第4章 计算机数控(CNC)装置.ppt

数控技术 第4章 计算机数控（CNC）装置 主要内容： ◆概述 ◆ CNC装置的硬件结构 ◆ CNC装置的软件件结构 ◆CNC系统的PLC ◆CNC系统的接口电路 ◆CNC装置的插补原理 ◆CNC装置的刀补原理 第4章 计算机数控（CNC）装置 4.1概述 4.1.1 CNC系统 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、速度 （还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件( 各运动轴)的位移量、速度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。 4.1 概述 4.1 概述 4.1.2 CNC装置的工作过程 其工作原理是： 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据信息，经过译码、计算机处理（数据处理）、运算（插补），将每个坐标轴的移动分量送到其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位置反馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要求的位置。 4.1.2 CNC装置的工作过程 1、输入 通过输入设备完成加工零件各种数据信息的输入工作。 输入内容：零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式：纸带、键盘、磁盘、通信接口及DNC接口。 2、译码 将零件轮廓信息、加工速度及其他辅助信息，按照一定的 语法规则解释成计算机能识别的数据形式，并以一定的数据 格式存放在指定的内存专用区内。翻译过程中对程序段进行 语法错误检查和逻辑错误检查，发现错误立即报警。 4.1.2 CNC装置的工作过程 3、刀具补偿 刀具补偿是把零件轮廓轨迹转化成刀具中心轨迹，编程员只需按零件轮廓轨迹编程，减轻了工作量。 4、进给速度处理 速度处理是解决该加工程序段以什么样的速度运动的问题。编程所给的进给速度是合成速度，无法直接控制。速度处理要做得工作是根据合成速度来计算各坐标运动方向的分速度。另外对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判断并处理。 4.1.2 CNC装置的工作过程 开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长。 4.1.2 CNC系统的工作过程 5、插补 插补的任务是通过插补计算程序在一条已知曲线的起点 和终点之间进行“数据点的密化”工作。 在给定轮廓线上的起点和终点之间，插入多个中间点位 置坐标的运算过程。 中间点的插入是根据一定的算法由数控装置控制软件或 硬件自动完成。 4.1.2 CNC装置的工作过程 6、位置控制 它的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机，进而控制工作台或刀具的位移。 4.1.2 CNC装置的工作过程 7、I/O接口 I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的强电信号的输入、输出和控制。 8、显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常有：零件程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示、刀具加工轨迹动态模拟显示以及在线编程时的图形显示等。 9、诊断 主要是指CNC系统利用内装诊断程序进行自诊断，主要有启动诊断和在线诊断。 4.1.2 CNC装置的工作过程 启动诊断是指CNC系统每次从通电开始进入正常的运行准备状态中，系统相应的内诊断程序通过扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常。只有当检查的每个项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常的准备状态。否则，CNC系统将通过报警方式指出故障的信息，此时，启动诊断过程不能结束，系统不能投入运行。 在线诊断是指在系统处于正常运行状态中，由系统相应的内装诊断程序，通过定时中断周期扫描检查CNC系统本身以及各外设。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。 4.1.3 CNC装置的功能 1、基本功能 （1）控制功能：控制功能是指CNC装置控制各类转轴的功能，其功能的强弱取决于能控制的轴数以及能同时控制的轴数（即联动轴数）多少。 （2）准备功能（G功能）：用来指定机床的动作方式。用字母G加其后的两位数字表示。ISO标准中有G00-G99共100种。 （3）插补功能：现代CNC机床的数控装置将插补分为软件粗插补和硬件精插补两步。 （4