CNC数控系统及工作原理.ppt

第一节 概 述 一、 CNC系统的组成 CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。 1.2 数控系统的基本组成及工作原理 随着计算机技术的发展，数控系统在经历了电子管、晶体管、集成电路和小型计算机等4个发展阶段后，最终进入第五代数控系统——CNC系统，从而完成质的飞跃。 数控系统的基本组成及其各部分功能 数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置(或称CNC单元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器 (PLC)、电气控制装置、辅助装置及测量装置组成。如图l-l所示是数控机床的组成框图，除机床本体外统称为CNC系统。 (1) 输入接口。负责接收输入介质或操作面板上的信息，并将信息代码加以识别，经译码后送入相应的存储器，作为控制和运算的原始依据。 (2) 控制器。根据输入的指令控制运算器和输出接口，使机床按规定的要求协调地进行工作。 (3) 运算器。接收控制器的指令，对输入数据进行运算，并将控制信号以脉冲形式送至输出接口。 (4) 输出接口。根据控制器的指令，接收运算器的控制信号，经过功率放大驱动伺服系统，使机床按规定要求运动。 (5) 存储器。CNC装置的存储器分为只读存储器 (ROM)和读写存储器 (RAM)。 ROM用于存放系统控制程序；RAM用于存放零件的加工程序和系统运行时的中间结果。 数控机床的功能强弱主要由数控装置来决定，所以它是数控机床的核心部分。 1. 输入/输出设备 键盘和磁盘机是数控机床的典型输入设备，还可以用串行通信的方式进行信息的输入。 数控系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示的信息较丰富，并能显示图形信息。 2. CNC装置和PLC 可编程控制器 (Programmable Logic Controller，PLC)是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，是专为在工业环境下应用而设计的。当PLC用于控制机床顺序动作时，称为可编程机床控制器 (Programmable Machine Controller，PMC)。 PLC已成为数控机床不可缺少的控制装置。数控系统和PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。用于数控机床的PLC一般分为两类：一类是数控系统的生产厂家为实现数控机床的顺序控制，而将数控系统和PLC综合起来设计，称为内装型(或集成型) PLC；另一类是以独立专业化的PLC生产厂家的产品来实现顺序控制功能，称为独立型(或外装型) PLC。 3.强电控制部分和辅助装置电动执行器 由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，数控机床的设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密。因此，机床本体采用了许多新的加强刚性、减小热变形和提高精度等方面的措施。 5.主轴调速驱动单元及主轴电动机 伺服单元是联系CNC装置和机床本体的中间环节，它将来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接收指令的不同，伺服单元分为脉冲式和模拟式两种，而模拟式伺服单元按电源种类的不同又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。 6.位移与速度检测装置 测量装置通常安装在机床的工作台或丝杠上，将机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，供数控装置与指令值相比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。按有无检测装置分，数控系统可分为开环数控系统与闭环数控系统；按测量装置的安装位置不同又可分为全闭环数控系统与半闭环数控系统。测量装置是数控机床的重要组成部分。 译码(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）。 数据结构示例： Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //缓冲区状态，0 空；1 准备好。 int block_num； //以BCD码的形式存放本程序段号。 double COOR[20]；//存放尺寸指令的数值（μm）。 int F,S； //F（mm/min）S（r/min）。 char G0； //以标志形式存放G指令。 char G1； char M0； //以标志形式存放M指令。 char M1； char T； //存放本段换刀的刀具号。 ch