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第四章 计算机数控(CNC)装置 目 录 4.1 CNC系统概述 一、CNC系统的组成 二、CNC装置的结构 三、CNC装置的工作原理 四、CNC装置的特点 五、CNC装置的功能 4.2 CNC装置的硬件结构 一、单微处理机结构 二、多微处理机结构 三、开放式体系结构 4.3 CNC装置的软件结构 一、CNC装置软硬件的界限面 二、CNC装置控制软件的特点 三、CNC装置的软件结构 目 录 4.4 CNC系统的插补原理 4.5 CNC装置的刀具补偿和加减速度控制 一、刀具长度补偿 二、刀具半径补偿 三、C功能刀具半径补偿 四、CNC系统的进给速度控制 国内外知名数控系统厂商介绍: SIEMENS 德国 西门子 HEIDENHAIN 德国海德汉公司 FANUC 日本富士通公司 法那克 MITSUBISHI 日本 三菱 MAZAK 日本山崎公司 马扎克 TOSHIBA 日本东芝 A-B 美国A-B公司 HASS 美国哈斯公司 FAROG 西班牙法格公司 Bosch Rexroth 德国博世﹡力士乐公司 FIDIA 意大利菲亚迪公司 NUM 法国施耐德NUM公司 国内知名数控厂商有: 广州数控、武汉华中、上海开通、北京凯恩帝、北京凯奇、武汉华兴、成都广泰、深圳珊星、航天世纪星、沈阳飞阳等 4.1 CNC系统概述 一、CNC系统的组成 二、 CNC装置的结构 CNC装置的组成:是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用软件)两大部分组成的。它是完成数字信息运算、处理和控制的计算机,是数控系统的核心 。 CNC系统的组成:由教材中的图4.1知,是由程序输入/输出设备,计算机数字控制(CNC)装置,可编程控制器(PLC)、主轴驱动和进给驱动装置及位置检测装置等组成。 由CPU、存储器、总线、外设等,如右图所示。 2.CNC装置的软件组成:CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。是一种用于零件加工、实时控制的专用计算机操作系统,其模块化结构如下图示。 三、CNC装置的工作原理 工作原理: 通过各种输入方式,接受机床加工零件的各种数据信息(几何信息和工艺信息),经过CNC装置译码,再进行计算机的处理、运算,然后将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路,经过转换、放大并驱动伺服电动机,带动各轴运动。进行实时位置反馈控制,使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。 工作过程: 1)输入: 输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入。 2)译码:以一个程序段为单位,根据一定的语法规则解释、翻译成计算机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专用区内。 3)数据处理:包括刀具补偿,速度计算以及辅助功能的处理等。 4)插补:就是控制加工运动轨迹。插补就是在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据的密化工作”。 5)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置相比较,用其差值去控制进给伺服电机。 6)I/O处理:处理CNC装置与机床之间的电信号输入、输出和控制。 7)显示:零件程序、参数、刀具位置、机床状态等的显示。 8)诊断:检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。 四、CNC装置的特点 1、灵活性大 2、通用性强 3、可靠性高 4、可以实现丰富、复杂的功能 5、使用维修方便 6、易于实现机电一体化 4.2 CNC装置的硬件结构 ①只读存储器(ROM):存放系统程序; ②随机存储器(RAM):存放运算的中间结果、需显示的数据、运行中的状态、标志信息; ③CMOS RAM(带后备电池)或磁泡存储器:存放加工的零件程序、机床参数、刀具参数; 3)位置控制单元 ●对数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制(包括位置和速度控制)。 (对主轴的控制一般只包括速度控制) ●C轴位置控制:包括位置和速度控制; ●刀库位置控制(简易位置控制); ●进给轴位置控制的硬件:大规模专用集成电路位置控制芯片、位置控制模板。 4)MDI/CRT接口 5)可编程控制器 思考题:单微处理机硬件结构的特点?(P135) 二、多微处理器结构(有多块CPU) 多微处理机硬件结构的功能模块 1)CNC管理模块:系统的初始化、中断管理、总线裁决、系统出错识别和处理、系统软、硬件诊断; 2)存储器模块: 3)CNC插补模块:译码、刀具补偿计算、坐标位移量的计算和进结速度处理等插补前的预
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