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运动控制插补原理及实现

数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或

运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。

数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法、数字积分法、时间分割法、样条插补法等。

逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定规矩的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。

直线插补原理

图3— 1是逐点比较法直线插补程序框图。图中n是插补循环数， L是第 n个插补循环中偏差函数的值， Xe， Y。是直线的终点坐标，m是完成直线插补加工刀具沿X， y轴应走的总步数。插补前，刀具位于直线的起点，即坐标原点，偏差为零，循环数也为零。

在每一个插补循环的开始，插补器先进入“等待”状态。插补时钟发出一个脉冲后，插补器

结束等待状态，向下运动。这时每发一个脉冲，触发插补器进行一个插补循环。所以可用插

补时钟控制插补速度，同时也可以控制刀具的进给速度。插补器结束“等待”状态后，先进

行偏差判别。若偏差值大于等于零，刀具的进给方向应为+x，进给后偏差值成为 Fm-ye；若偏差值小于零，刀具的进给方向应为+y，进给后的插补值为Fm+xe。。

进行了一个插补循环后，插补循环数n应增加 l。

最终进行终点判别，若 n

工完毕，应结束插补工作。

由上面的插补计算可知，每走一步，都要进行一下4个步骤 (也称节拍 )的算术运算或逻辑判断，其工作循环为：

方向判定：根据插补值判定进给方向。

坐标进给：由判定方向向该坐标方向发一个进给脉冲。

偏差计算：每走一步到达新坐标点，按偏差公式计算新的偏差。

终点判别：若到达终点就结束插补计算；若未到达就重复上述循环步骤。

开始

初始化Xe，Ye

第一象限

N

Y

Y Fm≥0

N

Y第二象限

N

Fm≥0 N 第三象限Y

进给+X 进给+Y

N

N

进给+X

Fm+1=Fm-Ye

Y

Y

Fm≥0

进给+Y

Fm+1=Fm+Xe

N

Fm+1=Fm-Ye Fm+1=Fm-Xe

Fm≥0

Y

进给+X

Fm+1=Fm+Ye

N=N-1

N=0

Y

结束

进给+X

N

Fm+1=Fm+Ye

进给+Y

Fm+1=Fm+Xe

进给+Y

Fm+1=Fm-Xe