【正文】 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng) 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 2頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 目 錄 概述 一、 CNC系統(tǒng)的組成 二、 CNC裝置的結(jié)構(gòu) 三、 CNC裝置的工作原理 四、 CNC裝置的特點(diǎn) 五、 CNC裝置的功能 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 一、單微處理器結(jié)構(gòu) 二、多微處理器結(jié)構(gòu) 三、其它類型數(shù)控系統(tǒng) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 一、 CNC系統(tǒng)軟硬件的分工 二、 CNC系統(tǒng)控制軟件的特點(diǎn) 三、 CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 3頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 目 錄 CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 一、概述 二、脈沖增量插補(bǔ) 三、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 一、刀具補(bǔ)償 二、 C功能刀具半徑補(bǔ)償 三、 CNC系統(tǒng)的加減速控制 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 4頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 概述 定義： EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) )所屬的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的定義 :―CNC是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫存儲(chǔ)器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝置是接口 ” 。 ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 )的定義 :―數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床移動(dòng)和加工零件 ” 。 CNC系統(tǒng)與 NC系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)分輪廓控制和點(diǎn)位控制系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)的核心是： 完成數(shù)字信息運(yùn)算、處理和控制的計(jì)算機(jī)，即數(shù)字控制裝置。 一、 CNC系統(tǒng)的組成 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 5頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 CNC系統(tǒng)的組成 CNC系統(tǒng)平臺(tái) 硬件 操作系統(tǒng) 管理軟件 應(yīng)用軟件 控制軟件 數(shù)控加工程序 接 口 被控設(shè)備 機(jī) 床 機(jī)器人 測(cè)量機(jī) ...... 從自動(dòng)控制的角度來看， CNC系統(tǒng)是一種 位置 （軌跡）、速度 （還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動(dòng)軸 )的位移量、速度為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 從外部特征來看， CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用） 兩大部分組成的。 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 6頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 CNC裝置由 硬件 和 軟件 組成 : CPU，存儲(chǔ)器，總線、 外設(shè) 等 。 二、 CNC裝置的結(jié)構(gòu) CPU EPROM或 E2PROM RAM 輸入 /輸出接口 主軸控制 通信接口 MDI接口 PLC接口 CRT 或液晶顯示接口 位置控制 紙帶閱讀機(jī)接口 CNC裝置的 硬件 組成 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 7頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 ： 是一種用于零件加工的、實(shí)時(shí)控制的、特殊的（或稱專用的）計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。 系 統(tǒng) 初始化 系統(tǒng)控制軟件 程序管理 編輯 存儲(chǔ) 錄放 管理軟件 控制軟件 輸入程序 輸出程序 顯示程序 診斷程序 譯碼程序 補(bǔ)償計(jì)算 速度控制 插補(bǔ)程序 位控程序 CNC軟件的構(gòu)成 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 8頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 ? 工作原理： ? 通過各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過 CNC裝置譯碼，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)的處理、運(yùn)算，然后將各個(gè)坐標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋控制，使各個(gè)坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。 ? 簡(jiǎn)要工作過程： ? 1）輸入 ： ? 輸入內(nèi)容 ——零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。 ? 輸入方式 ——穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤輸入、光盤輸入、手健盤輸入，通訊接口輸入及連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的 DNC接口輸入 三、 CNC裝置的工作原理 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 9頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 ? 2）譯碼： 以一個(gè)程序段為單位，根據(jù)一定的語法規(guī)則解釋、翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。 ? 3）數(shù)據(jù)處理 ：包括刀具補(bǔ)償，速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。 ? 4）插補(bǔ)： 插補(bǔ)的任務(wù)是通過插補(bǔ)計(jì)算程序在一條曲線的已知起點(diǎn) 和終點(diǎn)之間進(jìn)行 “ 數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作 ” 。 ? 5）位置控制： 在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。 ? 6） I/O處理： 處理 CNC裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號(hào)輸入、輸出和 控制。 ? 7）顯示： 零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。 ? 8）診斷： 檢查一切不正常的程序、操作和其他錯(cuò)誤狀態(tài)。 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 10頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 靈活性大 通用性強(qiáng) 可靠性高 可以實(shí)現(xiàn)豐富、復(fù)雜的功能 使用維修方便 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 四、 CNC裝置的特點(diǎn) 五、 CNC裝置的功能 數(shù)控裝置的主要功能 （ 1） 控制功能 （控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)） （ 2）準(zhǔn)備功能（ G功能） （ 3）插補(bǔ)功能 （ 4）固定循環(huán)加工功能 （ 5）進(jìn)給功能（ F ） ①切削進(jìn)給速度 ② 同步進(jìn)給速度 ③快速進(jìn)給速度 ④進(jìn)給倍率 。 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 11頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 （ 6）補(bǔ)償功能 1） 刀具長(zhǎng)度、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧的補(bǔ)償 2）工藝量的補(bǔ)償 （ 7）主軸速度功能：①主軸轉(zhuǎn)速的編碼方式、 ②恒定線速度、 ③主軸定向準(zhǔn)停 （ 8）輔助功能（ M代碼） （ 9）字符圖形顯示功能 （ 10）程序編制功能：手工編程、 在線編程、自動(dòng)編程 （ 11）輸入、輸出和通訊功能 （ 12）自診斷功能 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 12頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CPU ROM RAM IN接口 OUT接口 閱讀機(jī) 接口 MDI/CRT 接口 位置 控制 其它 接口 總線 單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖 CNC裝置的硬件構(gòu)成 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 13頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 CNC裝置的體系結(jié)構(gòu) 分為：?jiǎn)挝⑻幚頇C(jī)和多微處理機(jī)系統(tǒng)，中高檔的 CNC裝置以多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)為多。 ■ 單微處理機(jī)結(jié)構(gòu) :見上圖 ■ 多微處理機(jī) CNC裝置的結(jié)構(gòu)： 1. 主從結(jié)構(gòu) 2. 多主結(jié)構(gòu) 3. 分布式結(jié)構(gòu) 4. 多通道結(jié)構(gòu) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu) 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 14頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 一、單微處理器結(jié)構(gòu) 單微處理機(jī)數(shù)控裝置 :是以一個(gè) CPU（中央處理器）為核心，CPU通過總線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控制、分時(shí)處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個(gè)任務(wù)。 單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)： 微處理器、存儲(chǔ)器、總線、接口 等。 接口包括 I/O接口、串行接口、 CRT/MDI接口、數(shù)控技術(shù)中的控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、可編程控制器（ PLC）、主軸控制單元、穿孔機(jī)和紙帶閱讀機(jī)接口，以及其它選件接口等。 微處理器：運(yùn)算、控制 總線： CPU與各組成部件、接口等之間的信息公共傳輸線，包括控制 、地址和數(shù)據(jù)三總線。 ① 只讀存儲(chǔ)器（ ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM） 它們的用途： 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 15頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 ● 只讀存儲(chǔ)器 （ ROM） ：系統(tǒng)程序 ● 隨機(jī)存儲(chǔ)器 （ RAM） ：運(yùn)算的中間結(jié)果 、 需顯示的數(shù)據(jù) 、 運(yùn)行中的狀態(tài) 、 標(biāo)志信息 ② CMOS RAM或磁泡存儲(chǔ)器：加工的零件程序 、機(jī)床參數(shù) 、 刀具參數(shù) ● 對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制（ 包括位置和速度控制 ） 。 （ 對(duì)主軸的控制一般只包括速度控制 ） ● C軸位置控制： 包括位置和速度控制 ● 刀庫位置控制 （ 簡(jiǎn)易位置控制 ） 進(jìn)給軸位置控制的硬件：大規(guī)模專用集成電路位置控制芯片 、 位置控制模板 。 數(shù)控技術(shù) 第五章 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)系統(tǒng) 第 16頁共 87頁 退 出 目 錄 頁 返 回 概述 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理 CNC系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償和加減速控制 CNC裝置的基本功能模塊 （ 1