1、本章主要內容本章主要內容 就是計算機根據輸入的指令和數據，就是計算機根據輸入的指令和數據， 控制生產機械按規定的工作順序、運動軌跡、控制生產機械按規定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規律自動完成工作的運動距離和運動速度等規律自動完成工作的自動控制。自動控制。什么是數字程序控制？什么是數字程序控制？ 數字程序控制主要應用于機床的數字程序控制主要應用于機床的自動控制，如用于銑床、車床、加工自動控制，如用于銑床、車床、加工中心、線切割機以及焊接機、氣割機中心、線切割機以及焊接機、氣割機等的自動控制系統中。等的自動控制系統中。數字程序控制的應用數字程序控制的應用數字程序控制系統數字程序控制系

2、統由輸入裝置、輸出裝置、控制器和由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補器等四大部分組成。其中，控制器插補器等四大部分組成。其中，控制器和插補器功能以及部分輸入輸出功能由和插補器功能以及部分輸入輸出功能由計算機承擔。計算機承擔。 特征階段特征階段年代年代典型應用典型應用工藝方法工藝方法數控功能數控功能驅動特點驅動特點研究開發研究開發19521952l969l969數控車床、銑床鉆、數控車床、銑床鉆、銑床銑床簡單工藝簡單工藝NCNC控制控制3 3軸以下步軸以下步進、液壓電進、液壓電機機推廣應用推廣應用l970l970l985l985加工中心、電加工、加工中心、電加工、鍛壓鍛壓多種工藝多種工藝方法方法C

3、NCCNC控制、刀具控制、刀具自動交換、五自動交換、五軸聯動、較好軸聯動、較好的人機界面的人機界面直流伺服直流伺服電機電機系統化系統化l982l982柔性制造單元柔性制造單元(FMU) (FMU) 、柔性制造、柔性制造系統系統(FMS)(FMS)復合設計復合設計加工加工友好的友好的人機界面人機界面交流伺服電交流伺服電機機高性能高性能集成化集成化l990l990至至今今計算機集成制造系計算機集成制造系統統(CIMS)(CIMS)、無人化工廠無人化工廠復合設計復合設計加工加工多過程、多任多過程、多任務調度、模板務調度、模板化和復合化、化和復合化、數字智能化數字智能化直線驅動直線驅動xyabcd具體

4、步驟：具體步驟： 將圖中曲線劃分成若干段，可以是直線段，將圖中曲線劃分成若干段，可以是直線段，也可以是曲線段。圖中曲線被劃分成三段：直線也可以是曲線段。圖中曲線被劃分成三段：直線abab、bcbc和和弧線弧線cd。 確定各段的起點和終點坐標值等數據，并送確定各段的起點和終點坐標值等數據，并送入計算機。入計算機。 根據各段的性質，確定采用相應的插補方式根據各段的性質，確定采用相應的插補方式 當給定當給定a a、b b、c c、d d各點坐標各點坐標x x和和y y值之后，如何確定各坐標值之后，如何確定各坐標值之間的中間值值之間的中間值? ? 求得這些中間值的數值計算方法稱為求得這些中間值的數值計

5、算方法稱為插值或插補插值或插補。 插補計算的插補計算的宗旨：宗旨：是通過給定的基點坐標，以一定的速度是通過給定的基點坐標，以一定的速度連續定出一系列中間點，而這些中間點的坐標值是以一定的精連續定出一系列中間點，而這些中間點的坐標值是以一定的精度逼近給定的線段。度逼近給定的線段。 從理論上講，插補的形式可用任意函數形式，但為了簡化從理論上講，插補的形式可用任意函數形式，但為了簡化插補運算過程和加快插補速度，常用的是插補運算過程和加快插補速度，常用的是直線插補直線插補和和二次曲線二次曲線插補插補兩種形式。兩種形式。 所謂直線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似直線來逼近，也就是由此定出中間點連接

6、起來的折線近似于一條直線，并不是真正的直線。 所謂二次曲線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似曲線來逼近，也就是實際的中間點連線是一條近似于曲線的折線弧。常用的二次曲線有圓弧、拋物線和雙曲線等。 將插補運算過程中定出的各中間點，以脈沖信號的形式去將插補運算過程中定出的各中間點，以脈沖信號的形式去 控控制制x x和和y y方向上的步進電機，帶動刀具或繪圖筆，從而加工或繪方向上的步進電機，帶動刀具或繪圖筆，從而加工或繪制出符合要求的零件輪廓。制出符合要求的零件輪廓。每個脈沖驅動步進電機走一步（即每個脈沖驅動步進電機走一步（即刀具或繪圖筆在刀具或繪圖筆在x或或y方向上方向上移動一個位置），稱移動一

7、個位置），稱為步長。常用為步長。常用xx和和yy來表示，通常取來表示，通常取 xxyy。 不同象限直線插補的偏差符號及坐標進給方向如下圖所示。不同象限直線插補的偏差符號及坐標進給方向如下圖所示。 由上圖可以推導得出，四個象限直線插補的坐標進給方向和偏差計算公式。由上圖可以推導得出，四個象限直線插補的坐標進給方向和偏差計算公式。 步數步數偏差判別偏差判別坐標進給坐標進給偏差計算偏差計算終點判斷終點判斷起點起點F0=0Nxy=101F0=0+xF1=F0-ye=-4Nxy=92F10+xF3=F2-ye=-2Nxy=74F30+xF5=F4-ye=0Nxy=56F5=0+xF6=F5-ye=-4N

8、xy=47F60+xF8=F7-ye=-2Nxy=29F80+xF10=F9-ye=0Nxy=0y軸指明RNS，可以選擇同樣的偏差計算公式判斷Fm的值判斷Fm的值x軸步數步數偏差判別偏差判別坐標進給坐標進給偏差計算偏差計算坐標計算坐標計算終點判斷終點判斷起點起點F F0 0=0=0 x x0 0=0,y=0,y0 0=0=0N Nxyxy=8=81 1F F0 0=0=0-x-xF F1 1=F=F0 0-2x-2x0 0+1=-7+1=-7x x1 1=x=x0 0-1=3,y-1=3,y1 1=0=0N Nxyxy=7=72 2F F1 100+y+yF F2 2=F=F1 1+2y+2y

9、1 1+1=-6+1=-6x x2 2=3,y=3,y2 2=y=y1 1+1=1+1=1N Nxyxy=6=63 3F F2 200+y+yF F3 3=F=F2 2+2y+2y2 2+1=-3+1=-3x x3 3=3,y=3,y3 3=y=y2 2+1=2+1=2N Nxyxy=5=54 4F F3 3000-x-xF F5 5=F=F4 4-2x-2x4 4+1=-3+1=-3x x5 5=x=x4 4-1=2,y-1=2,y5 5=3=3N Nxyxy=3=36 6F F5 5=0=0+y+yF F6 6=F=F5 5+2y+2y5 5+1=4+1=4x x6 6=2,y=2,y6

10、6=y=y5 5+1=4+1=4N Nxyxy=2=27 7F F6 6000-x-xF F8 8= = 7 7-2x-2x7 7+1=0+1=0 x x8 8=x=x7 7-1=0,y-1=0,y8 8=4=4N Nxyxy=0=0 數控機床的驅動元件常常是步進電機。步進電機是電機類中比較特殊數控機床的驅動元件常常是步進電機。步進電機是電機類中比較特殊的一種，它是靠脈沖來驅動的。的一種，它是靠脈沖來驅動的。 靠步進電機來驅動的數控系統的工作站或刀具總移動靠步進電機來驅動的數控系統的工作站或刀具總移動步數決定于指令步數決定于指令脈沖的總數脈沖的總數，而刀具移動的，而刀具移動的速度則取決于指令脈沖的頻率速度則取決于指令脈沖的頻率。 步進電機不是連續的變化，而是跳躍的，離散的。步進電機不是連續的變化，而是跳躍的，離散的。 步進電機：脈沖電機，給一個脈沖電機轉一下。它是一種將電脈沖信步進電機：脈沖電機，給一個脈沖電機轉一下。它是一種將電脈沖信號轉換為角位移的機電式數模（號轉換為角位移的機電式數模（D DA A）轉換器。）轉換器。 x軸步進電機輸出字表y軸步進電機輸出字表存儲地址標號低八位輸出字存儲地址標號高八位輸出字ADX100000001=01HADY100