第三，合理选择切削方式。
数控机床通常可以采用不同的切削方式，如铣削、车削、钻削等。
不同的切削方式具有不同的特点和适用范围。
在实际加工中，应根据工件的形状、尺寸和材料特性选择合适的切削方式。
同时，根据所选切削方式的要求，调整相应的切削参数，如刀具的转速、进给速度等，以实现最佳的加工效果。
第四，利用合适的冷却润滑剂。
在数控机床加工过程中，适当的冷却润滑剂可以降低切削温度、减少摩擦、延长刀具寿命。
不同材料对冷却润滑剂的要求不同，在选择时应根据材料的特性进行合理搭配。
同时，冷却润滑剂的使用量要适中，过多或过少都会影响加工效果和工件表面质量。
最后，定期检查和维护数控机床。
合理使用和定期维护数控机床可以保证其稳定性和加工精度。
定期检查数控机床的主轴、导轨、传动装置、冷却系统等关键部件，及时发现并解决问题，以确保加工质量和安全性。
数控加工进给速度调节及程序控制方法
2 进给速度的控制方法分析
对 于 开 环 、闭 环 和 半 闭 环 等 不 同 类 型 的 机 床 数 控 系 统 ，进给速度的控制方法各有不同。在开环数控系统中， 机床坐标轴的运行速度通过调节发送到步进电动机驱动
的数控零件加工的效率和质量。文中解析了数控机床进给速度调节及其控制方法，介绍了华中数控中高档数控装置配置的
进给速度倍率修调模块硬件及软件实现方法。
关键 词 ：数控加工;进给速度;进给倍率;插补运算;程序控制
中图分类号:TP 202.7
文献标志码:A
文章编号：10〇2-2333( 2017 )0 8 -〇089-03
命 及 生 产 效 率 密 切 相 关 。对 于 不 同 材 质 零 件 的 切 削 加 工 , 应结合加工机床的技术参数及零件粗糖度和精度的要 求 ，数控机床需要有较宽的进给速度调整范围供合理的 选 择 ，以满足加工工艺的要求。数控加工进给切削速度值
F 用 代码值设定及机床操作面板的进给倍率开关来调节，
数 控 加 工 过 程 中 ，根 据 切 削 加 工 工 艺 过 程 及 加 工 质
量 反 馈 ，实际进给速度通过机床操作面板的进给倍率开 关进 行 调 节 。因 此 ，进给轴实际的进给 速 度 ，是数控系统
基金项目：武汉市规划办“十三五”规划课题(2016C261)
F 按倍率开关对应的倍率值与数控加工程序中设定的 值
Limited Inc, Wuhan 430223, China)
Abstract: The control panel of the middle and high grade numerical control device is often equipped with a feed
数控机床编程中进给功能指令F、主轴转速功能指令S、刀具功能指令T简介
数控机床编程中进给功能指令F、主轴转速功能指令S、刀具功能指令T简介1．进给功能指令F进给功能指令F可以指定刀具相对于工件的进给进度，有两种指定方式，即代码法和直接给定法。
现代的CNC机床在进给速度范围内一般都实现了无级变速，故采用直接指定方式。
直接给定法是在F后面直接写上进给速度值，进给量的单位用G94和G95来指定。
G94表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给量，单位为mm/min；G95表示与主轴转速有关的主轴每转进给量，单位为mm/r，如车螺纹、攻丝等。
在低档数控系统中多数还采用代码法来指定进给速度，用F00~F99表示100种进给速度。
2．主轴转速功能指令S转速功能指令S用来指定主轴转速或速度，单位为r/min或m/min。
中档以上数控机床的主轴转速采用直接指定方式。
例如S1500表示主轴转速为1500r/min。
在经济型数控系统中，仍主要用代码法指定方式。
对于中档以上的数控机床，还有一种使切削线速度保持不变的所谓恒线速度功能，这时需用G96和G97指令配合S指令来指定主轴转速。
例如G96 S160表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在160m/min，G97 S1000表示注销G96，即主轴不是恒线速度，其转速为1000r/min。
应指出的是，当由G96转为G97时，应对S码赋值，否则将保留G96指令的最终值。
当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。
3．刀具功能指令T刀具功能指令T后面跟若干位数字，主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置。
例如，T12用作选刀时表示12号刀具；用作刀具补偿时，表示按照12号刀具事先设定的偏置值进行刀具补偿。
若用四位数字时，如T0101，前两位01表示刀具号，后两位01表示刀具补偿号。
数控车床的进给速度和加减速控制教学文案
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
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。
考虑调速方便，设置了快速和切削进给的倍率 开关，其速度系数设为K（％），可得Fs的计算公式 为：
Fs 6T01K0F0(m 0 m /min)
稳定速度计算结束后，要进行速度限制检查， 如稳定速度超过由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——就是系统每个插补周期的实际进 给量。
当系统处于恒定进给状态时，瞬时速度Fi＝Fs；
当系统处于加速状态时，瞬时速度Fi<Fs；
当系统处于减速状态时，瞬时速度Fi>Fs；
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。
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；
数控车床的进给速度和加减速控制
（2）后加减速控制
放在插补后各坐标轴旳加减速控制为后加减速控 制。
这种加减速控制是对各运动坐标轴进行分别控制， 所以，可利用实际进给滞后于插补运算进给这一特点， 在减速控制时，只要到达运算终点就进行减速处理， 经合适延迟就能平稳地到达程序终点，无需预测减速 点。
后加减速控制旳规律实际 上与前加减速一样，一般 有直线和指数规律旳加减 速控制。
直线加减速控制使机 床起动时，速度按一定斜 率旳直线下降，如图。
指数加减速控制目旳是把机械设备起动或停止 时旳速度突变，变成随时间按指数规律上升和下降。
指数加减速度与时间旳关系为：
加速时
v ( t ) = vc ( 1 – e - 1/T )
匀速时
v ( t ) = vc
减速时
v ( t ) = vc e - 1/T
si
xe xi
1
cos
对于圆弧插补， si旳计算应按圆弧所 相应旳圆心角不不小 于及不小于π两种情 况进行分别处理，如 图。
不大于π时，瞬时
加工点离圆弧终点旳直
线距离越来越小，以MP
为基准，A点离终点旳距
离为：
si
MP 1
cos
ye yi
1
cos
不小于π时，设A点为圆弧AP旳起点，B点为离终 点P旳弧长所相应旳圆心角等于π时旳分界点，C点则 为不不小于π圆心角旳某一瞬时点。
式中T 为加减速时间参数； vc为稳定速度；v ( t )为
被控旳输出速度。
根据闭环、半闭环数控系统旳控制方式，可用 如图所示旳算法原理图来实现指数加减速控制。
图中Δt表达采样周期，其作用是每个采样周期 进行一次加减速运算，对输出速度进行控制。
误差寄存器E将每个采样周期旳输入速度 vc 与 输出速度 v 之差进行累加，累加成果一方面保存在 误差寄存器中，另一方面与1/T相乘，乘积作为目前 采样周期加减速控制旳输出速度 v 。同步 v 又反馈 到输入端，准备下一采样周期到来。
数控车床的进给速度和加减速控制
1)线性加减速处理
当数控设备启动、停止或在加工中改变进给速 度时，系统能进行自动加减速处理，这种处理常有 指数、线性和s型等加减速。
线性加减速的处理过程：
首先，把快速进给和加工进给的加减速率必须 作为机床参数预先给予设定。
设进给设定F（mm/min），加速到F所需时间为 t（ms），则加/减速度a可按下式计算：
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 ；
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
yi
L sin i
FT 60
ii 1 R
匀速时
v ( t ) = vc
减速时
v ( t ) = vc e - 1/T
式中T 为加减速时间参数； vc为稳定速度；v ( t )为
被控的输出速度。
根据闭环、半闭环数控系统的控制方式，可用 如图所示的算法原理图来实现指数加减速控制。
图中Δ t表示采样周期，其作用是每个采样周期 进行一次加减速运算，对输出速度进行控制。
后加减速控制的规律实际 上与前加减速一样，通常 有直线和指数规律的加减 速控制。
数控装置的轨迹控制原理
Fi X eYi X iYe
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法 3、直线插补
若Fi≥0，表明Pi(Xi，Yi)点在OE直线上方或在直线上，应沿＋X向走一步，假设坐标 值的单位为脉冲当量，走步后新的坐标值为（Xi+1，Yi+1），且Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi , 新点偏差为
直线插补轨迹过程实例
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法 3、直线插补
表5-5 直线插补运算过程
序号 起点 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别
F0 0
∑=7 ∑=6 ∑=5 ∑=4 ∑=3 ∑=2 ∑=1 ∑=0
1 2 3 4 5 6 7
F0=0 F1<0 F2>0 F3<0 F3>0 F5<0 F6>0
由图5-7可见，靠近Y轴区域偏差大于零，靠近X轴区 域偏差小于零。F≥0时，进给都是沿X轴，不管是＋X向还 是－X向，X的绝对值增大；F<0时，进给都是沿Y轴，不 论＋Y向还是－Y向，Y的绝对值增大。图5-8为四象限直线 插补流程图。
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法
P点在圆弧外侧时，则OP大于圆弧半径R，即 X2＋Y2－R2>0 P点在圆弧内侧时，则OP小于圆弧半径R，即 X2＋Y2－R2<0 用F表示P点的偏差值，定义圆弧偏差函数判别式为
F X 2 Y 2 R2
当动点落在圆弧上时，一般约定将其和F>0一并考虑。
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
沿Xe向走一步
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数控装置的进给速度控制
1. 脉冲增量插补算法的进给速度掌握
脉冲增量插补的输出形式是脉冲，其频率与进给速度成正比。
因此可通过掌握插补运算的频率来掌握进给速度。
常用的方法有：软件延时法和中断掌握法。
(1) 软件延时法依据程编进给速度，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t，它必需大于CPU执行插补程序的时间间隔t程，t与t程之差即为应调整的时间t延，可以编写一个延时子程序来转变进给度。
(2) 中断掌握法依据程编进给速度计算出定时器／计数器(CTC)的定时时间常数，以掌握CPU中断。
在中断服务中进行一次插补运算并发出进给脉冲，CPU等待下一次中断，如此循环进行，直至插补完毕。
这种方法使得CPU可以在两个进给脉冲时间间隔内做其它工作，如输入、译码、显示等。
进给脉冲频率由定时器定时常数打算。
定时到，插补运算一次输出进给脉冲。
2．数据采样插补算法的进给速度掌握
数据采样插补依据程编进给速度计算一个插补周期内合成速度方向上的进量：
式中，fs为系统在稳定进给状态下的插补进给量，称为稳定速度；F
为程编进给速度(mm／min)；T为插补周期(ms)；K为速度系数，包括快速倍率、切削进给倍率等。
为了调速便利，设置了速度系数K来反映速度倍率的调整范围，K ＝0～200％，当中断服务
程序扫描到面板上倍率开关状态时，给K设置相应参数，从而对数控装置面板手动速度调整作出正确响应。