数控机床的工作原理
数控机床的工作原理
数控机床的工作原理数控机床是一种通过数字化程序控制工作过程的自动化机床，它的工作原理是通过计算机控制系统，实现对机床各轴运动、加工工艺参数和辅助功能的精确控制，从而完成工件的加工加工。
数控机床的工作原理主要包括数控系统、执行机构、传感器和工作台四个方面。
首先，数控系统是数控机床的核心，它由数控装置和输入设备组成。
数控装置是数控机床的"大脑"，它接收输入的加工程序和指令，经过处理后输出控制信号，控制执行机构实现各轴的运动。
输入设备通常是键盘、鼠标或者其他输入设备，用于输入加工程序、工艺参数等信息。
其次，执行机构是数控机床的关键部件，它包括主轴驱动装置、进给装置和辅助装置。
主轴驱动装置用于驱动主轴进行旋转运动，实现对工件的加工；进给装置用于控制工件在加工过程中的进给运动，包括直线进给和旋转进给；辅助装置用于实现机床的各种辅助功能，如换刀、冷却、润滑等。
第三，传感器是数控机床的感知器件，它用于感知机床各轴的位置、速度、加速度等信息，并将这些信息反馈给数控系统，以实现对机床各轴的闭环控制。
常见的传感器包括位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。
最后，工作台是数控机床的加工平台，用于固定工件并进行加工。
工作台通常具有多轴自由度，可以实现对工件的多方向加工。
数控系统通过控制执行机构，使工作台按照预先设定的加工程序和路径进行运动，从而实现对工件的精确加工。
总的来说，数控机床的工作原理是通过数控系统控制执行机构，实现对工作台和刀具的精确控制，从而实现对工件的精确加工。
数控机床具有高精度、高效率、灵活性强等优点，已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。
随着科技的不断发展，数控机床的工作原理也在不断完善和创新，将为制造业的发展带来更多的机遇和挑战。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程数控机床是利用数字控制系统来控制机床进行加工的一种先进的机械设备。
它通过预先编写好的数控程序来控制机床的运动，实现对工件的加工。
本文将详细介绍数控机床的工作原理及工作过程。
一、工作原理数控机床的工作原理主要包括数控系统、伺服系统、传感器和执行机构等几个关键部分。
1. 数控系统：数控系统是数控机床的核心部件，它由硬件和软件组成。
硬件部分包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备等，软件部分则包括数控程序和操作界面等。
数控系统负责接收操作者输入的指令，并将其转化为机床能够理解的控制信号，从而控制机床的运动。
2. 伺服系统：伺服系统是数控机床中的关键部分，它负责控制机床的运动轴。
伺服系统由伺服电机、编码器和驱动器等组成。
伺服电机接收数控系统发出的控制信号，通过编码器反馈机床的实际位置，驱动器则根据反馈信号调整电机的转速和转向，从而实现机床的精确运动。
3. 传感器：传感器用于检测机床的状态和工件的位置等信息，并将其转化为电信号传输给数控系统。
常见的传感器包括光电传感器、接近开关和压力传感器等。
传感器的准确性和可靠性对于数控机床的工作精度和稳定性至关重要。
4. 执行机构：执行机构是数控机床的动力部分，它负责将数控系统发出的控制信号转化为机床的实际运动。
常见的执行机构包括伺服电机、液压缸和气动缸等。
执行机构的性能和可靠性直接影响到机床的工作效率和加工质量。
二、工作过程数控机床的工作过程主要包括数控程序的编写、数控系统的设置和机床的加工操作等几个步骤。
1. 数控程序的编写：数控程序是数控机床工作的指令集，它由一系列的代码和参数组成。
编写数控程序需要根据工件的加工要求和机床的特性来确定加工路径、刀具的选择和切削参数等。
编写好的数控程序可以通过输入设备导入到数控系统中。
2. 数控系统的设置：在进行加工操作之前，需要对数控系统进行设置。
设置包括选择合适的数控程序、设定工件的初始位置和坐标系、调整刀具的补偿和设定加工速度等。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程1. 工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，能够精确地加工各种复杂形状的工件。
它的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.1 输入指令：操作人员通过计算机界面输入加工工件的相关参数和加工路径等指令。
1.2 数据处理：计算机根据输入的指令，对加工工件进行分析和处理，生成相应的控制程序。
1.3 控制系统：控制程序通过数控系统将各种指令传递给数控机床的各个部件，控制其运动和加工过程。
1.4 传动系统：数控机床的传动系统由伺服机电、滚珠丝杠、齿轮传动等组成，通过控制信号驱动工作台、主轴等部件的运动。
1.5 传感器：数控机床配备了各种传感器，如位移传感器、速度传感器等，用于监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统。
1.6 执行部件：根据数控系统的指令，执行部件包括工作台、主轴等，能够按照预定的路径和速度进行运动和加工。
2. 工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个阶段：2.1 加工准备：在开始加工之前，操作人员需要进行一系列的准备工作。
首先，根据工件的要求和加工工艺，编写相应的加工程序，并将其输入到数控系统中。
然后，根据工件的尺寸和形状，选择合适的夹具和刀具，并进行安装和调整。
2.2 加工设置：操作人员通过数控系统对加工参数进行设置，包括切削速度、进给速度、加工深度等。
同时，还需要调整工作台的位置和角度，以确保加工过程中工件的稳定性和准确性。
2.3 加工操作：在加工过程中，数控系统会根据预先编写的加工程序，控制工作台和主轴等部件的运动。
工作台按照指定的路径和速度进行挪移，主轴带动刀具进行切削。
同时，传感器会不断监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统进行实时控制和调整。
2.4 加工检测：在加工完成后，操作人员会对加工件进行检测和测量，以确保其质量和尺寸的准确性。
这可以通过各种测量仪器和设备进行，如千分尺、三坐标测量机等。
2.5 加工调整：如果加工件不符合要求，操作人员可以根据检测结果对加工程序和参数进行调整，以达到预期的加工效果。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、数控机床的工作原理数控机床是一种利用数字控制系统来控制机床运动和加工过程的机床。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 数字控制系统：数控机床的核心是数字控制系统，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，软件则包括数控程序和操作界面。
数字控制系统能够接收用户输入的加工程序，并根据程序指令控制机床的运动和加工过程。
2. 伺服系统：伺服系统是数控机床中的重要组成部分，它通过控制电机的转速和位置来实现机床的运动。
伺服系统由伺服电机、编码器、放大器等组成，通过接收数字控制系统发送的指令，控制电机的转速和位置，从而实现机床的定位和运动控制。
3. 传感器：传感器用于检测机床的运动状态和加工过程中的工件位置。
常用的传感器包括光电开关、接近开关、编码器等。
传感器将检测到的信号传输给数字控制系统，系统根据信号进行判断和控制，保证机床的准确运动和加工。
4. 机床结构：数控机床的工作原理还与机床的结构密切相关。
常见的数控机床包括铣床、车床、钻床等，它们的结构和工作原理各不相同。
但无论是哪种类型的数控机床，都需要通过数字控制系统控制伺服系统，实现机床的运动和加工。
二、数控机床的工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 加工程序编写：操作人员根据工件的要求和加工工艺，编写加工程序。
加工程序是一段由数字控制系统识别的代码，它包含了机床的运动路径、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序输入到数字控制系统中。
可以通过键盘、U盘等方式将程序传输到数字控制系统中。
3. 机床准备：操作人员根据加工程序的要求，对机床进行准备工作。
包括安装夹具、刀具、工件等，调整机床的工作台和刀具的位置。
4. 数控机床设置：操作人员根据加工程序的要求，对数字控制系统进行设置。
包括设定加工速度、进给速度、切削深度等参数。
5. 启动机床：操作人员启动数字控制系统，机床开始按照加工程序进行工作。
数控机床的工作原理及应用
数控机床的工作原理及应用
一、数控机床的工作原理
1. 数控机床通过计算机控制,按照加工程序对工件进行自动化加工。
2. 在计算机存储器内预先编制加工程序,并将程序以数字信号的形式输入数控设备。
3. 数控设备将数字信号解码,变换为机床可以执行的位置、速度等控制信号。
4. 这些信号通过执行机构驱动机床的主轴、Fixture等进行自动加工。
5. 在加工程序控制下,机床精确执行各种turning、drilling、milling等动作。
6. 通过程序可以重复加工复杂工件,不需要人工直接操作。
二、数控系统的组成
1. 程序存储器:存储加工程序,如打孔程序、铣槽程序。
2. 程序译码器:将程序转换为机床可执行的控制信号。
3. 驱动器:控制主轴转速、进给速率等。
4. 执行机构:带动主轴、Fixture等机械运动。
5. 反馈系统:监测执行效果,除错。
三、数控机床的应用
1. 高效自动化加工,提高加工精度。
2. 可连续不断地24小时运行,提高产量。
3. 加工复杂工件,实现多轴联动加工。
4. 编写灵活的加工程序,满足多品种和变批量需求。
5. 降低加工成本,广泛应用于航空、航天、汽车等制造业。
6. 一台数控机床可替代多台普通机床,降低设备投资。
综上所述,数控机床通过执行存储的数字化程序实现自动化加工,可连续高效加工复杂工件,大幅提高加工效率和质量,是现代制造业不可缺少的先进设备。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理：数控机床是一种通过计算机控制系统来实现工件加工的机床。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 程序控制：数控机床通过预先编写的加工程序来控制工件的加工过程。
这些程序包含了工件的几何形状、尺寸、加工工艺等信息。
2. 信号传递：计算机控制系统将加工程序转化为相应的电信号，并通过数控装置传递给各个执行部件，如伺服机电、液压系统等。
3. 运动控制：数控机床通过控制伺服机电的运动来实现工件的加工。
伺服机电通过接收数控装置传递的指令，控制工件在各个坐标轴上的运动。
4. 反馈控制：数控机床通过传感器来实时监测工件的位置、速度等参数，并将这些信息反馈给数控装置，以便及时调整运动控制。
二、工作过程：数控机床的工作过程可分为以下几个步骤：1. 加工程序编写：根据工件的几何形状、尺寸等要求，使用专门的编程软件编写加工程序。
程序中包含了工件的加工路径、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序通过外部存储设备（如U盘）或者网络传输等方式输入到数控机床的控制系统中。
3. 工件装夹：根据加工程序的要求，将待加工的工件装夹在数控机床的工作台上，并进行固定。
4. 加工参数设置：根据加工程序的要求，设置切削速度、进给速度、切削深度等加工参数，以确保工件能够按照预定的要求进行加工。
5. 启动机床：按照操作规程启动数控机床，使其进入工作状态。
6. 运行加工程序：通过数控装置控制伺服机电的运动，使工件按照加工程序中定义的路径进行加工。
同时，数控装置会实时监测工件的位置、速度等参数，并根据反馈信息进行调整。
7. 加工完成：当工件按照加工程序的要求完成加工后，数控机床会自动住手运行，并发出相应的提示信号。
8. 工件取出：将加工完成的工件从数控机床上取出，进行下一步的处理或者检验。
总结：数控机床通过计算机控制系统实现工件的精确加工。
其工作原理包括程序控制、信号传递、运动控制和反馈控制等。
工作过程包括加工程序编写、加工程序输入、工件装夹、加工参数设置、启动机床、运行加工程序、加工完成和工件取出等步骤。
简述数控机床工作原理
简述数控机床工作原理
数控机床是一种利用数字信号控制工作过程的机床，它通过计算机程序来控制机床运动和加工过程。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 数字信号生成：通过输入控制指令，计算机生成相应的数字信号，用来控制机床的各个运动轴。
2. 运动控制：计算机将生成的数字信号发送给伺服系统，经过滤波和放大等处理后，控制伺服电机的转动。
伺服电机带动机床各个运动轴的运动，例如工作台的上下移动、主轴的旋转等。
3. 位置检测：在机床的各个运动轴上安装有位置传感器，用于实时检测运动轴的位置，并反馈给计算机。
计算机通过比较实际位置与期望位置之间的差别，可以调整控制信号，达到精确的位置控制。
4. 加工过程控制：计算机根据预先编写好的工艺程序，控制机床进行具体的加工操作。
例如，在铣床上，计算机发送合适的指令来控制铣刀的进给速度、切削深度、切削方向等参数，实现加工操作。
5. 刀具管理：数控机床通常配备自动换刀系统，计算机可以通过控制自动刀库，实现刀具的自动更换和选择。
这使得数控机床可以在不同的加工需求下，灵活选择合适的刀具。
总的来说，数控机床工作原理就是通过计算机的控制，利用数
字信号控制伺服系统，使得机床的各个运动轴按照预定的规律移动，从而实现精确的加工操作。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理数控机床是一种根据预先编好的程序，通过控制系统对机床进行自动化控制的机械设备。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 数控系统：数控机床的核心是数控系统，它由硬件和软件两部份组成。
硬件包括数控装置、输入设备、输出设备和执行机构等，软件则是编写的数控程序。
数控系统接收操作者输入的指令，经过处理后，将控制信号发送给执行机构，从而实现对机床的控制。
2. 传感器和执行机构：数控机床通过传感器获取工件和刀具的位置信息，然后将这些信息传递给数控系统。
数控系统根据接收到的信息，计算出刀具的运动轨迹和速度，并将控制信号发送给执行机构，通过执行机构的运动来控制刀具的位置和运动状态。
3. 数控程序：数控程序是数控机床工作的灵魂，它是由一系列指令组成的。
这些指令描述了刀具的运动轨迹、速度、进给量等工艺参数，通过数控系统的解释和执行，实现对机床的自动控制。
二、工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 设计加工工艺：在进行数控加工之前，需要根据零件的要求和加工工艺，设计出相应的加工工艺方案。
这包括确定刀具的选择、切削速度、进给量等加工参数。
2. 编写数控程序：根据加工工艺方案，编写数控程序。
数控程序是由一系列指令组成的，其中包括刀具的运动轨迹、速度、进给量等参数。
编写数控程序需要具备一定的数控编程知识和技巧。
3. 载入程序和设置工艺参数：将编写好的数控程序载入数控机床的数控系统中，并根据实际情况设置相应的工艺参数，如刀具长度补偿、切削深度等。
4. 定位工件和刀具：将待加工的工件装夹在数控机床的工作台上，并安装好刀具。
通过传感器获取工件和刀具的位置信息，并传递给数控系统。
5. 启动数控机床：按下启动按钮，数控机床开始工作。
数控系统根据接收到的数控程序和工艺参数，计算出刀具的运动轨迹和速度，并发送控制信号给执行机构。
6. 加工工件：执行机构根据接收到的控制信号，控制刀具的位置和运动状态。
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X
6
数 三、逐点比较插补法 控 技 术
2019年3月21日星期四
Y
数 1、插补原理及特点 控 原理：每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，而每走一步都要通过偏差函 数计算，判断偏差点的瞬时坐标同规定加工轨迹之间的偏差，然后决 机 定下一步的进给方向。每个插补循环由偏差判别、进给、偏差函数计 床 算和终点判别四个步骤组成。 的 工 逐点比较法可以实现直线插补、圆弧插补及其它曲线插补。 作 特点：运算直观，插补误差不大于一个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便 原 理
2019年3月21日星期四
Y=f(t)
数 控 机 O t0 t1 t2 ti-1 ti tn 床 如果取△t=1，即一个脉冲z 的 如果从t=0开始，取自变量 周期的时间，则 工 t的一系列等间隔值为△t， 作 当△t足够小时，可得 原 理
25
t
数 四、数字积分法插补 控 函数的积分运算变成了变量的累加 技 运算，如果t足够小时，则累加求和 运算代替积分运算所引入的误差可 术 以不超过所允许的误差。
i , j 1 i j i, j j
终点判别方法：| Xe- X0| + | Ye - Y0|
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数 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
三、逐点比较法插补
第 一 象 限 逆 圆 弧 插 补 程 序 框 图
2019年3月21日星期四
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数 三、逐点比较插补法 控 逐点比较法圆弧插补示例1 技 Y 术 B(6,8)
-10+2×3+1=-3
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数 三、逐点比较插补法 控 四象限圆弧插补进给方向 技 偏差大于等于零向圆内进给，偏差 小于零向圆外进给 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
2019年3月21日星期四
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数 三、逐点比较插补法 控 四象限圆弧插补计算表 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
数字积分器的工作原理
2019年3月21日星期四
数 控 机 床 的 工 作 原 理
JV：被积函数寄存器 JR：累加寄存器 (又称余数寄存器) QJ：全加器 一般设余数寄存器JR的容量作为 一个单位面积值，累加值超过一个单 位面积，即产生一个溢出脉冲。 △t (JV)+(JR)
△S
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数 控 技 术
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数 三、逐点比较插补法 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
2019年3月21日星期四
逐点比较法直线插补练习：第二象限直线 插补，起点原点，终点（-3，4）
16
数 三、逐点比较插补法 控 3、逐点比较法圆弧插补 技 Y 术 F=0
B (Xe,Ye)
2019年3月21日星期四
数 控 机 床 的 工 作 原 理
数 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
数控机床的工作原理
——插补原理
1
数 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
2019年3月21日星期四
2
数 一、插补的概念 控 刀具不能严格地沿着要求加工的曲线运动，只能用 技 折现轨迹逼近所要加工的曲线。 术
插补：数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过 程叫做插补。
2 i 2 j
2
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数 三、逐点比较插补法 控 偏差判别函数的递推形式 技 设当前切削点M(X ,Y )的偏差为 则根据偏差公式 术
i i
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Fi, j X i2 Yj2 R2
数 控 机 床 的 工 作 原 理
当Fi,j 0 新加工点坐标为: Xi+1= Xi -1, Yj+1=Yj 新偏差为: Fi 1, j ( X i 1)2 Yj2 R2 Fi , j 2 X i 1 当Fi,j <0 新加工点坐标为: Xi+1= Xi, Yj+1=Yj+1 新偏差为: F X 2 (Y 1)2 R2 F 2Y 1
数 控 机 床 的 工 作 原 理
插补有二层意思：
一是用小线段逼近产生基本线型（如直线、圆弧等）；
二是用基本线型拟合其它轮廓曲线。 插补运算具有实时性，直接影响刀具的运动。插补运算的 速度和精度是数控装置的重要指标。插补原理也叫轨迹控 制原理。
3
数 一、插补的概念 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
2019年3月21日星期四
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数 三、逐点比较插补法 控 技 术 逐点比较法圆弧插补练习：
数 控 机 床 的 工 作 原 理
2019年3月21日星期四
第二象限顺圆弧AB，起点A(-3,0)，B(0,3),试对 其进行插补，并画出插补轨迹。
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数 控 技 术
四、数字积分法插补
特点：
易于实现多坐标联动插补 Y 1、数字积分法的工作原理 如右图，函数在[t0 , tn ]的定 积分，即为函数在该区间 的面积： Yi-1 Yi
数 控 机 床 的 工 作 原 理 限 直 线 插 补 程 序 框 图
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数 三、逐点比较插补法 控 例1：逐点法加工直线OA，并画出插补轨迹 技 0 n, 0 F 术 时插 原地等待
i
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钟补
Y
数 控 机 床 的 工 作 原 理
A(5,3)
Y
进给方向+x
结论：新加工点的偏差可以用前一加工点的偏差和终点 坐标Xe、Ye 递推出来
10
数 三、逐点比较插补法 控 技 术
终点判别方法：
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数 控 机 床 的 工 作 原 理
设置减法计数器Xe+ Ye 进给一步减1，直至减到0为止
11
数 三、逐点比较插补法 控 第 技 一 术 象
n=1＜N
n=2＜N n=3＜N n=4＜N n=5＜N
2 3 4 5
F1 = -19 ＜ 40 F2 = -18 ＜ 20 F3 = -15 ＜0 F4 = -10 ＜0
F2 = F1 +2Y1+1=
-19+2×0+1=-18
F3 = F2 +2Y2+1=
-18+2×1+1=-15
2
F4 = F3 +2Y3+1= 4-15+26 8 ×2+1=-10 F5 = F4 +2Y4+1=
F<0
Ri
M(Xi,Yj)
当M(Xi,Yi)在圆弧上，则F=0； 当M(Xi,Yi)在圆弧外，则F>0； 当M(Xi,Yi)在圆弧内，则F<0；
F>0 插补规则 当F0， 则沿-X方向进给一步 当F<0， 则沿+Y方向进给一步
R
O A(X0,Y0)
X
偏差判别式
Fi , j X Y R
E=E-1=8-1=7≠0
E=E-1=7-1=6≠0 E=E-1=6-1=5≠0 E=E-1=5-1=4≠0 E=E-1=4-1=3≠0 E=E-1=3-1=2≠0 E=E-1=2-1=1≠0 E=E-1=1-1=0到终点
14
F3 1 0
F4 4 0
F5 1 0 F6 2 0 F8 3 0
1
F0 = 0
6
-X
+Y +Y +Y +Y
F1 = F0 –2X0+1=
0-2×10+1=-19
数 控 机 床 的 工 作 原 理
X1 = X0 -1=9 Y1 = Y0=0
X2= X1=9 Y2 = Y1+1=1 X3= X2=9 Y3 = Y2+1=2 X4= X3=9 10 Y4 = Y3+1=3 X5= X4=9 Y5 = Y4+1=4
数 三、逐点比较插补法 控 技 线四 插个 术 补象
计限 算直 数 控 机 床 的 工 作 原 理
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Fm ≥0 线型 进给方向 偏差计算 线型
Fm ＜0 进给 方向 偏差 计算
L1,L4
L2,L3
+X
-X
Fm+1= Fm-ye
L1,L2
L3,L4
+Y
-Y
Fm+1= Fm+xe
7
O
X
数 三、逐点比较插补法 控 技 术
数 控 机 床 的 工 作 原 理
Y
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插补开始 偏差判别 坐标进给
插 补 步 骤
偏差计算
终点判别 O X Y N
插补结束
8
数 三、逐点比较插补法 控 2、逐点比较插补法直线插补 技 术 Y
数 控 机 床 的 工 作 原 理
F>0
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算 法 分 类
标运动的速度，而脉冲的数量代表运动位移的大小。
（逐点比较法、数字积分法、比较积分法）
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数据采样插补（用于闭环系统）
数据采样插补实际上是一种时间分割法，也就是根据编程的 进给速度，将工件的轮廓曲线分割为一定时间内（一个插补 周期）的进给量（一条微小直线），即用一系列微小直线段 来逼近轮廓轨迹。 数据采样插补运算分两步：第一步为粗插补，其任务是计算 出一个插补周期内各坐标位置的增量值（一般为一段）距离； 第二部为精插补，其任务是对粗插补输出的一段位置增量进 5 行基准脉冲插补。
F0 0
F1 3 0
F2 2 0
数 控 机 床 的 工 作 原 理
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