数控技术第6章课件.ppt
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1、第第6章章 数数 控控 系系 统统 6.1 数数 控控 装装 置置 6.1.1 概概 述述1.CNC系统的组成系统的组成 图6.1 CNC系统的组成框图6.1.1 概概 述述 2.CNC装置的工作过程装置的工作过程(1)输入)输入(2)译码)译码(3)刀具补偿)刀具补偿(4)进给速度处理)进给速度处理(5)插补)插补(6)位置控制)位置控制(7)I/O接口接口(8)显示)显示(9)诊断)诊断6.1.1 概概 述述 3、CNC装置的功能装置的功能 CNC装置的功能是指它满足不同控制对象各装置的功能是指它满足不同控制对象各种要求的能力,通常包括基本功能和选择功能。种要求的能力,通常包括基本功能和选
2、择功能。基本功能是数控系统必备的功能,如控制功能、基本功能是数控系统必备的功能,如控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能、字符显示功能和自诊断功能助功能、刀具功能、字符显示功能和自诊断功能等。选择功能是供用户根据不同机床的特点和用等。选择功能是供用户根据不同机床的特点和用途进行选择的功能,如补偿功能、固定循环功能、途进行选择的功能,如补偿功能、固定循环功能、通讯功能和人机对话编程功能等。通讯功能和人机对话编程功能等。6.1.2 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构 1.单微处理机硬件结构单微处理机硬件结构(1)微处理器和总线
3、微处理器和总线(2)存储器)存储器(3)I/O接口接口(4)MDICRT接口接口(5)位置控制模块位置控制模块(6)可编程控制器(可编程控制器(PLC)6.1.2 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构 2.多微处理机硬件结构多微处理机硬件结构6.1.2 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构 多微处理机硬件结构的CNC装置具有以下特点:1)计算处理速度高 多微处理机硬件结构中每一个微处理器完成系统指定的一部分功能,独立执行程序,并行运行,因而比单微处理机硬件结构提高了计算处理速度。2)可靠性高 多微处理机硬件结构采用模块化结构,每个模块完成自己的任务。模块拆装方便,将故障对系统的影响减到最小。共享资
4、源不仅节省了重复机构,降低了成本,而且也提高了系统可靠性。3)有良好的适应性和扩展性 多微处理机硬件结构按其功能可由以上各种基本功能的硬件模块组成,其相应的软件也是模块结构,固化在硬件结构中。功能模块间有明确定义的接口,接口是固定的,成为工业标准,彼此可以进行信息交换。模块化结构使系统不仅设计简单,而且有良好的适应性和扩展性。6.1.2 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构 3.开放式开放式CNC系统系统图6.5 单元PC机结构数控系统图6.6 分层式多微处理机结构数控系统6.1.3 CNC装置的软件结构装置的软件结构 1.CNC装置的软件组成装置的软件组成 图6.7 CNC装置软件组成6.1.
5、3 CNC装置的软件结构装置的软件结构2.CNC装置的软件结构特点装置的软件结构特点(1)多任务并行处理)多任务并行处理(2)实时中断处理)实时中断处理3.CNC装置的软件结构装置的软件结构(1)前后台型软件结构)前后台型软件结构(2)中断型软件结构)中断型软件结构6.1.4 CNC装置的插补原理装置的插补原理“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息,计算出刀具的一系列加工点、完成所谓的数据“密化”工作。数控系统中完成插补工作的装置称为插补器。根据插补所采用的原理和计算方法的不同,目前应用的插补方法分为两类:脉冲增量插补和数字增量插补。(1)脉冲增量插补(2)数字增量插补 6.1.5
6、CNC装置的刀具补偿与加减装置的刀具补偿与加减速控制速控制 1.CNC装置的刀具补偿装置的刀具补偿(1)刀具长度补偿(2)刀具半径补偿 2.CNC装置的加减速控制装置的加减速控制(1)前加减速控制(2)后加减速控制 6.1.6 数控系统中的数控系统中的PLC在数控机床上采用PLC代替继电器控制,使数控机床结构更紧凑,功能更丰富,响应速度和可靠性大大提高。在数控机床、加工中心等自动化程度高的加工设备和生产制造系统中,PLC是不可缺少的控制装置。6.1.6 数控系统中的数控系统中的PLC2.PLC基本结构和工作过程基本结构和工作过程图6.28 通用型PLC的硬件基本结构6.1.6 数控系统中的数控
7、系统中的PLC3.PLC在数控机床控制中的应用在数控机床控制中的应用CNC给PLC的信息主要是M、S、T等辅助功能代码。(1)M、S、T功能的实现 1)M功能的实现 PLC完成的M功能是多样的。根据不同的M代码,可以控制主轴正反转或停止,主轴齿轮箱的变速,冷却液的开、关,卡盘的夹紧与松开,以及自动换刀装置机械手取刀、归刀等运动。2)S功能的实现 S用来指定主轴转速。CNC装置将S代码送入PLC。经电平转换、译码、数据转换、限位控制和DA变换,最后送给主轴电动机伺服系统。3)T功能的实现自动换刀控制方式有固定存取换刀方式和随机存取换刀方式,它们分别采用刀套编码制和刀具编码制。对于刀套编码的T功能
8、处理过程是:CNC装置送出T代码指令给PLC,PLC经过译码,在数据表内检索,找到T代码指定的新刀号所在的数据表的表地址,并与现行刀号进行判别比较,如不符合,则将刀库回转指令发送给刀库控制系统,直到刀库定位到新刀号位置时,刀库停止回转,并准备换刀。6.1.7 CNC系统的接口电路系统的接口电路CNC系统接口电路的主要任务如下:系统接口电路的主要任务如下:(1)电平转换和功率放大)电平转换和功率放大(2)防止干扰引起误动作)防止干扰引起误动作(3)数)数/模和模模和模/数转换数转换(4)防止信号畸变)防止信号畸变 6.1.7 CNC系统的接口电路系统的接口电路 2.CNC系统的系统的I/O接口接
9、口(1)直流输入信号接口电路)直流输入信号接口电路(2)直流输出信号接口电路)直流输出信号接口电路 3.CNC系统的串行通讯接口系统的串行通讯接口6.2数控检测装置数控检测装置6.2.1 概述概述1.对位置检测装置的要求对位置检测装置的要求(1)受温度、湿度的影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强;(2)在机床执行部件移动范围内,能满足精度和速度的要求;(3)使用维护方便,适应机床工作环境;(4)成本低。6.2.1 概述概述 2 检测装置的分类检测装置的分类位置检测装置按检测方式分类直接测量光栅、感应同步器、编码盘间接测量编码盘、旋转变压器按测量装置编码方式分类增量式测量光栅、增量式光
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