[发明专利]数控系统非对称式加载积分圆弧插补方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控系统非对称式加载积分圆弧插补方法，属于数控系统的数字控制加工技术领域。

背景技术

传统的积分圆弧插补方法不能用于要求较高的数控系统中。基准脉冲插补法的目标是在满足性能需要的同时降低系统成本和运算的复杂性，使系统尽可能采用价格低廉的处理器和简单的中小规模集成电路，降低机床成本。但要求较高的系统中却无法应用，原因在于：①如果系统用硬件实现，虽然可以解决加工速度的问题，但无法进行很复杂的插补计算，使系统插补性能受到影响；②如果采用软件实现插补，若算法简单，则插补精度不高，插补次数多，影响了进给速度；若算法复杂，则插补精度高，但执行时间长，运算量大，也会影响进给速度。可见若算法选择不当，软件插补使系统难以达到较高的加工速度和精度。

因此，改变传统的积分插补误差大，各轴脉冲输出很不均匀，提高进给速度和插补精度的同时，不增加插补算法的复杂性，是扩大经济型数控机床适用范围的奋斗目标。

目前，数控系统积分圆弧插补加工方法主要有以下几种：

参见图1，介绍的是一种传统的积分圆弧插补方法加工的一段圆弧AB，半径R为7。传统的积分圆弧插补误差有可能大于一个脉冲当量，原因是数字积分溢出脉冲的频率与被积函数寄存器的存数成正比，当在坐标轴附近进行插补时，一个积分器的被积函数值接近于零，而另一个积分器的被积函数值却接近最大值。这样，后者可能连续溢出，而前者几乎没有溢出脉冲，两个积分器的溢出脉冲速度相差很大，致使插补轨迹偏离理论曲线。

加工结束时，刀具的实际刀位点是B′(5，6)，而不是理想点B(5，5)，这是由插补误差照成的。而插补最大误差并非在B′，从插补轨迹上看最大插补误差在C点产生，插补误差为：

Δδ=xi2+yj2-R=72+42-7=1.062,]]>很显然传统的积分插补方法的加工误差有时会大于一个脉冲当量。

参见图2，介绍的是一种当两个轴都采用半加载时加工的一段圆弧，可以看出点(6，20)离圆弧的距离最远，而误差为最远距离与圆弧半径之差，即为Δδ=xi2+yj2-R=62+202-20=0.881,]]>大于0.88个脉冲当量。

另外还有最小偏差插补算法及直接加减速控制方法等。但算法复杂，对硬件要求较高，提高了机床的成本。

发明内容

本发明提供一种数控系统非对称式加载积分圆弧插补方法，目的是在保证插补算法复杂程度不提高的情况下，插补次数明显减少，且使各输出轴脉冲分配较均匀。与传统的积分圆弧插补方法相比，插补速度提高的同时，插补精度提高一倍，但机床成本并没有提高；能适于各种开环控制系统，扩大经济型数控机床的适用范围。