【正文】 只能作直線進(jìn)給和圓弧進(jìn)給，其指令為G01和G02/G03。每次插補(bǔ)計(jì)算結(jié)束，CNC裝置向各坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出一個(gè)脈沖，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。脈沖增量插補(bǔ)的插補(bǔ)速度與進(jìn)給速度密切相關(guān)，還受到步進(jìn)電機(jī)最高運(yùn)行頻率的限制。這種算法的特點(diǎn)是：運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便。目前所使用的CNC系統(tǒng)中，大多采用這類插補(bǔ)方法。根據(jù)編程的速度將輪廓曲線分割為插補(bǔ)采樣周期的進(jìn)給段即輪廓步長(zhǎng)，用弦線和割線逼近輪廓軌跡。這類插補(bǔ)算法有數(shù)字積分法、二階近似插補(bǔ)法、時(shí)間分割法等。(3) 數(shù)控特種加工及其他類型機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)床等。圖11是開(kāi)環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。圖12是閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。所以，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床等。半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床可以獲得比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)法得到消除或校正，因此它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低。這些指標(biāo)具體包括CPU性能、分辨率、進(jìn)給速度、伺服性能、通信功能、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)等。(3) 高級(jí)型數(shù)控機(jī)床　這類數(shù)控機(jī)床通常為高檔數(shù)控機(jī)床，一般采用32位或64位CPU，并采用精簡(jiǎn)指令集RISC作為中央處理單元， μm，進(jìn)給速度為15～100 m/min，采用數(shù)字化交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)軸數(shù)在五軸以上，有三維動(dòng)態(tài)圖形顯示功能。 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量小，位置分辨率高。在正常加工過(guò)程中，操作者只要進(jìn)行極為簡(jiǎn)單的操作，即可完成零件的自動(dòng)加工，不需要進(jìn)行繁雜的重復(fù)性手工操作，操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度可大為減少。數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)一般都不需要重新調(diào)整。特別是數(shù)控機(jī)床的加工精度穩(wěn)定，減少了廢品，降低了生產(chǎn)成本；此外，數(shù)控機(jī)床還可一機(jī)多用，節(jié)省廠房面積和投資。介紹了數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理。介紹了數(shù)控機(jī)床擁有加工精度高，機(jī)床柔性高，自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益良好，有利于現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)。只要改變CNC 系統(tǒng)的控制軟件就能實(shí)現(xiàn)一種全新的控制方式。CNC控制器由數(shù)控系統(tǒng)硬件、軟件構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)與PLC 組成。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能。1) 控制功能CNC 系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時(shí)控制(聯(lián)動(dòng))的軸數(shù)是其主要性能之一?？刂戚S數(shù)越多，特別是同時(shí)控制的軸數(shù)越多，要求CNC 系統(tǒng)的功能就越強(qiáng)，同時(shí)CNC 系統(tǒng)就越復(fù)雜，編制程序也越困難。3) 插補(bǔ)功能CNC 系統(tǒng)是通過(guò)軟件插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡控制的。4) 進(jìn)給功能根據(jù)加工工藝要求，CNC 系統(tǒng)的進(jìn)給功能用F 指令代碼直接指定數(shù)控機(jī)床加工的進(jìn)給速度。(2) 同步進(jìn)給速度。操作面板上設(shè)置了進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)，倍率可以在0～200%之間變化，每擋間隔10%。一般用S 指令代碼指定。(3) 主軸定向準(zhǔn)?！，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般用PLC 控制。補(bǔ)償功能主要有以下幾種。(2) 絲杠的螺距誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償和熱變形補(bǔ)償。10) 自診斷功能為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類型和部位，以減少停機(jī)時(shí)間，CNC 系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。11) 通信功能為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的需求，CNC 裝置通常具有RS232C通信接口，有的還備有DNC接口。有這種功能的CNC 系統(tǒng)可以根據(jù)零件圖直接編制程序，即編程人員只需輸入圖樣上簡(jiǎn)單表示的幾何尺寸就能自動(dòng)地計(jì)算出全部交點(diǎn)、切點(diǎn)和圓心坐標(biāo)，生成加工程序。2. CNC系統(tǒng)的一般工作過(guò)程1) 輸入輸入CNC控制器的通常有零件加工程序、機(jī)床參數(shù)和刀具補(bǔ)償參數(shù)。存儲(chǔ)方式是將整個(gè)零件程序一次全部輸入到CNC系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)器中，加工時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器中把一個(gè)一個(gè)程序調(diào)出，該方式應(yīng)用較多。3) 刀具補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償包括 B 機(jī)能和C 機(jī)能刀具補(bǔ)償功能。有的數(shù)控機(jī)床的CNC 系統(tǒng)軟件的自動(dòng)加速和減速也放在這里。插補(bǔ)在每個(gè)規(guī)定的周期(插補(bǔ)周期)內(nèi)進(jìn)行一次，即在每個(gè)周期內(nèi)，按指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段，通常經(jīng)過(guò)若干個(gè)插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)完一個(gè)程序段的加工，也就完成了從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”工作。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償?shù)?，以提高機(jī)床的定位精度。通常有零件程序的顯示、參數(shù)的顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警信息顯示等。它一般以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能夠完成邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能，既能控制開(kāi)關(guān)量，也能控制模擬量。(1) 控制規(guī)模不斷擴(kuò)大，單臺(tái)PLC 可控制成千乃至上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，多臺(tái)PLC 進(jìn)行同位鏈接可控制數(shù)萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。(4) 編程容量增大，從幾KB 增大到幾十KB，甚至上百KB。目前，為了適應(yīng)不同的需要，進(jìn)一步擴(kuò)大PLC 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC 正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。. PLC的基本功能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)以前，順序控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。RLC 是將繼電器、接觸器、按鈕、開(kāi)關(guān)等機(jī)電式控制器件用導(dǎo)線連接而成的以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的順序控制功能的電路。由于RLC 存在上述缺點(diǎn)，因此只能用于一般的工業(yè)設(shè)備和數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床等控制邏輯較為簡(jiǎn)單的數(shù)控機(jī)床。PLC具有與計(jì)算機(jī)類似的一些功能器件和單元，包括CPU、用于存儲(chǔ)系統(tǒng)控制程序和用戶程序的存儲(chǔ)器、與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的接口及工作電源等。圖 PLC 系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)框圖(2) 具有面向用戶的指令和專用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器。梯形圖形象直觀，工作原理易于理解和掌握。(6) PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，容易裝入機(jī)床內(nèi)部或電氣箱內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)電一體化。對(duì)于車削中心、加工中心、FMC、FMS 等機(jī)械運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，自動(dòng)化程度高的加工設(shè)備和生產(chǎn)制造系統(tǒng)，PLC 則是不可缺少的控制裝置。總線分為電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線。以上這些都是在CPU 的控制下完成的。它包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶程序存儲(chǔ)器。I/O 模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣，因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級(jí)濾波等措施。PLC 配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來(lái)對(duì)PLC 的內(nèi)部電路供電。編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。b. 可編程控制器的編程方法由于可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)不同，功能也不盡相同，因此程序的表達(dá)方法 ( 即編程方法 ) 也不同。梯形圖的結(jié)構(gòu)是：左右二條豎直線稱為“電力軌”，電力軌和電力軌之間的節(jié)點(diǎn) ( 或稱接點(diǎn)、觸點(diǎn) ) 、線圈 ( 或稱繼電器線圈 ) 、功能塊 ( 功能指令，圖中沒(méi)畫(huà) ) 等構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò) ( 即一條或幾條支路 ) 或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為一個(gè)“梯級(jí)” (Rung) 。圖中的線圈不是實(shí)際繼電器線圈，而是可編程控制器存儲(chǔ)器的某一位，或稱軟繼電器。用指令語(yǔ)句編程時(shí)，要理解每條指令的功能和用法。這種編程方法緊湊、系統(tǒng)化，但比較抽象，有時(shí)先用梯形圖表達(dá)，然后寫(xiě)成相應(yīng)的指令語(yǔ)句再用編程器上的指令和功能鍵輸入?？删幊炭刂破魈幚淼男畔⒊绷鏖_(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)、交流信號(hào)外，還需要完成與上位機(jī)或下位機(jī)的信息交換。這是可編程控制器的基本工作方式。每掃描一次， CPU 進(jìn)行輸入點(diǎn)的狀態(tài)采集、用戶程序的邏輯解算、相應(yīng)輸出狀態(tài)的更新和 I/O 執(zhí)行。當(dāng)完成自檢后， CPU 又從存儲(chǔ)器的 0000H 地址重新開(kāi)始掃描運(yùn)行。程序執(zhí)行總是按先左后右、先上后下的步驟對(duì)每條指令進(jìn)行掃描，并從輸入映象寄存器中讀人所有輸入狀態(tài)。 圖 程序執(zhí)行過(guò)程圖所有指令執(zhí)行完畢，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的接通或斷開(kāi)狀態(tài)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再驅(qū)動(dòng)輸出線圈，這時(shí)的輸出是實(shí)際工作的輸出。 程序存儲(chǔ)器容量的大小決定存儲(chǔ)用戶程序的步數(shù)或語(yǔ)句條數(shù)的多少。而大型數(shù)控機(jī)床，F(xiàn)MC、FMS、FA 則需要采用中型或大型PLC。PLC 與機(jī)床(簡(jiǎn)稱MT)之間則通過(guò)CNC I/O 接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送。(2) 內(nèi)裝型PLC 的性能指標(biāo)(如：I/O 點(diǎn)數(shù)，程序最大步數(shù)，每步執(zhí)行時(shí)間、程序掃描周期、功能指令數(shù)目等)是根據(jù)所從屬的CNC 系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定的。PLC控制電路及部分I/O 電路(一般為輸入電路)所用電源由CNC 裝置提供，不需另備電源。2) 獨(dú)立型PLC獨(dú)立型PLC 又稱通用型PLC。(1) 獨(dú)立型PLC 具有如下基本的功能結(jié)構(gòu)：CPU 及其控制電路、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、I/O接口電路、與編程機(jī)等外部設(shè)備通信的接口和電源等()。有的獨(dú)立型PLC 還可通過(guò)多個(gè)遠(yuǎn)程終端連接器構(gòu)成有大量輸入/輸出點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)大范圍的集中控制。國(guó)內(nèi)已引進(jìn)應(yīng)用的獨(dú)立型PLC 有：SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列產(chǎn)品，AB公司的PLC 系列產(chǎn)品，F(xiàn)ANUC公司的PMC—J 等。存儲(chǔ)器容量視機(jī)床的復(fù)雜程度而定，一般，數(shù)控車床約1000步，小型加工中心約1500步，復(fù)雜、型的加工中心約5000步。西門(mén)子公司的SINUMERIK 3T/3M要配用西門(mén)子公司的S5130W(B)型PLC等等。根據(jù)這個(gè)原則可以制作PLC的輸入和輸出地址表。，把順序程序?qū)懭氲紼PROM中。，如果認(rèn)為程序無(wú)誤，則機(jī)床的控制程序的設(shè)計(jì)就完成了，如果程序有誤，則應(yīng)該修改程序后，再?gòu)牡?步開(kāi)始重復(fù)調(diào)試。它通常采用繼電器邏輯控制方式，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于控制觸點(diǎn)多，電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)。用PLC 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好地實(shí)現(xiàn)了原工藝要求，簡(jiǎn)化了線路，提高了可靠性和機(jī)床的運(yùn)行率。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。 C5112B立式車床運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介C5112B 立式車床電氣系統(tǒng)采用的是常規(guī)繼電控制系統(tǒng),因而線路復(fù)雜、故障率高、維修困難。b：工作臺(tái)(主軸) 電動(dòng)機(jī)。刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用雙速電動(dòng)機(jī)。g：橫梁升降電動(dòng)機(jī)。d: 刀架上下、左右運(yùn)動(dòng)(垂直刀架、側(cè)刀架) 。選擇PLC機(jī)型時(shí)應(yīng)留有一定的余量以便滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展或工藝的改進(jìn)。表31 　輸入、輸出信號(hào)及其地址編號(hào)表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)SB1總停與油泵停止按鈕X0KM1油泵啟動(dòng)接觸器Y0SB2油泵啟動(dòng)按鈕X1KM2主軸工作接觸器Y1SB3主軸（工作臺(tái)）停止按鈕X2KM3主軸△運(yùn)行接觸器Y2SB4主軸（工作臺(tái)）啟動(dòng)按鈕X3KM4主軸Y 運(yùn)行接觸器Y3SB5主軸（工作臺(tái)）點(diǎn)動(dòng)按鈕X4KM5主軸制動(dòng)接觸器Y4SB6主軸（工作臺(tái)）變速按鈕X5KM6垂直刀架快移接觸器Y5SB7垂直刀架快移按鈕X6KM7垂直刀架進(jìn)給一速接觸器Y6SB8垂直刀架進(jìn)給停止按鈕X7KM8垂直刀架進(jìn)給二速接觸器Y7SB9垂直刀架進(jìn)給啟動(dòng)按鈕X10KM9垂直刀架進(jìn)給二速接觸器Y10SB10側(cè)刀架快移按鈕X11KM10垂直刀架向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y11SB11側(cè)刀架進(jìn)給停止按鈕X12KM11垂直刀架向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y12SB12側(cè)刀架進(jìn)給啟動(dòng)按鈕X13KM12側(cè)刀架快移接觸器Y13SB13橫梁上升按鈕X14KM13側(cè)刀架進(jìn)給一速接觸器Y14SB14橫梁下降按鈕X15KM14側(cè)刀架進(jìn)給二速接觸器Y15SQ1主軸變速行程開(kāi)關(guān)X16KM15側(cè)刀架進(jìn)給二速接觸器Y16SQ2垂直刀架左限位行程開(kāi)關(guān)X17KM16側(cè)刀架向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y17SQ3側(cè)刀架上限位行程開(kāi)關(guān)X20KM17側(cè)刀架向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y20SQ4橫梁放松行程開(kāi)關(guān)X21KM18橫梁向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y21SQ5橫梁上限位行程開(kāi)關(guān)X22KM19橫梁向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y22SQ6橫梁下限位行程開(kāi)關(guān)X23KA1垂直刀架進(jìn)給離合器Y23SA11垂直刀架一速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X24KA2垂直刀架垂直運(yùn)動(dòng)離合器Y24SA12垂直刀架二速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X25KA3垂直刀架水平制動(dòng)離合器Y25SA21垂直刀架向上運(yùn)動(dòng)十字開(kāi)關(guān)X26KA4垂直刀架垂直制動(dòng)離合器Y26SA22。該P(yáng)LC有40個(gè)輸入點(diǎn)和40個(gè)輸出點(diǎn)，滿足控制要求。 C5112B 立式車床的動(dòng)作流程如圖31 所示:圖 31 立式車床動(dòng)作流程圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)PLC是20世紀(jì)70年代以來(lái)以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗哂袔讉€(gè)突出的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾強(qiáng)；編程簡(jiǎn)單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。b: 工作臺(tái)的啟停、制動(dòng)和點(diǎn)動(dòng),以及變速。f：側(cè)刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。c：垂直刀架快移電動(dòng)機(jī)。 C5112B 立式車床主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)有7 臺(tái),分別是: a: 液壓泵電動(dòng)機(jī)。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（2）配套齊全，功能完善，