彭燕

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基于LabVIEW的數(shù)控銑床螺旋插補(bǔ)算法

彭燕

（五邑大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 江門 529020）

采用螺旋插補(bǔ)算法控制刀具的運(yùn)動軌跡以實現(xiàn)加工工件的螺旋形狀，并運(yùn)用LabVIEW軟件對算法進(jìn)行了仿真. 結(jié)果表明，該插補(bǔ)算法能夠在數(shù)控銑床中實現(xiàn)，并能夠插補(bǔ)出高精度的螺旋線，滿足數(shù)控銑床插補(bǔ)實時性的要求.

螺旋插補(bǔ)算法；LabVIEW；數(shù)控銑床

1 螺旋插補(bǔ)原理

在所需輪廓的2個已知點間，根據(jù)某一函數(shù)確定其中的多個中間點位置坐標(biāo)值的運(yùn)動過程稱為插補(bǔ). 銑床數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)是插補(bǔ)技術(shù). 為了加工出螺桿，數(shù)控銑床采用了以交流伺服電機(jī)為驅(qū)動的半閉環(huán)位置采樣控制系統(tǒng)，并選擇可以滿足加工速度和精度要求的螺旋插補(bǔ)算法. 三坐標(biāo)軸聯(lián)動螺旋插補(bǔ)算法是2個軸進(jìn)行二坐標(biāo)聯(lián)動圓弧插補(bǔ)，第3軸進(jìn)行直線插補(bǔ)的合成運(yùn)動.[2]

1.1 圓弧插補(bǔ)過程

其中，是軸和軸作為圓弧加工平面中圓弧的半徑，為角速度，為螺旋角.

圖2 圓弧插補(bǔ)示意圖

1.2 直線插補(bǔ)過程

2 數(shù)控銑床螺旋插補(bǔ)的分析與實現(xiàn)

數(shù)控銑床用銑刀加工螺桿的螺旋面時，在相對運(yùn)動任一瞬間銑刀回轉(zhuǎn)面與工件螺旋面之間總有一條相切的接觸線，該接觸線可以理解為由足夠多的接觸點擬合而成. 每個接觸點繞工件軸線做螺旋運(yùn)動，就得到工件螺旋面中的一條螺旋線；接觸線繞工作軸線做螺旋運(yùn)動，就得到工作螺旋面. 將此螺旋插補(bǔ)算法應(yīng)用到數(shù)控銑床中，就可以實現(xiàn)其對工件螺旋輪廓的加工.

2.1 螺旋插補(bǔ)流程圖

螺旋插補(bǔ)流程圖如圖3所示.

圖3 螺旋插補(bǔ)流程圖

2.2 螺旋插補(bǔ)算法在數(shù)控銑床中的實現(xiàn)

在數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)中，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行零件程序的輸入、譯碼、刀具半徑補(bǔ)償、進(jìn)給速度處理以后，就可以進(jìn)行螺旋插補(bǔ). 在LabVIEW軟件平臺上，輸入插補(bǔ)程序，將插補(bǔ)的信息參數(shù)傳送至插補(bǔ)工作寄存器，從而實現(xiàn)螺旋插補(bǔ)算法，具體如圖4所示.

圖4 基于LabVIEW的數(shù)控銑床中螺旋插補(bǔ)程序示例

圖5 數(shù)控銑床螺旋插補(bǔ)算法仿真及結(jié)果

3 結(jié)束語

螺桿零件螺旋表面的加工是制造螺桿的關(guān)鍵加工工序，在數(shù)控裝置中常采用插補(bǔ)運(yùn)算實現(xiàn)切削加工所需要的刀具移動，采用本文直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)相結(jié)合的螺旋插補(bǔ)算法，輸入螺旋插補(bǔ)所需要的數(shù)據(jù)，控制刀具的運(yùn)動軌跡，可以加工復(fù)雜的螺旋輪廓. 用LabVIEW軟件對該算法進(jìn)行仿真與分析，結(jié)果表明該算法能夠插補(bǔ)出高精度的螺旋線，并滿足數(shù)控系統(tǒng)實時性要求，如果將其用在實際加工中，能提高螺桿的加工效率和精度.

[1] 吳序堂. 齒輪嚙合原理[M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2009.

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[3] 樊軍慶. 實用數(shù)控技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

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The LabVIEW-based Helical Interpolation Algorithm for CNC Milling Machines

PENGYan

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

The helical interpolation algorithm is adopted to control the spiral trajectory to achieve the spiral shape of workpieces, and the algorithm is simulated using the LabVIEW software. The results show that the interpolation algorithm can be implemented in the CNC milling machine and high precision spirals can be obtained to meet the requirements of real-time interpolation.

helical interpolation algorithm; LabVIEW; CNC milling machines

1006-7302（2011）02-0061-04

TH164

A

2011-02-28

彭燕（1983—）女，陜西商洛人，碩士研究生，從事機(jī)械自動化、現(xiàn)代測試技術(shù)方面的研究.