數控係統插補原理和方法

數控係統插補原理和方法
插補的任務就是要按照進給速度的要求，在輪廓起點和終點之間計算出若幹中間控製點的坐標值。
由於每個中間點計算的時間直接影響數控裝置的控製速度，而插補中間點的計算精度又影響整個數控係統的精度，所以插補算法對整個數控係統的性能至關重要，也就是說數控裝置控製軟件的核心是插補。
插補的方法和原理很多，根據數控係統輸出到伺服驅動裝置的信號的不同，插補方法可歸納為脈衝增量插補和數據采樣插補兩種類型。
一、脈衝增量插補
這類插補算法是以脈衝形式輸出，每次插補運算一次，最多給每一軸一個進給脈衝。把每次插補運算產生的指令脈衝輸出到伺服係統，以驅動工作台運動。
一個脈衝產生的進給軸移動量叫脈衝當量，用δ表示。
脈衝當量是脈衝分配計算的基本單位，根據加工的精度選擇，普通機床取δ＝0.01mm，較為精密的機床取δ＝1μm或0.1μm 。插補誤差不得大於一個脈衝當量。
這種方法控製精度和進給速度低，主要運用於以步進電動機為驅動裝置的開環控製係統中。
二、數據采樣插補
數據采樣插補又稱時間標量插補或數字增量插補。這類插補算法的特點是數控裝置產生的不是單個脈衝，而是數字量。插補運算分兩步完成。
第一步為粗插補，它是在給定起點和終點的曲線之間插入若幹個點，即用若幹條微小直線段來擬合給定曲線，每一微小直線段的長度△L都相等，且與給定進給速度有關。粗插補時每一微小直線段的長度△L與進給速度F和插補T周期有關，即△L＝FT。

圖1 數據采樣插補
第二步為精插補，它是在粗插補算出的每一微小直線上再作“數據點的密化”工作。這一步相當於對直線的脈衝增量插補。數據采樣插補方法適用於閉環、半閉環的直流或交流伺服電動機為驅動裝置的位置采樣控製係統中。