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数控机床的插补软件设计-学位论文.doc
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2023-07-02
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数控机床的插补软件设计-学位论文.doc
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中北大学分校毕业设计(论文)
1
数控机床插补软件设计
摘要:插补是整个数控系统软件中一个极其重要的功能模块之一,其算法的选择将
直接影响到系统的精度、速度及加工能力等。数控机床大多只能进行直线插补和圆弧
插补, 无抛物线插补功能。现有文献对直线、圆弧的逐点比较插补法、积分插补方法
均有介绍, 而其用于抛物线插补尚不多见。本文首先介绍了抛物线的两种插补算法,
然后基于vb语言设计了一个抛物线的插补软件,可用于教学仿真实验。
关键词:插补,抛物线,逐点比较法,数字积分法,仿真,插补软件
The Desiging of CNC Interpolation Software
Abstract:Interpolation of the CNC software is an extremely important function in one
module, The algorithm of choice will directly affect the system accuracy, speed and
processing capability. Economical CNC machining of small and medium enterprises in
heavy use, but most of the economic type CNC machine tools can only linear interpolation
and circular interpolation, parabolic interpolation function without. Existing literature on
the straight line, arc-by-point comparison of interpolation, integral interpolation method are
introduced, and its still rare for parabolic interpolation. This paper introduces two parabolic
interpolation algorithm, and then vb language design based on a parabolic interpolation
software can be used in teaching simulation.
Keywords: interpolation, parabolic, point by point comparison, digital integration,
simulation, interpolation software
中北大学分校毕业设计(论文)
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目录
1 绪论......................................................................................................................................4
1.1 引言...........................................................................................................................4
1.2 插补技术...................................................................................................................4
1.3 国内外技术现状.......................................................................................................5
1.3.1 国外技术现状................................................................................................6
1.3.2 国内技术现状................................................................................................6
1.4 课题意义...................................................................................................................6
1.3 本章小结...................................................................................................................7
2 数控系统插补方法及其分析..............................................................................................7
2.1 插补概述...................................................................................................................7
2.2 基准脉冲插补法.......................................................................................................8
2.2.1 逐点比较法插补的基本原理........................................................................8
2.2.2 数字积分法插补的基本原理........................................................................9
3 抛物线插补.......................................................................................................................11
3.1 逐点比较插补法抛物线插补.................................................................................11
3.1.1 逐点比较插补法抛物线插补原理.............................................................11
3.1.2 逐点比较插补法抛物线插补运算过程......................................................12
3.1.3 逐点比较插补法抛物线插补实例..............................................................13
4 用 Visual Basic 实现抛物线逐点比较法插补..................................................................15
4.1 插补流程图.............................................................................................................15
4.2 编程变量定义.........................................................................................................15
4.3 部分 vb 程序...........................................................................................................16
4.4 插补软件界面及仿真.............................................................................................17
5 数字积分抛物线插补........................................................................................................18
5.1 抛物线 DDA 插补算法原理 .................................................................................18
5.2 抛物线 DDA 插补实例 .........................................................................................20
6 用 Visual Basic 实现抛物线积分法插补..........................................................................22
6.1 插补流程图.............................................................................................................22
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6.2 编程变量定义.........................................................................................................22
6.3 部分 vb 程序...........................................................................................................23
6.4 插补软件界面及仿真.............................................................................................24
7 软 件 说 明......................................................................................................................25
7.1 运行环境.................................................................................................................25
7.2 软件要求.................................................................................................................25
7.3 用户要求................................................................................................................26
8 总结....................................................................................................................................26
参考文献...............................................................................................................................27
中北大学分校毕业设计(论文)
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1 绪论
1.1 引言
随着知识经济时代的到来,科学技术突飞猛进,机械制造技术发生了深刻的变化。
传统化机械制造技术已无法满足当今市场对产品多样化的需求,难以适应激烈的市场
竞争所要求的高质量、高效率。为此,现代制造技术应运而生,它以微电子技术为基
础,将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术以及网络
通信技术等有机的结合在一起,构成高度信息化、高度柔性、高度自动化的制造系统。
它根本上改变了过去的手工绘画、晒图,凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式。
现代制造技术可以大幅度降低产品设计、制造周期,提高产品设计、制造质量,以适
应当前空前激烈的市场竞争。
数控 (NumericalColltr01 数字控制,简称 NC)技术是近代发展起来的一种用数字
量及字符发出指令并实现自动控制的技术。是现代制造技术中最关键的环节之一。它
最能体现现代制造技术的高效益和软硬件发展的综合水平,它的发展可以保证产品得
到极高的加工精度和稳定的加工质量,提高加工的自动化程度和生产效率,缩短加工
时间和生产周期,使产品具有精确协调性和互换性,增强了对复杂曲面的加工能力等,
从而为现代制造技术的完善和发展提供了保证。
插补是整个数控系统控制软件的核心,它所对应的算法即为插补算法,插补技术的
好坏直接影响着数控加工技术的优劣,是目前数控急需提高和完善的环节之一。
1.2 插补技术
插补是整个数控系统软件中一个极其重要的功能模块之一,其算法的选择将直接
影响到系统的精度、速度及加工能力等。所谓插补,就是根据零件轮廓尺寸,结合精
度和工艺等方面的要求,在已知刀具中心轨线转接点之间插入若干个中间点的过程。
换句话说,就是“数据点的密化过程”,其对应的算法称为插补算法。在早期的硬件
数控系统中,插补过程是由专门的数字逻辑电路完成的。而在计算机数控系统中,即
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可全部由软件实现,也可由软、硬件结合完成。随着相关学科特别是计算机领域的迅
速发展,插补技术在不断的提高,特别是插补算法也在不断的完善和更新。由于插补
的速度直接影响到数控系统的速度,而插补的精度又直接影响整个数控系统的精度,
因此,人们一直在努力探求一种计算速度快并且精度又高的插补方法。但不幸的是,
插补速度与插补精度之间是互相制约、互相矛盾的,这是必须进行折衷的选择。目前
为止,己涌现出了大量的插补算法。
1.3 国内外技术现状
插补运算所采用的原理和方法很多,一般可归纳为基准脉冲插补和数据采样插补
两大类。在这两大类的基础之上,目前国内外对于插补算法的研究主要在以下五个方
面:
l)二次及高次曲线插补算法
这种算法的提出依据是:用灵活性高、实用性强曲线来逼近零件的轮廓,通过减少
基本曲线的段数来减少累积误差,同时也减少了 NC 代码的长度,提高了微机处理的
效率。
2)最小偏差插补算法
该算法的基本思想是寻找一个点集,使这个点集中的点都紧密地靠近原始曲线,
或者说这些点于原始曲线的偏差最小。简单地说,最小偏差法就是以计算机的强大计
算功能为依托,根据加工之前所获得的初始变量,从曲线的数学表达式中得到真实的
加工点坐标值,然后通过在最小偏差正方形中的位置判断,得到一个最佳的进给方式,
发出脉冲进给命令。
3)具有自适应特征的插补算法
该算法的基本原理:步长是依逼近误差而定的,逼近误差是实际曲线与取代这段曲
线直线段之间的最大法向距离,该算法就是根据逼近误差确定是否插入新点。该算法
当列表曲线曲率大时,使步长变小,反之使步长变大,同时逼近误差满足要求。
4)多轴联动系统的插补算法
多轴联动数控系统以成为数控技术发展的潮流,多轴控制可达到使同一台系统对
成套机群进行控制的目的。这一算法在即便是虚拟轴机床控制最少也要 6 个进给轴。
近年来,对此提出了大量的插补算法。这些系统多采用线性实时性插补。
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