数控机床加工的插补原理

9.1.2　数控机床加工的插补原理

实际加工中零件形状各式各样，有的由直线、圆弧组成零件轮廓，也有的由曲线、曲面等构成零件轮廓，但数控加工时，我们只用直线或圆弧对这些轮廓进行逼近。

插补计算就是数控系统根据输入的基本数据（如直线的起点、终点坐标，圆弧的起点、终点、圆心坐标等），通过计算，并根据计算结果向相应的坐标发出进给指令，机床在相应的坐标方向上移动一定的距离，从而将工件加工出所需的轮廓形状。

数控机床中常用的插补算法有逐点比较法、数字积分法、时间分割法及最小偏差法等。通常采用逐点比较法来插补。数控装置每输出一个进给脉冲，移动部件在空间x、y、z任一个方向所移动的距离称为脉冲当量。一般数控机床的脉冲当量为0.01mm/脉冲，小型精密数控机床为0.005～0.001mm/脉冲。

下面以加工x、y平面内的图形为例，来研究圆弧和斜线的插补过程。

1.圆弧插补

如图9-2所示，加工图形的圆心在坐标原点O上，半径为R，逆时针走向的圆弧为，用F表示加工偏差。开始加工时加工点在圆上A点，此时F＝0，即加工点A至圆心的距离等于R；若加工点在圆内，则加工点至圆心的距离小于R，加工偏差F＜0；若加工点在圆外，则加工点至圆心的距离大于R，加工偏差F＞0。

图9-2　圆弧插补原理

加工时，对铣刀的走向规定为：当F≥0时向x轴负方向进给一步；当F＜0时向y轴正方向进给一步。这样，从A点开始经A→1→2→3→…→B，用很多x或y走向的微小折线来逼近所要加工的圆弧。

2.斜线插补

如图9-3所示，加工图形的起点在坐标原点上，所加工的斜线OA与x轴的夹角为α；当加工点在斜线上或开始加工时，加工偏差F＝0；当加工点在斜线OA的下方时，加工点与坐标原点连线与x轴的夹角小于α，加工偏差F＜0；当加工点在斜线上方时，加工点与坐标原点连线与x轴的夹角大于α，加工偏差F＞0。

图9-3　斜线插补原理

加工时，对铣刀的走向规定为：当F≥0时向x轴正向进给一步；当F＜0时向y轴正向进给一步。这样从O点开始经O→1→2→3→…→A，用很多在x或y方向的微小折线来逼近所要加工的斜线。

根据上述原理的插补误差一般不大于一个脉冲当量，所以上述折线的轨迹很接近所要加工的圆弧或斜线。其他象限的插补原理与第一象限类似。