第5章计算机数控装置详解.ppt

第5章 计算机数控装置;CNC系统的组成;CNC — Computerized Numerical Control;CNC系统的特点;5.2 CNC系统的硬件结构;5.2.1 常规CNC的硬件结构;5.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构;5.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构;1）多微处理器CNC的典型结构;1）多微处理器CNC的典型结构;2）多微处理器CNC的基本功能模块;5.2.3 开放式CNC的硬件结构;2. 基于PC（或IPC）开放式CNC的硬件配置形式;（2） PC内藏型CNC;2）基于PC的可开放CNC;5.3 CNC系统的软件结构;5.3.1 CNC系统软件的组成; 译码定义：将输入的数控加工程序按照一定规则翻译成为数控装置中计算机能识别的数据形式，并按约定的格式存放在指定的译码结果缓冲器中。 译码功能：代码的识别和功能代码的解释。 （3）数据处理程序 包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能处理等。 刀具半径补偿：将工件轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹。 速度计算：解决??加工数据段以什么样的速度运动。 另外，诸如换刀、主轴启停、切削液开停等辅助功能也在此程序中处理。;2. 插补计算程序 CNC系统是一种实时控制系统，一边插补运算，一边进行加工。插补运算的速度直接影响着机床的进给速度。 插补：插补计算程序:CNC系统根据工件加工程序中提供的数据,如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果,分别向各坐标轴发出进给脉冲。这个过程称为插补运算。 实时性要求高。可采用粗插补和精插补结合 位置控制：位置控制的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其插值去控制进给电机。还要完成位置回路增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反响间隙补偿。;;5.3.2 CNC的软件结构;2. CNC系统的多任务并行处理与实时中断处理 CNC系统的多任务性表现在其软件必须完成管理和控制两大任务。系统管理包括输入、I/O处理、显示、诊断；系统控制包括译码、刀具补偿、速度处理、插补、位置控制。 CNC系统的并行性表现在其多任务必须协调工作。 CNC是个专用的实时多任务计算机系统，其软件的突出特点是多任务并行处理和多重实时中断。;（1）并行处理;CPU分时共享并行处理;（2）实时中断处理;3. 常规CNC的软件结构;3. 常规CNC的软件结构;CNC控制系统的发展趋势 存在问题 不同厂家产品不兼容 软硬件不能及时升级和更新 维护不方便 开放式数控系统的特点 硬件：关键硬件为工业PC通用标准件、运动控制卡等 软件：模块化;CNC控制系统的发展趋势 开放的含义 可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可以用于另一平台，仍然保持原有特性。 可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。 可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方式交换数据。 规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规模可按照需要调整。 开放人机界面、开放控制系统;开放式数控系统的特征 ;商品化开放式数控系统的比较 ;4. 开放式CNC的软件结构;2）系统平台 系统平台由系统硬件和系统软件组成。系统硬件由机床的功能需求决定。系统软件分为系统核心（如操作系统、通信系统、实时配置系统等）、可选的系统软件（如数据库系统等）和标准的应用程序界面。 操作系统、通信系统、实时配置系统构成了整个控制系统运行的基础。 （1）操作系统 （2）通信系统 （各AO间） （3）配置系统;Mach3数控软件;Mach3数控软件;Mach3软件的操作界面;;5. 系统参考结构;5.4 CNC系统的控制原理与功能;;3. 刀具补偿 分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。 1）刀具长度补偿 在数控立式铣镗床上，当刀具磨损或更换刀具使得Z向刀尖不在原初始加工的程编位置时，必须在Z向进给中，通过伸长或缩短1个偏置值e的方法来补偿其尺寸变化，以保证加工的深度仍然达到原设计的要求。 2）刀具半径补偿 数控装置使得刀具中心偏移零件轮廓一个指定的刀具半径值。;4. 插补 在一条已知起点和终点的曲线上自动进行数据点的密化工作。 预计算 减轻插补程序的负担，提高系统实时性。包括：刀具长度补偿计算、刀具半径补偿计算、象限、进给方向判断、进给速度换算、机床辅助功能判断等。 进给速度的控制方法： 程序延时法：占用CPU资源 中断法：定时器中断 时间分割法：闭环、半闭环 加减速过程需要考虑 ;; 速度计算是根据程编F值确定脉冲频率值。 步进电机每走一步，坐标轴移动一个脉冲当量δ。进给速度F与脉冲频率f之间的关系如下。 两轴联动时，各坐标轴的进给速度如下 合成进给速度为 ;;;5.