文档介绍：何台控制性能的研究·1·
对数控平台控制性能的研究

(工程技术学院机械电子工程系机械设计制造及其自动化何国灵)
(学号:2001111026)

内容摘要:本文先简单介绍了插补原理,接着分析在数控平台控制性能研究上的应用。
关键词:数控、插补、运动控制、数控平台。
教师点评:本设计所涉及的微型数控机床模型是一件具有良好应用前景的产品。
该生在毕业设计过程中,从开发现有的原型机的应用入手,设计出多种典型零件,采用
MasterCAM 的生成车/铣床的刀路,加工出十多种具有代表性的零件,并从加工过程中获得了对
原型机床改进的第一手资料。
在上述基础上,该生提出了一系列的关于机床结构、硬件、软件方面的改进方案并用 ProE
软件做出了改进结构设计的 3D 模型和工程图,用 VB 做了一些介面设计,还对 X-Y 滑台的控制
性能做了研究,取得了有价值的成果。
整个毕业设计工作做得深入、细致、全面,表现出该生良好的实际工作能力和工程素质。但
在文字表达能力方面有待提高。(点评教师:王华权,高级工程师)

一、引言
在数控加工中,除了数控平台本身的精度外,有两个重要的因素导致步进电机丢步从而影响
数控平台的精度。一个是电机的额定扭矩,当加中工受到的综合扭矩大于电机的额定扭矩时,将
会出现电机的丢步,这个问题的解决办法是降低进给切削量,但需要牺牲时间为代价。另一个是
步进电机的频率响应特性,当电机频率响应跟不上由驱动器发来的脉冲频率时,也会出现丢步的
现象。它们的综合就决定了这个数控平台的加工精度,下面将研究一个特定数控平台在空载的情
况下的综合响应特性。

二、插补原理
插补是在已知曲线的种类、起点、终点和进给速度的条件下,在曲线的起、终点之间进行
“数据点的密化”。它需要计算出从轮廓起点到终点之间一系列中间点坐标值。下面将介绍众多
插补算法中的一种叫脉冲增量插补算法。脉冲增量插补算法主要为各坐标轴进行脉冲分配计算。
插补结果是单个行程增量,以脉冲形式输出给各坐标轴的伺服电动机。一个脉冲所产生的坐标轴
移动量叫脉冲当量。用δ表示。脉冲当量是脉冲分配计算的基本单位,根据加工精度选择,普通
机床取δ=,较为精密的机床取δ=1μm 或。插补误差不得大于一个脉冲当量。这
种插补方法的控制精度和进给速度较低,因此主要适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系
统。下面以逐点比较法说明插补原理(第一象限的直线插补):
逐点比较法基本原理,在刀具按要求的轨迹运动加工零件时,不断比较刀具与被加工零件轮廓
之间的相对位置,,且只有一
个方向的进给. 逐点比较法每进给一步都要经过四个工作节拍:
第一个节拍:,以决定进给方向;
第二个节拍:,控制刀具相对于工件轮廓进给一步,即向规定的轮廓靠
扰,以缩小偏差。
第三个节拍:偏差计算。由于刀具在进给后已改变了位置,因此要计算出刀具当前位置的新偏差,
为下一次偏差判别作准备。
第四个节拍:终点判别。判断刀具是否已到达终点,若已到达了终点,则停