数控插补原理教学软件研发
数控插补原理教学软件研发[20200210114859]
摘要：数控技术是用数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛的应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。插补计算就是对数控系统输入基本数据，运用一定的算法计算，并根据计算结果向相应的坐标发出进给指令。
本论文首先对数控系统插补原理进行了基本的简介，接着对Visual Basic进行了概述。然后对几种插补方式进行了剖析，包括逐点比较法、数字积分法和数据采集法，分别介绍了三种插补法的直线和圆弧的插补原理。再然后在Visual Basic之上做出软件界面，根据三种插补原理设计出软件程序，对程序进行调试，使之能够实现直线和圆弧的插补，能够实现单步插补，并显示出计算过程。最后，对此次毕业设计做出了总结和展望。
该系统通过可视化的形象手段，给出动态的插补演示过程，可以帮助学生更加直观的理解数控插补的原理，是数控课程教学的有效辅助手段，并为实际中数控机床的工件加工提供了理论依据。
关键词:数控；插补; 逐点比较法；数字积分法；数据采集法；Visual Basic；
第一章 绪 论 1查看完整论文请+Q: 351916072
1.1数控系统插补原理概述 1
1.1.1数控插补技术基本简介 1
1.1.2脉冲增量插补 2
1.1.3数据采样插补 2
1.2Visual Basic概述 4
1.2.1Visual Basic基本简介 4
1.2.1Visual Basic的作用 4
1.2.1Visual Basic的前景 5
第二章 数控插补理论分析 6
2.1 逐点比较法插补原理 6
2.1.1 逐点比较法直线插补 6
2.1.2 逐点比较法圆弧插补 9
2.2 数字积分法插补 12
2.2.1数字积分器的工作原理 13
2.2.2数字积分法的直线插补 14
2.2.3数字积分法圆弧插补 17
2.3 数据采集法插补 18
第三章 数控插补软件实现 20
3.1初始界面的设定 20
3.2 逐点比较法的实现 21
3.2.1 逐点比较法插补界面的设定 21
3.2.2 逐点比较法直线插补的实现 22
3.2.3逐点比较法圆弧插补的实现 26
3.3 数字积分法的实现 28
3.3.1数字积分法插补界面 28
3.3.2 数字积分法直线插补的实现 29
3.3.3 数字积分法圆弧插补实现 31
3.4 数据采集法的实现 33
3.4.1 数据采集法插补界面 33
3.4.2 数据采集法直线插补的实现 34
3.4.3 数据采集法圆弧插补实现 35
第四章 总结与展望 39
4.1 本文总结 39
4.2 本文展望 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 绪 论
数控技术是用数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。插补技术是机床数控的核心技术之一 插补技术是机床数控的核心技术之一 所谓插补就是根据所给定的进给速度和轮廓线形的要求， 所谓插补就是根据所给定的进给速度和轮廓线形的要求，在轮廓已知点之间，确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或原理
1.1数控系统插补原理概述
1.1.1数控插补技术基本简介
机床数控系统的核心技术是插补技术。在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。在所需的路径货轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置坐标的运动过程称为插补。数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。
数控加工程序提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。实际加工中，被加工零件的轮廓种类很多，严格说来，为了满足加工要求，刀具运动轨迹非常复杂，计算工作量很大，不能满足数控加工的实时控制要求。因此，在实际应用中，是用一小段直线或圆弧去逼近零件轮廓曲线，即通常所说的直线和圆弧插补。某些弓性能的数控系统中，还具有抛物线、螺旋形插补功能。
在早期的数控系统中，插补是由专门的硬件数字电路完成的。而在现代计算机数控（Computer Numerical Control，CNC）系统中，常用的插补实现方法有两种：一种又硬件和软件的结合来实现；另一种全部采用软件实现。
插补的任务就是根据进给速度的要求，完成轮廓起点和终点之间点得坐标值计算。对于轮廓控制系统来说，插补运算时最重要的计算任务。插补对机床控制必须是实时的。插补运算速度直接影响系统的控制速度，而插补计算精度又影响到整个CNC系统的精度。人们一直在努力探求计算速度快且计算精度高的插补算法。目前普遍应用的插补算法是脉冲增量插补和数据采样插补。
1.1.2脉冲增量插补
脉冲增量插补法适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统，这类插补算法的特点是没出插补的结果仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机。脉冲增量插补的实现方法比较简单，通常仅用加法和移位就可以完成插补，容易用硬件来实现。而且，用硬件实现这类运算的速度很快。但是，CNC系统一般均用软件来完成这类算法。用软件实现的脉冲增量插补算法一般要执行20多条指令，如果CPU的时钟为5MHz，那么计算1个脉冲当量所需的时间大约为40μs。当脉冲当量为0.001mm时，可以达到的坐标轴极限速度为1.5m/min。如果要控制两个或两个以上坐标，且承担其他必要的数控功能时，所能形成的轮廓插补进给速度将进一步降低。如果要求保证一定的进给速度，只能增大脉冲当量，使精度降低。例如脉冲当量为0.01mm时，单坐标控制速度为15m/min。因此脉冲增量插补输出的速率主要受插补程序所用时间的限制，它仅仅适用于中精度和中等速度、以步进电机为执行机构的机床数控系统
1.1.3数据采样插补
适用于闭环和半闭环一直流或交流伺服电机为执行机构的CNC系统。这种方法是将加工一段直线或圆弧的时间划分为若干相等的插补周期，每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出在该插补周期内各坐标轴的进给量。边计算，边加工，若干次插补周期后完成一个曲线段的加工，即从曲线段的起点走到终点。
于脉冲增量插补法不同，采用数据采样插补时，根据加工直线或圆弧段的进给速度，计算出每一个插补周期内的插补进给量，即步长。例如假定数控系统的插补周期为t=0.1ms，进给速度为=1000mm/min，则插补步长为=0.017m。对于曲线插补，插补步长越短，插补精度越高。显然，插补周期越短，插补精度越
摘要：数控技术是用数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛的应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。插补计算就是对数控系统输入基本数据，运用一定的算法计算，并根据计算结果向相应的坐标发出进给指令。
本论文首先对数控系统插补原理进行了基本的简介，接着对Visual Basic进行了概述。然后对几种插补方式进行了剖析，包括逐点比较法、数字积分法和数据采集法，分别介绍了三种插补法的直线和圆弧的插补原理。再然后在Visual Basic之上做出软件界面，根据三种插补原理设计出软件程序，对程序进行调试，使之能够实现直线和圆弧的插补，能够实现单步插补，并显示出计算过程。最后，对此次毕业设计做出了总结和展望。
该系统通过可视化的形象手段，给出动态的插补演示过程，可以帮助学生更加直观的理解数控插补的原理，是数控课程教学的有效辅助手段，并为实际中数控机床的工件加工提供了理论依据。
关键词:数控；插补; 逐点比较法；数字积分法；数据采集法；Visual Basic；
第一章 绪 论 1查看完整论文请+Q: 351916072
1.1数控系统插补原理概述 1
1.1.1数控插补技术基本简介 1
1.1.2脉冲增量插补 2
1.1.3数据采样插补 2
1.2Visual Basic概述 4
1.2.1Visual Basic基本简介 4
1.2.1Visual Basic的作用 4
1.2.1Visual Basic的前景 5
第二章 数控插补理论分析 6
2.1 逐点比较法插补原理 6
2.1.1 逐点比较法直线插补 6
2.1.2 逐点比较法圆弧插补 9
2.2 数字积分法插补 12
2.2.1数字积分器的工作原理 13
2.2.2数字积分法的直线插补 14
2.2.3数字积分法圆弧插补 17
2.3 数据采集法插补 18
第三章 数控插补软件实现 20
3.1初始界面的设定 20
3.2 逐点比较法的实现 21
3.2.1 逐点比较法插补界面的设定 21
3.2.2 逐点比较法直线插补的实现 22
3.2.3逐点比较法圆弧插补的实现 26
3.3 数字积分法的实现 28
3.3.1数字积分法插补界面 28
3.3.2 数字积分法直线插补的实现 29
3.3.3 数字积分法圆弧插补实现 31
3.4 数据采集法的实现 33
3.4.1 数据采集法插补界面 33
3.4.2 数据采集法直线插补的实现 34
3.4.3 数据采集法圆弧插补实现 35
第四章 总结与展望 39
4.1 本文总结 39
4.2 本文展望 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 绪 论
数控技术是用数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。插补技术是机床数控的核心技术之一 插补技术是机床数控的核心技术之一 所谓插补就是根据所给定的进给速度和轮廓线形的要求， 所谓插补就是根据所给定的进给速度和轮廓线形的要求，在轮廓已知点之间，确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或原理
1.1数控系统插补原理概述
1.1.1数控插补技术基本简介
机床数控系统的核心技术是插补技术。在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。在所需的路径货轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置坐标的运动过程称为插补。数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。
数控加工程序提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。实际加工中，被加工零件的轮廓种类很多，严格说来，为了满足加工要求，刀具运动轨迹非常复杂，计算工作量很大，不能满足数控加工的实时控制要求。因此，在实际应用中，是用一小段直线或圆弧去逼近零件轮廓曲线，即通常所说的直线和圆弧插补。某些弓性能的数控系统中，还具有抛物线、螺旋形插补功能。
在早期的数控系统中，插补是由专门的硬件数字电路完成的。而在现代计算机数控（Computer Numerical Control，CNC）系统中，常用的插补实现方法有两种：一种又硬件和软件的结合来实现；另一种全部采用软件实现。
插补的任务就是根据进给速度的要求，完成轮廓起点和终点之间点得坐标值计算。对于轮廓控制系统来说，插补运算时最重要的计算任务。插补对机床控制必须是实时的。插补运算速度直接影响系统的控制速度，而插补计算精度又影响到整个CNC系统的精度。人们一直在努力探求计算速度快且计算精度高的插补算法。目前普遍应用的插补算法是脉冲增量插补和数据采样插补。
1.1.2脉冲增量插补
脉冲增量插补法适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统，这类插补算法的特点是没出插补的结果仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机。脉冲增量插补的实现方法比较简单，通常仅用加法和移位就可以完成插补，容易用硬件来实现。而且，用硬件实现这类运算的速度很快。但是，CNC系统一般均用软件来完成这类算法。用软件实现的脉冲增量插补算法一般要执行20多条指令，如果CPU的时钟为5MHz，那么计算1个脉冲当量所需的时间大约为40μs。当脉冲当量为0.001mm时，可以达到的坐标轴极限速度为1.5m/min。如果要控制两个或两个以上坐标，且承担其他必要的数控功能时，所能形成的轮廓插补进给速度将进一步降低。如果要求保证一定的进给速度，只能增大脉冲当量，使精度降低。例如脉冲当量为0.01mm时，单坐标控制速度为15m/min。因此脉冲增量插补输出的速率主要受插补程序所用时间的限制，它仅仅适用于中精度和中等速度、以步进电机为执行机构的机床数控系统
1.1.3数据采样插补
适用于闭环和半闭环一直流或交流伺服电机为执行机构的CNC系统。这种方法是将加工一段直线或圆弧的时间划分为若干相等的插补周期，每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出在该插补周期内各坐标轴的进给量。边计算，边加工，若干次插补周期后完成一个曲线段的加工，即从曲线段的起点走到终点。
于脉冲增量插补法不同，采用数据采样插补时，根据加工直线或圆弧段的进给速度，计算出每一个插补周期内的插补进给量，即步长。例如假定数控系统的插补周期为t=0.1ms，进给速度为=1000mm/min，则插补步长为=0.017m。对于曲线插补，插补步长越短，插补精度越高。显然，插补周期越短，插补精度越
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