机床数控技术3PPT推荐.ppt

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进给伺服系统进给伺服系统第二节第二节CNC系统系统二、二、CNC装置的组成装置的组成硬件：

硬件：

具有计算机具有计算机的基本结构的基本结构;

具有数控机具有数控机床所特有的床所特有的功能模块和功能模块和接口单元。

接口单元。

CPUEPROM或EPROMRAMI/O接口主轴控制通讯接口2MDI接口PLC接口CRT或LCD显示接口位置控制纸带阅读机接口硬件和软件构成硬件和软件构成软件软件：

从从本质上看，是具有本质上看，是具有实时性实时性和和多任务性多任务性的专用操作系统的专用操作系统从从功能特征看，功能特征看，CNC管理软件：

管理软件：

主要进行系统资源的管主要进行系统资源的管理和系统各子任务的调度。

理和系统各子任务的调度。

编译处理刀具补偿计算速度处理插补运算位置控制机床输入输出主轴控制零件程序管理显示处理人机交互输入输出管理故障诊断处理CNC装置系统软件管理软件控制软件CNC控制软件：

控制软件：

主要完成各种控制功能主要完成各种控制功能软件、硬件在一起构成了软件、硬件在一起构成了CNC装置的系统平台装置的系统平台CNC装置的装置的系统平台系统平台硬件硬件操作系统操作系统管理软件管理软件应用软件应用软件控制软件控制软件数控加工程序数控加工程序接接口口被控设备被控设备机机床床机器人机器人测量机测量机.二、数控装置的工作过程二、数控装置的工作过程首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息数字化，首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用代码按规定的规则即将刀具与工件的相对运动轨迹，用代码按规定的规则和格式编成加工程序，数控系统则按照程序的要求，进和格式编成加工程序，数控系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相主轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。

对运动，自动完成零件的加工。

1.逼近处理逼近处理2.插补运算插补运算3.指令输出指令输出三三.CNC装置的优点装置的优点1.具有灵活性和通用性具有灵活性和通用性2.2.数控功能丰富数控功能丰富3.3.可靠性高可靠性高4.4.使用维护方便使用维护方便5.5.易于实现机电一体化易于实现机电一体化四四.CNC装置的功能装置的功能数控装置的功能包括基本功能和选择功能基本功能基本功能数控系统基本配置的功能，即必备的功能；

选择功能选择功能用户可根据实际使用要求选择的功能。

主要功能：

1.控制功能控制功能CNC能控制和能联动控制的进给轴数能控制和能联动控制的进给轴数2.准备功能准备功能（G功能）功能）指令机床动作方式的功能指令机床动作方式的功能3.插补功能和固定循环功能插补功能和固定循环功能4.进给功能进给功能数控及机床进给速度的控制功能。

数控及机床进给速度的控制功能。

5.主轴功能主轴功能主轴切削速度、周向位置控制功能。

主轴切削速度、周向位置控制功能。

6.辅助功能辅助功能（M功能）功能）用于指令机床辅助操作的功能。

用于指令机床辅助操作的功能。

7.刀具管理功能刀具管理功能实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理。

实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理。

8.补偿功能补偿功能9.人机对话功能人机对话功能10.自诊断功能自诊断功能CNC自动实现故障预报和故障定位的功能自动实现故障预报和故障定位的功能11.通讯功能通讯功能CNC与外界进行信息和数据交换的功能。

与外界进行信息和数据交换的功能。

CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为单机系统和多机系统：

的多少来分，可分为单机系统和多机系统：

1.单微处理器单微处理器CNC2.多微处理器多微处理器CNC整个整个CNC装置只有一个装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。

其优功能。

其优点在于投资小，结构简单，易于实现。

但系统功能受到点在于投资小，结构简单，易于实现。

但系统功能受到CPU字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。

现在字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。

现在这种结构已被多机系统的主从结构所取代。

这种结构已被多机系统的主从结构所取代。

CNC装置中有两个或两个以上的装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功，即系统中的某些功能模块自身也带有能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为：

，根据部件间的相互关系又可将其分为：

主从结构、多主结构构、分布式结构。

nCNC装置的硬件结构装置的硬件结构单微处理器单微处理器CNC结构结构模块化设计方法：

模块化设计方法：

将控制系统按功能划分成将控制系统按功能划分成若干具有独立功能的单元模块若干具有独立功能的单元模块,并配上相应并配上相应的驱动软件。

系统设计时按功能的要求选择的驱动软件。

系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。

上，即可组成一个完整的控制系统的方法。

其中单元母板一般为总线结构的无源母板，其中单元母板一般为总线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路。

它提供模块间互联的信号通路。

实现实现CNC系统模块化设计的系统模块化设计的条件条件是总线是总线（BUS）标准化。

标准化。

1、计算机主板和系统总线、计算机主板和系统总线（母板母板）2、显示模块、显示模块、（显示卡显示卡）3、输入、输入/输出模块输出模块（多功能卡多功能卡）4、电子盘、电子盘（存储模块存储模块）5、设备辅助控制接口模块、设备辅助控制接口模块6、位置控制模块、位置控制模块7、功能接口模块、功能接口模块1、计算机主板和系统总线、计算机主板和系统总线（母板母板）u计算机主板计算机主板u系统总线系统总线（母板母板）计算机主板是计算机主板是CNC装置的核心。

它的主要作用：

对输入装置的核心。

对输入到到CNC装置中的种种数据、信息装置中的种种数据、信息（零件加工程序，各种零件加工程序，各种I/O信息等信息等）进行相应的算术和逻辑运算。

并根据其处理进行相应的算术和逻辑运算。

并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。

的指令得以执行。

系统总线系统总线（母板母板）：

由一组传送数字信息的物理导线组成，：

由一组传送数字信息的物理导线组成，它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道：

分数据它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道：

分数据总线、地址总线、控制总线。

总线、地址总线、控制总线。

显示卡的主要作用：

接收来自显示卡的主要作用：

接收来自CPU的控制命令和显示用的的控制命令和显示用的数据，经过数据，经过CRT的扫描信号调制后产生的扫描信号调制后产生CRT显示器所需要显示器所需要的视频信号，在的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。

它是人机交流的上产生所需要的画面。

它是人机交流的重要媒介。

重要媒介。

2、显示模块、显示模块、（显示卡显示卡）3、输入、输入/输出模块输出模块（多功能卡多功能卡）它是它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即CNC装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将CNC装置中的数据送给输出设备。

装置中的数据送给输出设备。

4、电子盘、电子盘（存储模块存储模块）电子盘是电子盘是CNC装置特有的存储模。

计算机的存储器装置特有的存储模。

计算机的存储器件有三类：

件有三类：

磁存储器件，如：

软磁存储器件，如：

软/硬磁盘；

硬磁盘；

光存储光存储器件，如：

光盘；

器件，如：

半导体存储器件，如半导体存储器件，如RAM、ROM、FLASH等。

在等。

在CNC装置中，常采用电子存储器件作装置中，常采用电子存储器件作为外存储器。

为外存储器。

5、设备辅助控制接口模块、设备辅助控制接口模块设备辅助控制接口模块是设备辅助控制接口模块是CNC装置实现顺序控制的模块。

装置实现顺序控制的模块。

它的作用是接收来自操作面板、机床上的各行程开关、传它的作用是接收来自操作面板、机床上的各行程开关、传感器、按钮、强电柜里的继电器以及主轴控制、刀库控制感器、按钮、强电柜里的继电器以及主轴控制、刀库控制的有关信号，经处理后输出去控制相应器件的运行。

的有关信号，经处理后输出去控制相应器件的运行。

设备辅助控制接口必须完成两个任务：

即电平的转换设备辅助控制接口必须完成两个任务：

即电平的转换和功率放大、电气隔离。

和功率放大、电气隔离。

设备辅助控制接口的实现方式：

l简单简单I/O接口板；

接口板；

lPLC控制。

分内装型控制。

分内装型PLC和独立型和独立型PLC。

简单简单I/O接口板接口板PLC控制控制6、位置控制模块、位置控制模块位置控制模块是进给伺服系统的重要组成部分，是实现轨位置控制模块是进给伺服系统的重要组成部分，是实现轨迹控制时，迹控制时，CNC装置与伺服驱动系统连接的接口模块。

装置与伺服驱动系统连接的接口模块。

常用的位置控制模块有：

开环位置控制模块、闭环（含常用的位置控制模块有：

开环位置控制模块、闭环（含半闭环）位置控制模块。

半闭环）位置控制模块。

开环位置控制模块开环位置控制模块开开环环位位置置控控制制模模块块闭环（含半闭环）位置控制模块闭环（含半闭环）位置控制模块该模块由三部组成：

该模块由三部组成：

速度指令转换部分；

位置反馈脉冲回收部分；

速度反馈电压转换部分。

n多微处理器多微处理器CNC系统硬件简介系统硬件简介多主多主CNC结构中，有两个或两个以上的结构中，有两个或两个以上的CPU部件，部件，部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过总线仲部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过总线仲裁器裁器（由硬件和软件组成由硬件