CN102699758B

CN102699758B - 一种用于数控机床的进给速度实时修调方法

Info

Publication number: CN102699758B
Application number: CN201210078443.3A
Authority: CN
Inventors: 李珺; 张干; 赵伟
Original assignee: Shanghai Sany Precision Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Precision Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: CN102699758A

Abstract

本发明公开了一种用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，具体包括如下步骤：步骤a、根据当前运动段能达到的最大速度和当前运动段要求的进给速度确定规划修调值；步骤b、通过操作面板的倍率开关设置进给倍率目标修调值，之后通过上层任务进行发送，并根据当前运动段能达到的最大速度对获取到的目标修调值进行修正；步骤c、判断是否第一次对当前运动段进行加减速规划；步骤d、对于第一次进行加减速规划的运动段直接按照所述目标修调值进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算然后退出；步骤e、对于非第一次加减速规划的运动段进行所述目标修调值和所述规划修调值的比较。

Description

一种用于数控机床的进给速度实时修调方法

技术领域

本发明设计数控机床的控制方法，尤其是一种用于数控机床的进给速度实时修调方法。

背景技术

加减速控制是数控机床轨迹规划的重要组成部分，其中进给修调的处理也是加减速控制过程中的关键技术之一。在数控机床加工过程中，可能会出现各种问题，需要通过操作面板的倍率开关来改变进给速度，其中对于进给速度的处理不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。轨迹规划的过程中要求轨迹规划的位置、速度、加速度是时间的连续函数，所规划的轨迹速度和加速度不能超出数控机床的硬件执行能力。因此对于进给速度修调的处理，不仅要求能够快速实时响应修调，而且保证速度加速度连续。

现有的数控机床对于进给修调的处理经常会出现速度突变，加速度不连续等问题，且不能在保证速度加速度连续的情况下实时响应修调，这对数控机床的应用造成极大的不便。

发明内容

针对现有数控机床进给修调处理过程中存在的问题，本发明提供一种用于数控机床的进给速度实时修调方法。

本发明解决技术问题所采用的技术手段为：

一种用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，具体包括如下步骤：

步骤a、根据当前运动段能达到的最大速度和当前运动段要求的进给速度确定规划修调值；

步骤b、通过操作面板的倍率开关设置进给倍率目标修调值，之后通过上层任务进行发送，并根据当前运动段能达到的最大速度对获取到的目标修调值进行修正；

步骤c、判断是否第一次对当前运动段进行加减速规划；

步骤d、对于第一次进行加减速规划的运动段直接按照所述目标修调值进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算然后退出；

步骤e、对于非第一次加减速规划的运动段进行所述目标修调值和所述规划修调值的比较；

步骤f、所述目标修调值相对所述规划修调值没有改变时不响应所述目标修调值，并根据前次规化的速度进行插补点计算然后退出；

步骤g、所述目标修调值相对所述规划修调值改变时根据所述目标修调值相对于所述规划修调值的变化对速度进行重新规划，对速度进行规划后规划所依据的所述目标修调值成为当前修调值。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述步骤a中确定所述规划修调值f的方法为，f＝v_m/v_r，v_m为当前运动段的能达到的最大速度，v_r为当前运动段的要求进给速度。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述步骤g中所述目标修调值相对于所述规划修调值增大时，等待程序到达匀速段时对当前运动段未行走完的部分的速度按照所述目标修调值进行重新规划，如不存在匀速段则不响应所述目标修调值，并根据前次规划的速度进行插补点计算。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述步骤g中所述目标修调值相对于所述规划修调值变小时，判断是否首次将修调值修小或者连续将修调值修小；

如不是首次将修调值修小或者连续将修调值修小则等待前次修调值修完后按照所述目标修调值进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算；

如是首次将修调值修小或者连续将修调值修小则立即以预置策略对所述目标修调值进行处理，随即马上以处理结果进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，运动段过渡时的进给速度修调的方法为：如果当前运动段p_i的剩余时间不够响应所述目标修调值，则预估修调次数并对所述目标修调值进行重新修正，对下一运动段p_i+1进行加减速规划时，重新预估p_i+1段的终点速度，并利用p_i段修调后的末速度作为p_i+1段的初始速度进行加减速规划。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述预置策略具体包括如下步骤：

步骤s1、根据所述目标修调值计算所需修调次数num；

步骤s2、如当前运动段所剩时间能达到所述目标修调值，则转至步骤s4；

步骤s3、如当前运动短段所剩时间不能达到所述目标修调值，则对修调次数num和所述目标修调值进行重新计算修正；

步骤s4、利用预置公式对修调次数比例值进行规划，并计算当前插补周期的修调值；

步骤s5、根据所述目标修调值累积加减速所处的时间，通过修改插补时间对速度进行修调。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，当前运动段p_i的剩余时间不够响所述目标修调值时，预估修调次数并对所述目标修调值进行重新修正的方法为：取所述当前修调值f_n和所述目标修调值f_t中的较大值和当前运动段p_i剩余时间重新预估能达到的修调次数和修调值；预估修调次数和修调值的计算公式为：

num = \{\begin{matrix} t_{s} / (T * f_{n} / f) & f_{n} > = f_{t} \\ t_{s} / (T * f_{t} / f) & f_{n} < f_{t} \end{matrix}

f_{t} = \frac{num}{NUM} * \frac{f_{t} - f_{n}}{| f_{t} - f_{n} |} + f

NUM为利用最大加速度计算从零到达需求速度所需要的周期数，t_s为当前运动段p_i的剩余时间。

上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述预置公式为

scale (\frac{x}{num}) = a_{s} * \frac{x}{num} + (3 - 2 * a_{s}) {(\frac{x}{num})}^{2} + (a_{s} - 2) {(\frac{x}{num})}^{3}

scale为修调次数比例值，a_s为初始加速度，num为需要修调的次数，自变量x为当前修调次数；

T为插补周期，f_t为目标修调值。

本发明的有益效果是：

可保证修调过程进给速度加速度连续，可有防止修调过程中电机对机床的冲击，进而保证运行的平稳性，同时最大限度的快速响应修调。

附图说明

图1是本发明一种用于数控机床的进给速度实时修调方法的流程框图；

图2是本发明一种用于数控机床的进给速度实时修调方法中首次将修调值修小或者连续将修调值修小所采用的预置策略的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明一种用于数控机床的进给速度实时修调方法其中，具体包括如下步骤：

步骤a、根据当前运动段能达到的最大速度和当前运动段要求的进给速度确定规划修调值；确定规划修调值f的方法为，f＝v_m/v_r，v_m为当前运动段的能达到的最大速度，v_r为当前运动段的要求进给速度。

步骤b、通过操作面板的倍率开关设置进给倍率目标修调值，之后通过上层任务进行发送，并根据当前运动段能达到的最大速度对获取到的目标修调值进行修正；对于修调值的修正，首先利用加减速方法计算当前程序段能达到的最大速度，并与如响应目标修调值情况下将会达到的进给速度进行比较取较小值，然后根据较小速度值对目标修调值进行修正。

步骤c、判断是否第一次对当前运动段进行加减速规划；

步骤d、对于第一次进行加减速规划的运动段直接按照目标修调值进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算然后退出；

步骤e、对于非第一次加减速规划的运动段进行目标修调值和规划修调值的比较；

步骤f、目标修调值相对规划修调值没有改变时不响应目标修调值，并根据前次规化的速度进行插补点计算然后退出；

步骤g、目标修调值相对规划修调值改变时根据目标修调值相对于规划修调值的变化对速度进行重新规划，对速度进行规划后规划所依据的目标修调值成为当前修调值。

具体的可分为两种情况：

第一种情况是当目标修调值相对于规划修调值增大时，等待程序到达匀速段时对当前运动段未行走完的部分的速度按照目标修调值进行重新规划，如不存在匀速段则不响应目标修调值，并根据前次规划的速度进行插补点计算。目标修调值相对于规划修调值增大时只在匀速段响应可以防止加速度超过最大加速度。

第二种情况是目标修调值相对于规划修调值变小时，首先判断是否首次将修调值修小或者连续将修调值修小；如不是首次将修调值修小或者连续将修调值修小则等待前次修调值修完后按照目标修调值进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算；如是首次将修调值修小或者连续将修调值修小则立即以预置策略对目标修调值进行处理，随即马上以处理结果进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算。本实施例采用的预制策略，如图2所示，包括如下步骤：

步骤s1、根据目标修调值计算所需修调次数num；

步骤s2、如当前运动段所剩时间能达到目标修调值，则转至步骤s4；

步骤s3、如当前运动段所剩时间不能达到所述目标修调值，则对修调次数num和目标修调值进行重新计算修正；

步骤s4、利用预置公式对修调次数比例值进行规划，并计算当前插补周期的修调值；上述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其中，所述预置公式为

scale (\frac{x}{num}) = a_{s} * \frac{x}{num} + (3 - 2 * a_{s}) {(\frac{x}{num})}^{2} + (a_{s} - 2) {(\frac{x}{num})}^{3}

计算插补时间t的公式为：

t = T * \frac{(f_{t} - f) * scale (\frac{x}{num}) + f}{f}

T为插补周期，f_t为目标修调值。目标修调值小于规划修调值时，通过逐渐减小或者增加每次增加的插补时间t，来计算出应该完成的路程。由于规划给出的路程增量减小或者增大，而系统实际运行周期没有改变，从而实现速度的变化。

步骤s5、根据目标修调值累积加减速所处的时间，通过修改插补时间对速度进行修调。

在上述技术方案基础上，运动段过渡时的进给速度修调的方法为：如果当前运动段p_i的剩余时间不够响应目标修调值，则预估修调次数并对目标修调值进行重新修正，对下一运动段p_i+1进行加减速规划时，重新预估p_i+1段的终点速度，并利用p_i段修调后的末速度作为p_i+1段的初始速度进行加减速规划。预估修调次数并对目标修调值进行重新修正的方法为：为了防止加速度突变，取当前修调值f_n和目标修调值f_t中的较大值和当前运动段p_i剩余时间重新预估能达到的修调次数和修调值；预估修调次数和修调值的计算公式为：

num = \{\begin{matrix} t_{s} / (T * f_{n} / f) & f_{n} > = f_{t} \\ t_{s} / (T * f_{t} / f) & f_{n} < f_{t} \end{matrix}

f_{t} = \frac{num}{NUM} * \frac{f_{t} - f_{n}}{| f_{t} - f_{n} |} + f

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化或者本领域技术人员惯用的技术手段进行替换，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于数控机床的进给速度实时修调方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤c、判断是否第一次对当前运动段进行加减速规划；

步骤g、所述目标修调值相对所述规划修调值增大或变小时，根据所述目标修调值相对于所述规划修调值的变化对速度进行重新规划，对速度进行规划后规划所依据的所述目标修调值成为当前修调值；

所述步骤a中确定所述规划修调值f的方法为，f＝v_m/v_r，v_m为当前运动段的能达到的最大速度，v_r为当前运动段的要求进给速度；

所述步骤g中所述目标修调值相对于所述规划修调值增大时，等待程序到达匀速段时对当前运动段未行走完的部分的速度按照所述目标修调值进行重新规划，如不存在匀速段则不响应所述目标修调值，并根据前次规划的速度进行插补点计算；

所述步骤g中所述目标修调值相对于所述规划修调值变小时，判断是否首次将修调值修小或者连续将修调值修小；

如是首次将修调值修小或者连续将修调值修小则立即以预置策略对所述目标修调值进行处理，随即马上以处理结果进行加减速规划，并根据规划后的速度进行插补点计算；

所述预置策略具体包括如下步骤：

步骤s1、根据所述目标修调值计算所需修调次数num；

步骤s3、如当前运动段所剩时间不能达到所述目标修调值，则对修调次数num和所述目标修调值进行重新计算修正；

步骤s5、根据所述目标修调值累积加减速所处的时间，通过修改插补时间对速度进行修调；

所述预置公式为

scale (\frac{x}{num}) = a_{s} * \frac{x}{num} + (3 - 2 * a_{s}) {(\frac{x}{num})}^{2} + (a_{s} - 2) {(\frac{x}{num})}^{3}

计算插补时间t的公式为：

t = T * \frac{(f_{t} - f) * scale (\frac{x}{num}) + f}{f}

T为插补周期，f_t为目标修调值。

2.如权利要求1所述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其特征在于，运动段过渡时的进给速度修调的方法为：如果当前运动段p_i的剩余时间不够响应所述目标修调值，则预估修调次数并对所述目标修调值进行重新修正，对下一运动段p_i+1进行加减速规划时，重新预估p_i+1段的终点速度，并利用p_i段修调后的末速度作为p_i+1段的初始速度进行加减速规划。

3.如权利要求2所述用于数控机床的进给速度实时修调方法，其特征在于，当前运动段p_i的剩余时间不够响所述目标修调值时，预估修调次数并对所述目标修调值进行重新修正的方法为：取所述当前修调值f_n和所述目标修调值f_t中的较大值和当前运动段p_i剩余时间重新预估能达到的修调次数和修调值；预估修调次数和修调值的计算公式为：

num = \{\begin{matrix} t_{s} / (T * f_{n} / f) & f_{n} > = f_{t} \\ t_{s} / (T * f_{t} / f) & f_{n} < f_{t} \end{matrix}

f_{t} = \frac{num}{NUM} * \frac{f_{t} - f_{n}}{| f_{t} - f_{n} |} + f

NUM为利用最大加速度计算从零到达需求速度所需要的周期数，t_s为当前运动段p_i的剩余时间，T为插补周期。