插补算法及其在数控系统中的重要性

加工平面直线或曲线需要两个坐标协调运动，对于空间曲线或曲面则需要三个或三个以上的坐标协调运动，才能走出其轨迹。这里所说的协调运动就是坐标轴联动，协调决定着联动过程中各坐标轴的运动顺序、位移、方向和速度。

在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统可根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”（Interpolation）。

插补计算就是数控系统根据输入的基本数据（如直线的终点坐标、圆弧的起点、圆心、终点坐标、进给速度），通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，并且边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。因此，插补即是插入、补上中间数据，其实质是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。由于每个中间点计算的时间直接影响数控装置的控制速度，而插补中间点的计算精度又影响到整个数控系统的精度，所以插补算法对整个数控系统的性能至关重要，也就是说数控装置控制软件的核心是插补器。

插补的方法很多，根据插补器结构的不同，分为硬件插补和软件插补。在CNC系统中，插补工作一般由软件完成，软件插补结构简单、灵活易变、可靠性高，现代数控系统多采用软件插补。按数学模型来分，有一次（直线）插补、二次（圆、抛物线等）插补及高次曲线插补等，大多数控机床的数控系统具有直线、圆弧插补功能。直线插补是零件程序提供直线段的起点、终点坐标，数控装置将这两点之间的空间进行数据密化，用一个个输出脉冲把空间填补起来，从而形成要求的直线轨迹。圆弧插补是零件程序提供圆弧起点、终点、圆心坐标，数控装置将起点、终点之间的空间进行数据密化，用一个个脉冲把这一空间填补成近似理想的圆弧，即对圆弧段进行数据密化。根据插补原理和计算方法的不同，目前普遍应用基准脉冲插补和数据采样插补两类插补方法。(www.xing528.com)

基准脉冲插补又称为脉冲增量插补，适用于以步进电动机为驱动的开环数控系统，这类插补算法以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，通常用δ表示。脉冲当量δ是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床取δ=0.01 mm，较精密的机床取δ=1μm或0.1μm。

基准脉冲插补就是分配脉冲的计算，在插补过程中不断向各坐标轴发出相互协调的进给脉冲，控制机床坐标做相应的移动。

基准脉冲插补算法中较为成熟并得到广泛应用的有逐点比较法和数字积分法等。