计算机数控装置.ppt

计算机数控装置.ppt

《计算机数控装置.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机数控装置.ppt（64页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制第四章第四章计算机数控装置计算机数控装置（CNC）CNC）第一节第一节概概述述第二节第二节CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第三节第三节CNCCNC系统软件结构系统软件结构2022/11/72022/11/711第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制内容提要内容提要本章将详细讨论CNC装置的软件硬件结构；CNC装置基本功能的原理及实现方法。

2022/11/72022/11/722第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件（各运动轴）的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。

从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。

一.CNC装置的组成第一节第一节概概述述2022/11/72022/11/733第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制硬件是基础，软件是灵魂。

硬件是基础，软件是灵魂。

CNCCNC装置的系统软件在系统硬装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。

进行加工。

CNCCNC系统的硬件和软件构成了系统的硬件和软件构成了CNCCNC系统的系统平台，系统的系统平台，如下图所示。

如下图所示。

CNCCNC装置的系统平台装置的系统平台被控设备被控设备机机床床机器人机器人测量机测量机根据用户根据用户要求开发要求开发应用应用软件软件控控制制软软件件管管理理程程序序操作系统操作系统硬硬件件接接口口数控加工系统数控加工系统2022/11/72022/11/744第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制1.1.硬件结构硬件结构:

CPUCPU，存存储器，器，总线、外、外设等等。

2.2.软件结构软件结构：

是一种用于是一种用于零件零件加工的、加工的、实时控制的、特殊的（或称控制的、特殊的（或称专用的）用的）计算机操作系算机操作系统。

系系统统初始化初始化系统控制软件系统控制软件程序管理程序管理编辑编辑存储存储录放录放管理软件管理软件控制软件控制软件输输入入程程序序输输出出程程序序显显示示程程序序诊诊断断程程序序译译码码程程序序补补偿偿计计算算速速度度控控制制插插补补程程序序位位控控程程序序图图4.1CNC4.1CNC软件的构成软件的构成2022/11/72022/11/755第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制功能：

功能：

满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。

q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；q选择功能选择功能用户可根据实际使用要求选择的功能。

二.CNC装置的功能1.1.控制功能控制功能CNC能控制和能联动控制的进给轴数。

CNC的进给轴分类：

移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）；基本轴和附加轴（U、V、W）。

联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。

2.2.准备功能（准备功能（GG功能）功能）指令机床动作方式的功能。

已在第二章介绍。

2022/11/72022/11/766第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制3.3.插补功能和固定循环功能插补功能和固定循环功能插插补补功功能能数控系统实现零件轮廓（平面或空间）加工轨迹运算的功能。

固固定定循循环环功功能能数控系统实现典型加工循环（如：

钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能4.4.进给功能进给功能进给速度的控制功能。

q进进给给速速度度控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min（inch/min）。

q同同步步进进给给速速度度实现切削速度和进给速度的同步，单位为mm/r（inch/min）。

q进给倍率（进给修调率）进给倍率（进给修调率）人工实时修调预先给定的进给速度。

2022/11/72022/11/777第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制5.5.主轴功能主轴功能主轴切削速度、周向位置控制功能。

q主轴转速主轴转速主轴转速的控制功能，单位：

r/min。

q恒线速度控制恒线速度控制刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。

单位：

（m/min）q主轴定向控制主轴定向控制主轴周向定位于特定位置控制的功能。

qCC轴控制轴控制主轴周向任意位置控制的功能。

q主轴修调率主轴修调率人工实时修调预先设定的主轴转速。

6.6.辅助功能（辅助功能（MM功能）功能）用于指令机床辅助操作的功能。

已在第二章介绍。

2022/11/72022/11/788第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制7.7.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功能。

q刀具几何尺寸管理：

刀具几何尺寸管理：

管理刀具半径和长度，供刀具补偿功能使用；q刀具寿命管理刀具寿命管理：

管理时间寿命，当刀具寿命到期时，CNC系统将提示更换刀具；q刀具类型管理刀具类型管理：

用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。

8.8.补偿功能补偿功能q刀刀具具半半径径和和长长度度补补偿偿功功能能：

实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心轨迹的功能。

q传动链误差：

传动链误差：

包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。

q非非线线性性误误差差补补偿偿功功能能：

对诸如热变形、静态弹性变形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿。

2022/11/72022/11/799第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制9.9.字符、图形显示功能（人机对话功能）字符、图形显示功能（人机对话功能）在CNC装置中这类功能有：

q菜单结构操作界面；q零件加工程序的编辑环境；q系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。

10.10.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。

q开机自诊断；在线自诊断；q离线自诊断；远程通讯诊断。

2022/11/72022/11/71010第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制11.11.通讯功能通讯功能CNC与外界进行信息和数据交换的功能qRS232C接口，可传送零件加工程序，qDNC接口，可实现直接数控，qMAP（制造自动化协议）模块，q网卡适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的要求。

12.12.人机交互图形编程功能人机交互图形编程功能计算机辅助编程功能计算机辅助编程功能2022/11/72022/11/71111第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制二、CNC装置的一般工作过程CNC系统软件的主要任务之一就是如何将由零件加工程序表达的加工信息，变换成各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动作指令，控制加工设备的轨迹运动和逻辑动作，加工出符合要求的零件。

加加工工程程序序译译码码译码缓冲区译码缓冲区刀刀补补处处理理刀补缓冲区刀补缓冲区速速度度预预处处理理插补缓冲区插补缓冲区插插补补处处理理运行缓冲区运行缓冲区伺伺服服驱驱动动位位控控处处理理位置反馈位置反馈PLC控制控制CNCCNCCNCCNC装置数据转换流程示意图装置数据转换流程示意图装置数据转换流程示意图装置数据转换流程示意图2022/11/72022/11/71212第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制简要工作要工作过程：

程：

11）输入：

）输入：

输入内容输入内容零件程序、控制参数和补偿数据。

零件程序、控制参数和补偿数据。

输入方式输入方式穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘输入，穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘输入，通讯接口输入及连接上级计算机的通讯接口输入及连接上级计算机的DNCDNC接口输入接口输入22）译码：

）译码：

以以一个程序段一个程序段为单位，根据一定的位，根据一定的语法法规则解解释、翻、翻译成成计算机算机能能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。

用区内。

33）数据处理：

）数据处理：

包括刀具包括刀具补偿，速度，速度计算以及算以及辅助功能的助功能的处理等。

理等。

44）插补：

）插补：

插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行间进行“数据点的密化工作数据点的密化工作”。

55）位置控制：

）位置控制：

在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。

置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。

66）I/OI/O处理：

处理：

处理处理CNCCNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。

装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。

77）显示：

）显示：

零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。

零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。

88）诊断：

检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。

）诊断：

检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。

2022/11/72022/11/71313第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制译码译码（解释解释）将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例是指刀补处理程序）所要求的数据结构（格式）。

StructStructPROG_BUFFERPROG_BUFFERcharbuf_state；/缓冲区状态，0空；1准备好。

intblock_num；/以BCD码的形式存放本程序段号。

doubleCOOR20；/存放尺寸指令的数值（m）。

intF,S；/F（mm/min）S（r/min）。

charG0；/以标志形式存放G指令。

charG1；charM0；/以标志形式存放M指令。

charM1；charT；/存放本段换刀的刀具号。

charD；/存放刀具补偿的刀具半径值。

；2022/11/72022/11/71414第第第第二二二二章章章章数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工程程程程序序序序的的的的编编编编制制制制以标志形式存放以标志形式存放GG指令示例指令示例D7D6D5D4D3D2D1D0G00G0000：

无该指令；：

无该指令；11：

有该指令：

有该指令G01G0100：

无该指令；：

无该指令；11：

有该指令：

有该指令G02G0200：

无该指令；：

无该指令；11：

有该指令：

有该指令G03G0300：

无该指令；：

无该指令；11：

有该指令：

有该指令G90/G91G90/G91