基于LabVIEW的数控铣床螺旋插补算法

2011-07-17彭燕

五邑大学学报（自然科学版） 2011年2期

关键词：螺旋线数控铣圆弧

彭燕

彭燕

（五邑大学机电工程学院，广东江门 529020）

采用螺旋插补算法控制刀具的运动轨迹以实现加工工件的螺旋形状，并运用LabVIEW软件对算法进行了仿真. 结果表明，该插补算法能够在数控铣床中实现，并能够插补出高精度的螺旋线，满足数控铣床插补实时性的要求.

螺旋插补算法；LabVIEW；数控铣床

1 螺旋插补原理

在所需轮廓的2个已知点间，根据某一函数确定其中的多个中间点位置坐标值的运动过程称为插补. 铣床数控系统的核心技术是插补技术. 为了加工出螺杆，数控铣床采用了以交流伺服电机为驱动的半闭环位置采样控制系统，并选择可以满足加工速度和精度要求的螺旋插补算法. 三坐标轴联动螺旋插补算法是2个轴进行二坐标联动圆弧插补，第3轴进行直线插补的合成运动.[2]

1.1 圆弧插补过程

其中，是轴和轴作为圆弧加工平面中圆弧的半径，为角速度，为螺旋角.

图2 圆弧插补示意图

1.2 直线插补过程

2 数控铣床螺旋插补的分析与实现

数控铣床用铣刀加工螺杆的螺旋面时，在相对运动任一瞬间铣刀回转面与工件螺旋面之间总有一条相切的接触线，该接触线可以理解为由足够多的接触点拟合而成. 每个接触点绕工件轴线做螺旋运动，就得到工件螺旋面中的一条螺旋线；接触线绕工作轴线做螺旋运动，就得到工作螺旋面. 将此螺旋插补算法应用到数控铣床中，就可以实现其对工件螺旋轮廓的加工.

2.1 螺旋插补流程图

螺旋插补流程图如图3所示.

图3 螺旋插补流程图

2.2 螺旋插补算法在数控铣床中的实现

在数控铣床的数控系统中，对输入数据进行零件程序的输入、译码、刀具半径补偿、进给速度处理以后，就可以进行螺旋插补. 在LabVIEW软件平台上，输入插补程序，将插补的信息参数传送至插补工作寄存器，从而实现螺旋插补算法，具体如图4所示.

图4 基于LabVIEW的数控铣床中螺旋插补程序示例

图5 数控铣床螺旋插补算法仿真及结果

3 结束语

螺杆零件螺旋表面的加工是制造螺杆的关键加工工序，在数控装置中常采用插补运算实现切削加工所需要的刀具移动，采用本文直线插补和圆弧插补相结合的螺旋插补算法，输入螺旋插补所需要的数据，控制刀具的运动轨迹，可以加工复杂的螺旋轮廓. 用LabVIEW软件对该算法进行仿真与分析，结果表明该算法能够插补出高精度的螺旋线，并满足数控系统实时性要求，如果将其用在实际加工中，能提高螺杆的加工效率和精度.

[1] 吴序堂. 齿轮啮合原理[M]. 西安：西安交通大学出版社，2009.

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[3] 樊军庆. 实用数控技术[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[4] 李莉. 三轴联动数控机床控制系统与插补法的研究[D]. 武汉：湖北工业大学，2007.

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[7] 潘志. 数学手册[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，1995: 22-25.

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

2011-02-28

彭燕（1983—）女，陕西商洛人，硕士研究生，从事机械自动化、现代测试技术方面的研究.