机床数控技术教学课件：第四章 计算机数字控制.ppt

1、河南理工大学1 第第4 4章章 计算机数控装置计算机数控装置 4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 计算机数控装置的硬件结构计算机数控装置的硬件结构 4.3 4.3 计算机数控装置的软件结构计算机数控装置的软件结构 4.4 CNC4.4 CNC装置的数据预处理装置的数据预处理 4.5 4.5 典型的典型的CNCCNC系统简介系统简介 天津工业大学2 4.1 4.1 概述概述 从自动控制的角度来看，CNCCNC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

2、算机控制系 统。 CNC第四章计算机数字控制装置 4.1概述 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。 CNC第四章计算机数字控制装置 CNC系统平台 操作系统 硬 件 管理软件控制软件 接口 4.1概述 数控加工程序 被控设 备 机 床 机器人 测量机 . 主轴电机 进给伺服电机 机床控制面板 CNC CNC键盘 第四章计算机数字控制装置

3、 I/O模块等 PC+CNC+PLC 驱动系统 电子手轮 CNC 4.1概述 CNC系统基本组成系统基本组成 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.1概述 CNC装置的组成 第四章计算机数字控制装置 1. CNC装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件硬件便无法装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件硬件便无法 工作，二者缺一不可。工作，二者缺一不可。 CNCCNC系统软件的功能性结构系统软件的功能性结构 n软件结构软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊 的（或称专用的）计算机操作系统。的（或称专用的）计算机操作系统。

4、 ， n功能特征功能特征: : 其操作系统由其操作系统由CNCCNC管理软件和管理软件和CNCCNC控制软件两部分控制软件两部分 组成。它是组成。它是CNCCNC系统的灵魂。系统的灵魂。 CNC第四章计算机数字控制装置 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 输入程序输入程序 输出程序输出程序 显示程序显示程序 诊断程序诊断程序 译码程序译码程序 补偿计算补偿计算 速度控制速度控制 插补程序插补程序 位控程序位控程序 图图4.1 CNC4.1 CNC软件的构成软件的构成 下午6时22分数控技术9 功能：功能

5、：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。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术10 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。 下午6时22分数控技术11 。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术12 插补功能插补功能 数控系统实现零件轮廓(平 面或空间)加工轨迹运算的功能。 固定循环功能固定循环功能 数控系

6、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 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术13 进给速度的控制功能。 q进给速度进给速度 控制刀具相对工件的运动速度，单位为 mm/min（inch/min）。 q同步进给速度同步进给速度 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。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术14 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

7、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。 qC C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。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术15 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术16 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

8、和自动选择 加工刀具。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术17 q刀具半径和长度补偿功能：刀具半径和长度补偿功能：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非线性误差补偿功能：非线性误差补偿功能：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。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术18 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

9、 或修改画面等。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术19 CNC自动实现故障预报和故障定位的功能。 q开机自诊断； q在线自诊断； q离线自诊断； q远程通讯诊断。 第一节第一节 概概 述述 下午6时22分数控技术20 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。 第一节第一节 概概 述述 CNC 4.2 CNC4.2 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构 CNC装置的硬件结构 按其中含有按其中含有CPU的多少可分为：的多少

10、可分为： 单单微处理机结构和微处理机结构和多多微处理机结构；微处理机结构； 按电路板的结构特点可分为：按电路板的结构特点可分为： 大板大板结构和结构和模块化模块化结构。结构。 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC装置的硬件结构 单微处理器数控装置: 以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储 器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作 方式，完成数控加工各个任务。 一个微 处理器完成所有的 功能 采用总 线结构 结构简 单，易于实现 功能受 限制 单微处 理器结构组成： 微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口； 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC装

11、置的硬件结构 CPU ROMRAMIN接口OUT接口 可编程 控制 MDI/CRT 接口 位置 控制 其它 接口 总线 单微处理器硬件结构图 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC装置的硬件结构 存储器 只读存储器（ROM）：系统程序 随机存储器（RAM）：运算的中间结果、需显示的数据、 运行中的状态、标志信息 CMOSRAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参数、 刀具参数 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC装置的硬件结构 位置控制单元 对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

12、（简易位置控制） 第四章计算机数字控制装置 CNC第四章计算机数字控制装置 4.2CNC系统的硬件结构 多微处理器结构多微处理器结构 在一个数控系统中有在一个数控系统中有两个或两个以上两个或两个以上的微处理的微处理 器，分别实现相应的数控功能。器，分别实现相应的数控功能。 特点：特点： 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，能实现真正意义上的并行处理，处理速度快， 可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某 模块出了故障后，通过系统重组仍可断继续工模块出了故障后，通过系统重组仍可断继续工 作。作。 CNC第四章计算机数字控制装置 4.2CNC系统的硬

13、件结构 多微处理机结构多微处理机结构 结构形式结构形式：可分：主从式、分布式、总线式。可分：主从式、分布式、总线式。 主从式：主从式：主控主控CPUCPU、从控、从控CPUCPU，主控，主控CPUCPU才能控制和访问才能控制和访问 总线，通过总线对从控总线，通过总线对从控CPUCPU控制、监视、协调。控制、监视、协调。 分布式：分布式：各各CPUCPU独立、完整，通过外部通信链路连接起独立、完整，通过外部通信链路连接起 来，数据交换和资源共享通过网络技术实现。来，数据交换和资源共享通过网络技术实现。 总线式（多主式）：总线式（多主式）：主总线连接多个主总线连接多个CPUCPU，可直接访问，可直

14、接访问 所有系统资源所有系统资源, ,通过总线仲裁器解决总线争用问题。通过总线仲裁器解决总线争用问题。 典型结构典型结构: :共享总线型、共享存储器型及混合型结构共享总线型、共享存储器型及混合型结构 CNC FANUC BUS 操作面板 图形显示 模块(CPU) 通信模块 (CPU) 自动编程模块 (CPU) 主存储 器模块 插补模块 (CPU) PLC模块 (CPU) I/O单元 位置控制模块 (CPU) 伺服驱动单元 主轴控制模块 (CPU) 主轴单元 FANUC 15系统硬件结构 4.2CNC系统的硬件结构 共享总线结构共享总线结构 CRT/MDI 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.

15、2CNC系统的硬件结构 结构特征： 功能模块分为带有功能模块分为带有CPU的主模块和从模块的主模块和从模块（RAM/ROM， I/O模块）； 以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义的以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义的 标准系统总线上；标准系统总线上； 采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求使用采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求使用 系统总线的竞争问题。系统总线的竞争问题。 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 共享存储器结构 I/O (CPU) 公共存 储器 插补 (CPU) 多CPU共享存储器框图 从机床来的控制信号 CR

16、T (CPU) 至机床的控制信号 轴控制 （CPU） 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 结构特征： 面向公共存储器设计，即采用多端口来实现各主模 块之间的互连和通讯； 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多端 口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上的 主模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信息的阻 塞，所以这种结构一般采用双端口存储器（双端口 RAM）。 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 所谓大板结构就是将所有或大部分硬件电路集中设计在一 块大印刷电路板上，在其插槽内插入部分辅助小印刷电路 板，构成硬件，

17、配合软件实现预定数控功能。 大 板 式 结 构 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 功能模块式结构 将CPU、存储器、输入输出控制、位置控制、显示 部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件 也是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形 成一个功能模块。将各功能模块以总线方式实现连 接，以积木方式构成CNC装置。 第四章计算机数字控制装置 CNC第四章计算机数字控制装置 4.2CNC系统的硬件结构 开放式数控系统结构 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

18、：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。 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 单元 开放式 数控系统概念结构 软件 配置 单元 标准计算机硬件 硬件 数控系统 配置 基本硬 件 DOS(WINDOWS) 数控功能 应用程序 应用程序接口 实时多任务操作系统 NC构件库 第四章计算机数字控制装置 CNC 第四章 计算机数字控制装置 4.2CNC系统的硬件结构 开放式 数控系统结构形式 软数控：SoftCNC 以PC机为平台，数控功能由软件模块实现，但要决实时性的 问题。通过接口卡对伺服驱动进行控制，由伺服系统驱动坐标轴电

19、 机。全方位开放。 PC内嵌入运动控制卡:把多轴运动控制卡插入传统的PC中，实 现以坐标轴运动为主的实时控制（作为数控功能运行）。PC作为人 机接口平台 。易实现，研究单位和高校。 PC内嵌入专用数控模块：专业厂家认为CNC系统最主要功能是 高速、高精加工和可靠性，PC的死机现象是不允许的。已生产的大 量CNC系统在体系结构上变化，对维修和可靠性不利。故采取：增 加一块PC板，提供键盘，使PC与CNC联系在一起的方案。可界面开 放，提高人机界面的功能。专业CNC系统厂家（如fanuc，siemens 等）现在都这样做。 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.

20、2CNC系统的硬件结构 ARM+DSP嵌入式数控系统结构 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.2CNC系统的硬件结构 ARM微处理器：接受指令、编译；并行多任务调度和资源 管理等。配备多种接口。 DSP数字信号处理器：采用哈佛结构，处理速度快；运算 能力强；方便用户设计和调试等。在高性能数控系统中有 重要的应用价值。 第四章 计算机数字控制装置 CNC 成。 操作系统 管理软件控制软件 零 件 程 序 管 理 显 示 处 理 输 入 输 出 管 理 机 床 输 入 输 出 位 置 控 制 故 障 诊 断 处 理 插 补 运 算 主 轴 控 制 编 译 处 理 刀 具 补 偿 . 4.3 CN

21、C系统的软件 4.3.1CNC系统软件的组成与功能 组成：由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组 第四章计算机数字控制装置 下午6时22分 数控技术 41 第三节第三节 CNCCNC系统软件结构系统软件结构 下午6时22分数控技术42 第三节第三节 CNCCNC系统软件结构系统软件结构 下午6时22分数控技术43 一、 CNC装置软件和硬件的功能界面 q合理确定CNC装置软件硬件的功能分担就是所谓的软件和硬 件的功能界面划分的概念。 q在信息处理方面，软件与硬件在逻辑上是等价的，即硬件 能完成的功能从理论上讲也可以用软件来完成。 第三节第三节 CNCCNC系统软件结构系统软件结构 下午6时2

22、2分数控技术44 q硬件和软件在实现各种功能时的特点： 硬件处理速度快，但灵活性差，实现复杂控 制的功能困难。 软件设计灵活，适应性强，但处理速度相对 较慢。 第三节第三节 CNCCNC系统软件结构系统软件结构 下午6时22分数控技术45 q数控系统功能界面的几种划分： 输 入 预处理 位置检测 插补运算 位置控制 速度控制 伺服电机 程序 硬件 硬件 硬件 硬件 硬 件 软件 软件 软件 软件 软件和硬件的功能界面 第三节第三节 CNCCNC系统软件结构系统软件结构 CNC 4.3 CNC系统的软件 输入程序 把加工程序、控制参数和补偿数据输入到CNC装置中。 译码程序 将程序段中的工件轮廓

23、信息、进给速度等工艺信息和辅助 信息翻译成计算机识别的数据形式，并按一定格式存放在 指定的内存专用区域。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。 第四章计算机数字控制装置 CNC 数据处理程序 刀具半径和长度补偿、速度处理、辅助功能等处理 4.3 CNC系统的软件 程序 缓冲 存储 区 译码 缓冲 存储 区 插补 缓冲 存储 区 插补 工作 存储 区 插补 输出 存储 区 程 序 译码 插补 准备 交换 插补 第四章计算机数字控制装置 CNC 刀补处理的主要工作： o根据G90/G91计算零件轮廓 的终点坐标值。 o根据R和G41/42，计算本段 刀具中心轨迹的终

24、点坐标 值。 o根据本段与前段连接关 系，进行段间连接处理。 R B（XB，YB） G41 G42 A（XA，YA） X Y 4.3 CNC系统的软件 刀具半径补偿 第四章计算机数字控制装置 CNC 对加工轮廓的连接都是以圆 弧进行的。 C刀补 采用直线作为轮廓之间的过 渡，因此，它的尖角性好， 并且它可自动预报(在内轮廓 加工时)过切，以避免产生 过切。 C” C B B A A G41 刀具 刀具 编程轨迹 G42 刀具中心轨迹 C 4.3 CNC系统的软件 刀具半径补偿的方法 B刀补 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 速度处理 加工程序给定的进给速度是合成速度，

25、无法直接控制。 速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标 的分速度。 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。 第四章 计算机数字控制装置 CNC O A 9 5 8 7 3 4 2 1 6 10 4.3 CNC系统的软件 插补计算程序 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。 Y X A(5,3) X Y 第四章 计算机

26、数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 位置控制软件 每个位置反馈采样周期，将插补给定值与反馈值进行比 较，用差值去控制电机。 插补 速度控制单元 位控 电机 速检 位检 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 输出程序 进行伺服控制 反向间隙补偿 丝杠螺距误差补偿 M、S、T辅助功能输出 管理程序 诊断程序 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 4.3.2CNC系统软件的特点和结构 特点:多任务性与并行处理技术 o多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、 位置控制、 o并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个 或两个以上任务

27、处理。 o并行处理的实现方式： 资源分时共享（单CPU） 资源重叠流水处理（多CPU） 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 资源分时共享并行处理（对单一资源的系统） 在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共 享” 并行处理技术。即：在规定的时间长度（时 间片）内，根据各任务实时性的要求，规定它们 占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。 “资源分时共享”的技术关键： 其一：各任务的优先级分配问题。 其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分 配问题。 第四章 计算机数字控制装置 诊 断 I/O V 处理 S 输入 插补 准备 显示 CNC 初始 化 插补

28、 位控 键盘 中断级 别高 中断级 别低 资源（CPU）分时共享图 第四章 计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件 CNC 4.3 CNC系统的软件 并发处理和流水处理（对多资源的系统） 在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程度，可 采用以下两种并行处理技术： 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上 同时执行 并发处理； 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任 务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。 第四章 计算机数字控制装置 时间 CNC 并行处理 空 间 顺序处理 流水处理技术示意图 输 出 输 出 CPU1 1 2 3 1 2 3

29、t 2t t t+t 时间 空 间 3 2 3 2 3 2 输 输 输 出 出 出 CPU1 1 1 1 CPU3 CPU2 第四章 计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件系统的软件 CNC 4.3 CNC系统的软件 分类 前后台型结构 o前台程序:主要完成插补运算、位置控制、故障诊断 等实时性很强的任务，它是一个实时中断服务程序。 o后台程序(背景程序):完成显示、程序编辑管理、系 统输入/输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预 处理)等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序， 其在运行过程中，不断地定时被前台中断程序所打 断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。 第四章 计算机数字

30、控制装置 CNC第四章计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件 中断型结构 此结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任 务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后 由中断管理系统（由硬件和软件组成）对各级中断服 务程序实施调度管理。整个软件就是一个大的中断管 理系统。 功能模块型软件结构 多微处理器CNC装置一般采用模块化结构,每个微处理 器承担不同任务,形成特定功能模块,软件模块化，各 功能模块之间有明确的接口。 CNC 轴 控 制 功 能 完成一个工序的加工。这相当于在一台多通道模块化数控系 统机床上可完成过去最多达16台机床的加工。 自动上 下料的轴控制 在PLC里增加了位置

31、控 制功能，补充系统 轴控制数的不足 轴同步控制功能 4.3 CNC系统的软件 数控系统功能发展趋势 多通道 控制功能 可以同时实现铣、磨、钻等16个以上工序的加工及动作，而 目前国内数控系统，即使是最先进的5轴联动，也只能同时 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 高 精 、 高 速 加 工 的 控 制 功 能 精细加减速功能，以减少加工冲击力 锐角加工时最佳的自动减速功能 追求小的程序段插补时间 . 前馈控制 前瞻控制 补偿由于反馈滞后所产生的误差，提高加工精度。 在程序执行前，对运动数据进行计算处理和多段 缓冲，从而控制刀具以很小的误差进行高速运动。 第四章 计算

32、机数字控制装置 CNC 直线插补 圆弧插补 样条插补 渐开线插补 螺旋插补 极坐标插补 指数曲线插补 圆柱插补 假想坐标插补 逆向插补 多多 种种 插插 补补 功功 能能 4.3 CNC系统的软件 反向间隙补偿 螺距误差补偿 直线度补偿 垂直度补偿 机械坐标系补偿 工件坐标系补偿 斜角补偿 意外的力矩扰动补偿 动态精度补偿 阻尼误差补偿 机械空间误差补偿 机机 械械 误误 差差 补补 偿偿 功功 能能 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 丰富的显示功能：实时图形显示、PLC梯形图显示等; 丰富的编程功能; 伺服系统数据和波形的显示，伺服系统参数的自动设定; 具有多种管理

33、功能：刀具及其寿命管理、故障、工作记录等; PLC程序编制方法增加：广泛采用C语言编写PLC程序; 帮助功能:系统不但显示报警内容，而且能指出解决问题的方 法。 人 机 界 面 的 友 好 第四章计算机数字控制装置 CNC 4.3 CNC系统的软件 网络功能 RS232串行接口、网络接口、现场总线接口。 安全与维修性不断完善 1）硬软件的限位。 2）急停。 3）卡盘和尾座干涉区的设定。 4）各种互锁功能。 5）移动前的行程检查。 6）各种安全报警的显示。 7）伺服监控显示。 8）输入输出界面显示。 9）注重远距离故障诊断和维修功能开发。 第四章 计算机数字控制装置 CNC 4.4 CNC4.4

34、 CNC装置的数据预处理装置的数据预处理 CNC系统工作过程 输入输入译码译码数据处理数据处理插补插补将各个坐标轴的分量送到各控将各个坐标轴的分量送到各控 制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电动机，带动各制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电动机，带动各 轴运动轴运动 实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要 求的位置。求的位置。 1 1）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。 输入方式输入方式磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输 入及连接

35、上位计算机的入及连接上位计算机的DNCDNC接口输入接口输入 第四章计算机数字控制装置 CNC 2）译码：）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。内存专用区内。 3）数据处理）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。 4）插补：）插补：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 “数

36、据点的密化工作数据点的密化工作”。 5）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。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：处理处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控装置与机床之间的强电信号输入、输出和控 制。制。 7）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。 8）诊断：）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。 第四章计算机数字控制装置 CN

37、C 选择CNC系统 1、选择原则 1）名牌厂家 FANUC、SIEMENS、AB、CINCINNATI、NUM、HP、 FAG 、GE-FANUC、三菱、华中数控、广州数控、航天数控、 蓝天数控、北京FANUC、上海开通数控、南京方达数控、威海 华东数控、南京清华数控 2）系统的系列 FANUC: FANUC-0TD/0MD/0C/0i/15/15i/16/16i/18/18i/21/21i/160/ 180 / 210/160i/180i /210i /F30i； SIEMENS: SIEMENS-802S/802D/810D/840D； 第四章计算机数字控制装置 CNC 3）基本功能、选择

38、功能 4）分辨率（设定单位）、速度、联动轴数； 5）高速高精度系统的特殊指令功能 6）价格、维修。 CNC 数控装置的特殊功能 纳米精加工插补；（Nanointerpolation） 光顺插补； 高精度（纳米）轮廓控制； 5轴加工功能； NURBS插补； 前视功能； 预测及反复控制； 法线方向及缓曲线法线方向控制； 精细加/减速功能； 切削进给插补前/后的直线加/减速功能； 切削进给插补前/后的铃型（或叫鼓型）加/减速 第四章计算机数字控制装置 CNC 数控装置的特殊功能 插补型螺距误差补偿； 双向螺距误差补偿； 直线度补偿； 插补型直线度补偿； 丰富的宏指令，循环指令； 完善的自诊断、参数设置、动态图形显示、高速缓存、I/O外 部设备控制和联网功能等 接外部补偿的功能。 对驱动控制及伺服电机的特殊要求 光纤通讯的三环（电流、速度、位置）全闭环控制交流数字 伺服系统； 高响应的矢量控制功能 双位置反馈控制； 特殊制造的高响应高精度电机,且具有平稳运行的低速性能； 第四章计算机数字控制装置