《機床數(shù)控技術(shù)》插補原理指導(dǎo)書機械工程與自動化學(xué)院機械工程系第一局部銑床模型機硬件連接及工作原理模型機包括根本邏輯電路、功率放大器及XY工作臺，核心內(nèi)容為邏輯電路，硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1直線插補邏輯電路圖1直線插補邏輯電路整個電路由八個環(huán)節(jié)組成：1、時序電路〔節(jié)拍脈沖發(fā)生器〕在計算機和控制系統(tǒng)中，常常要求系統(tǒng)的某些操作按時間順序分時工作，因此需要產(chǎn)生一個節(jié)拍控制脈沖，以協(xié)調(diào)各局部的工作。這種能產(chǎn)生節(jié)拍脈沖的電路叫做節(jié)拍脈沖發(fā)生器，又稱順序脈沖發(fā)生器〔脈沖分配器〕。時序電路其邏輯符合如圖2所示。t1,t2,t3,t4為輸出節(jié)拍脈沖，CP接單次脈沖，R是清零端。tt1t2t3t4CP時序電路R圖2時序電路順序脈沖發(fā)生器可以分為計數(shù)器型的和移位存放器型兩種，本電路采用移位存放器型順序脈沖發(fā)生器，時序電路統(tǒng)一整個插補器的各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)動作，發(fā)出判別〔t1〕、進給〔t2〕、運算〔t3〕和終點判別〔t4〕的指令。這里采用6位移位存放器、那么一個時序周期共9個脈沖〔CP〕周期。2、存放器組移位存放器具有存放、移位的功能。其邏輯符號如圖3。〔1〕Qa接至Ri，S端接移位、置數(shù)端，CP接單次脈沖，R接清零端，A-F為輸入端，Qa-Qf為輸出端.〔2〕存放器清零：按動清零端，使R端送入一個，存放器輸出端Qa-Qf全為0?！?〕存放器置數(shù)：將S端接至置數(shù)“1”，輸入端置111000狀態(tài)，CP端送入一個置數(shù)脈沖，此時Qa-Qf被置為111000?！?〕存放器移位：將S端接至移位“0”，CP端依次送入六個脈沖，那么111000循環(huán)移位，最后仍為111000。CP清零脈沖“0”移位“1圖3移位存放器邏輯圖JXX存放器：存放X的終點坐標值Xe。JYY存放器：存放Y的終點坐標值Ye。JFF存放器：存放偏差運算結(jié)果F。以上三個存放器都是6位，最高位為符合位。JE：終點存放器，存放加工過程中需要走的總步數(shù)，E即終點判別值，加工前E=Xe+Ye，取X軸和Y軸的總步數(shù)作為終點判別值，X軸或Y軸每走一步，JE減一，直到JE＝0時，發(fā)出插補完成信號使TG=0。JE存放器實際上是一個減法計數(shù)器，在電路中是一個可逆計數(shù)器，用△X或△Y進給脈沖作CP-,當減至0時Bo端發(fā)出借位信號即終點信號。3、運算環(huán)節(jié)運算環(huán)節(jié)由存放器JF、JX、JY，全加器和進位觸發(fā)器構(gòu)成。根據(jù)偏差判別信號，進行新偏差運算，當偏出值的最高位〔符號位〕為0時，表示偏差F>=0，F(xiàn)/=F-Ye,即進行以下運算：JF－JY=>JF；當偏差值的最高位〔符號位〕為1時，表示偏差F<0，F(xiàn)/=F+Xe，即進行以下運算：JF+JX=>JF。4、進給環(huán)節(jié)進給控制觸發(fā)器F10根據(jù)偏差值〔符號位〕產(chǎn)生控制門16、17的信號，當t2進給時序出現(xiàn)時，門16或門17將輸出進給脈沖△X或△Y。5、終點判別環(huán)節(jié)終點判別的方法一般有兩種：據(jù)x，y兩向坐標所要走的總步數(shù)C來判斷，即∑＝〔∣xe∣-xo〕+〔∣ye∣-yo〕=∣xe∣+∣ye∣,每走一步x或y，均進行∑－1計算，當∑減至0時即到終點，停止插補。②比擬∣xe∣和∣ye∣，取其中的較大值為∑，當沿該方向進給一步時，進行∑－1計算，直至∑＝0時停止插補。本電路采用第一種，計數(shù)器中置入X軸和Y軸兩坐標絕對值之和作為終點步數(shù)，將△X和△Y進給脈沖作為計數(shù)器的減數(shù)信號〔CP－〕，每進給△X和△Y一次，計數(shù)器減一，直至計數(shù)器減至零，Bo借位端將輸出借位信號至TG啟動控制觸發(fā)器，使TG產(chǎn)生停止運算的信號。6、控制觸發(fā)器TG〔F8〕用來啟動和停止整個電路的運算，當TG的Q＝1時運算開始，Q＝0時，運算停止。7、步長放大器這是專門為演示教學(xué)而設(shè)計的脈沖當量放大裝置，因為每輸出一個進給脈沖，銑床模型機拖板移動0.00625mm，即一個脈沖當量等于0.00625mm，為了能觀察每次進給的過程，采用步長放大器，使脈沖當量的步長放大幾百倍，其原理是一個頻率比擬高的脈沖源和△X〔或△Y〕相與得到的△X’〔△Y8、環(huán)形分配器演示板上設(shè)置了兩個三相六拍環(huán)形分配器，分別驅(qū)動x和y兩個方向的電機，在作演示時環(huán)形分配器的輸入進給脈沖來自步長放大器的△X’或△Y’。在環(huán)形分配器中分別設(shè)置了兩個方向的控制開關(guān)來控制電機正反轉(zhuǎn)，這樣就可以實現(xiàn)不同象限的插補演示。逐點比擬法直線插補〔第一象限〕演示電路請參考圖1進行接線，器件按圖中所標序號使用。圖4系統(tǒng)單元連接圖第二局部實驗內(nèi)容實驗一直線插補原理實驗一、實驗?zāi)康恼莆罩瘘c比擬法直線插補工作原理。掌握功率放大器和銑床模型機的工作原理及使用方法。繪制直線插補圖形。二、實驗設(shè)備銑床模型機三、實驗前準備1．復(fù)習(xí)逐點比擬法直線插補的工作原理。2．了解功率放大器，銑床模型機的工作原理及接線方法。3．熟悉根本運算電路。四、實驗原理判別判別F>=0?+△X進給+△Y進給運算Fˊ=F+XeY+1運算Fˊ=F-YeX+1X-Xe≥0？Y-Ye≥0?終止初態(tài)X=0Y=0F=0終點判別否否圖1-1逐點比擬法第一象限直線插補流程圖五、實驗步驟：以逐點比擬法直線插補為例進行說明?！?〕檢查演示板上邏輯部件，功能正常后開始按圖接線；〔2〕在接線過程中，對部件電路逐個試驗，連接線要盡量短。=1\*GB3①TG與時序電路組成的啟動電路；=2\*GB3②移位存放器JX、JY、JF；=3\*GB3③全加器和進位觸發(fā)器；=4\*GB3④進給控制觸發(fā)器F10和其輸入、輸出電路；=5\*GB3⑤終點計數(shù)器；=6\*GB3⑥步長放大器及環(huán)形分配器組成的步長放大驅(qū)動電路?！?〕單次脈沖演示以上各局部電路分別驗證正確后連接各局部，組成完整的插補運算電路，檢查無誤后按以下順序操作?，F(xiàn)以第一象限直線起點為坐標原點，終點為xe=7，ye=6的一條直線段為例。=1\*GB3①置數(shù)：Jx=xe，將存放器Jx〔左上第一個存放器〕的輸入端置000111，即將高位H～D接上C，B，A端懸空實際上已經(jīng)接至高電平〔印刷電路板上將存放器、觸發(fā)器、計數(shù)器所有輸入端都已接至高電平〕。Jy=ye將ye值的補碼111010〔-6〕置入F存放器〔左上第二個存放器〕。JF=0第三個存放器為F存放器補值為0，計數(shù)器輸入端置Xe值0111△x脈沖信號端接至CP一輸入端．=2\*GB3②操作a〕時序電路、TG、JZ，JP清零，b〕Jx、Jy置入初值，c〕使存放器處于移動功能狀態(tài)，d〕計數(shù)器置入終點步數(shù)7，e〕使TG置l，啟動電路，f〕按動單次脈沖產(chǎn)生CP信號這時電路開始手動單次運行。每產(chǎn)生10個CP脈沖，完成一次插補運算，第一次插補運算可按下表檢查各邏輯部件的狀態(tài)。連續(xù)產(chǎn)生手動脈沖，整個插補運算應(yīng)符合下表。CP時序電路進給存放器計數(shù)器CP1輸出t1無Jx=7,Jy=6,JF=07CP2輸出t2△x不變7-1=6CP3～CP8t3輸出六個運算脈沖無運算結(jié)果：Jy＋JF→JF〔JF=-6〕Jx=7,Jy=6不變CP9輸出t4無不變不變CP10無輸出無不變不變手動脈沖輸入方式，運算正常后，可進行連續(xù)脈沖運算?！?〕連續(xù)脈沖運算演示將CP端改接至連續(xù)脈源〔B〕板，將電位器旋至最左端，即處于最低頻狀態(tài)，使能觀察到閃爍狀態(tài)．連續(xù)運行中，對照運算表進行檢查F值，并觀察△x、△y進給是否正確。連續(xù)運算正常后，可以接上步長放大器驅(qū)動控制及銑床模型機，觀察插補運算中的軌跡描繪，見下一步驟?！?〕直線插補軌跡描繪按圖4接線，各單元連接參考使用說明書中圖示。a〕將D板正面〔右下方〕的鈕子開關(guān)撥向左邊，其左側(cè)的波段按鈕撥向左邊。b〕接通電源。c〕接通步進電機的驅(qū)動。d〕接直線插補運算電路操作，CP接連續(xù)脈沖，電路啟動后，銑床模型機即描繪直線插補軌跡，步長可通過CP’電位器調(diào)節(jié)，進給方向可通過環(huán)形分配器相應(yīng)的正反轉(zhuǎn)開關(guān)改變。Jx值=000111Jy值=000111計數(shù)器初值=0111運算次數(shù)偏差計算JF進給計數(shù)器0000000△x01112345678910111213F-ye=0-6=-6F+xe=-6+7=1F-ye=1-6=-5F+xe=-5+7=2F-ye=2-6=-4F+xe=-4+7=3F-ye=3-6=-3F+xe=-3+7=4F-ye=4-6=-2F+xe=-2+7=5F-ye=5-6=-1F+xe=-1+7=6F-ye=6-6=0111010000001111011000010111100000011111101000100111110000101111111000110000000△y△x△y△x△y△x△y△x△y△x△y△x011001010101010001000011001100100010000100010000七、實驗結(jié)果〔根據(jù)計算的插補過程和實際插補圖形進行分析〕實驗二圓弧插補原理實驗一、實驗?zāi)康恼莆請A弧插補工作原理。掌握功率放大器和銑床模型機的工作原理及使用方法。繪制圓弧插補圖形。二、實驗設(shè)備銑床模型機三、實驗前準