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坐标转换和终点判别问题

2019-08-22 00:00400
1.象限与坐标变换

前面所讨论的用逐点比较法进行直线及圆弧插补的原理和计算公式,只适用于第Ⅰ象限直线和第Ⅰ象限逆时针圆弧那种特定的情况。对于不同象限的直线和不同象限、不同走向的圆弧来说,其插补计算公式和脉冲进给方向都是不同的。为了将各象限直线的插补公式统一于第Ⅰ象限的公式,将不同象限、不同走向的8种圆弧的插补公式统一于第Ⅰ象限逆圆的计算公式,就需要将坐标和进给方向根据象限等的不同而进行变换,这样,不管哪个象限的圆弧和直线都按第Ⅰ象限逆圆和直线进行插补计算。而进给脉冲的方向则按实际象限和线型来决定,采用逻辑电路或程序将进给脉冲分别发到+X,-X,+Y,-Y四个通道上去,以控制机床工作台沿X和Y向的运动。

我们用SR1,SR2,SR3,SR4分别表示第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ象限的顺时针圆弧,用NR1,NR2,NR3,NR4分别表示第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ象限的逆时针圆弧,如图2—6(a)所示;用L1,L2,L3,L4分别表示第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ象限的直线,如图2—6(b)所示。由图2—6可以看出:按第Ⅰ象限逆时针走向圆弧NR1线型插补运算时,如将x轴的进给反向,即走出第Ⅱ象限顺时针走向圆弧SR2;将y轴的进给反向,即走出SR4;将x和y轴两者进给都反向,即走出NR3。此时NR1,NR3,SR2,SR4四种线型都取相同的偏差运算公式,无须改变。

图2-6 直线和圆弧不同象限的走向

还可以看出,按NR1线型插补时,把运算公式的坐标x和y对调,以x作y,以y作x,那么就得到SR1的走向。按上述原理,应用SR1同一运算公式,适当改变进给方向也可获得其余线型SR3,NR2,NR4的走向。

这就是说,若针对不同象限建立类似于第Ⅰ象限的坐标,就可得到与第Ⅰ象限直线和第Ⅰ象限逆圆的类似情况,从而可以用统一公式作插补计算,然后根据象限的不同发出不同方向的脉冲。图2—6(a)、(b)分别为8种圆弧和4种直线的坐标建立情况,据此可以得到表2—3的进给脉冲分配类型。

normal style="TEXT-INDENT: 21pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>表2-3   △x,△y脉冲分配的12种类型

<DIV align=center>

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">图形

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">脉冲

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" align=center>象         限

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">Ⅰ

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">Ⅱ

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">Ⅲ

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">Ⅳ

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">G03

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△x

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">G02

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△x

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">G01

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△x

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">△y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-X

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">-Y

normal style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%">+X

</DIV>

从表2—3可以看出,对于直线(G01)来说,按照第Ⅰ象限直线偏差计算公式得到的Δx和Δy脉冲,根据不同的象限,分配到机床不同坐标(X,Y)的正负方向上。即若是第Ⅱ象限直线,则Δx应发往+Y坐标;若是第Ⅲ象限直线,则Δx应发往-X坐标,等等。由此表可以得到发往±X,±Y坐标方向的脉冲分配逻辑式为

       +X=G02·Δy·Ⅰ+G01·Δx·Ⅰ+G02·Δx·Ⅱ+G03·Δx·Ⅲ
              +G03·Δy·Ⅳ+G01·Δy·Ⅳ
       -X=G03·Δx·Ⅰ+G03·Δy·Ⅱ+G01·Δy·Ⅱ+G02·Δy·Ⅲ
              +G01·Δx·Ⅲ+G02·Δx·Ⅳ
       +Y=G03·Δy·Ⅰ+G01·Δy·Ⅰ+G02·Δy·Ⅱ+G01·Δx·Ⅱ
              +G02·Δx·Ⅲ+G03·Δx·Ⅳ
       -Y=G02·Δx·Ⅰ+G03·Δx·Ⅱ+G03·Δy·Ⅲ+G01·Δy·Ⅲ
              +G02·Δy·Ⅳ+G01·Δx·Ⅳ

2.逐点比较法的终点判别

逐点比较法的终点判别方法大致有下列几种:

(1) 设置一个终点减法计数器JE,插补运算开始前记入该程序x及y坐标的加工总长(即x和y的位移总步数),在插补过程中,x或y向每走一步,就从总步数中减去1,直至JE中存数被减为零,表示到达终点。这种方法,前例已作介绍。

(2) 设置两个计数器JEX及JEY,分别控制两个坐标轴的加工长度。若沿x轴移动一步,从JEX中减1;同样,若沿y轴移动一步,从JEY中减1。当JEX及JEY中存数均被减为零时,表示到达终点。

(3) 设置一个终点减法计数器JE,插补运算开始前记入该程序x坐标轴(或y轴)上的投影加工总长度Ex(或Ey)——应选取Ex和Ey中较大的坐标值作为终点判别坐标。在插补过程中,若JE中寄存的是Ex,则每当沿x轴走一步,即从JE存数中减去1(若JE中寄存Ey,则每当沿y轴走一步,即从JE中减去1),直至JE存数被减为零,表示到达终点。

逐点比较法除能插补直线和圆弧之外,还能插补椭圆、抛物线和双曲线等二次曲线。此法进给速度平稳,精度较高,无论是在普通NC系统还是在CNC系统中都有着非常广泛的应用。下面就来分析逐点比较法插补时的进给速度问题。

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