【正文】 只能作直線進給和圓弧進給，其指令為G01和G02/G03。每次插補計算結束，CNC裝置向各坐標軸驅動裝置發(fā)出一個脈沖，驅動步進電機帶動機床移動部件運動。脈沖增量插補的插補速度與進給速度密切相關，還受到步進電機最高運行頻率的限制。這種算法的特點是：運算直觀，插補誤差小于一個脈沖當量，輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖的速度變化小，調節(jié)方便。目前所使用的CNC系統(tǒng)中，大多采用這類插補方法。根據(jù)編程的速度將輪廓曲線分割為插補采樣周期的進給段即輪廓步長，用弦線和割線逼近輪廓軌跡。這類插補算法有數(shù)字積分法、二階近似插補法、時間分割法等。(3) 數(shù)控特種加工及其他類型機床這類數(shù)控機床如數(shù)控線切割機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控三坐標測量機、數(shù)控電火花加工機床等。圖11是開環(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)控機床可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機械傳動鏈的誤差無法得到消除或校正，因此它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低。這些指標具體包括CPU性能、分辨率、進給速度、伺服性能、通信功能、聯(lián)動軸數(shù)等。(3) 高級型數(shù)控機床　這類數(shù)控機床通常為高檔數(shù)控機床，一般采用32位或64位CPU，并采用精簡指令集RISC作為中央處理單元， μm，進給速度為15～100 m/min，采用數(shù)字化交流伺服電機驅動，聯(lián)動軸數(shù)在五軸以上，有三維動態(tài)圖形顯示功能。 數(shù)控機床的特點 數(shù)控機床的脈沖當量小，位置分辨率高。在正常加工過程中，操作者只要進行極為簡單的操作，即可完成零件的自動加工，不需要進行繁雜的重復性手工操作，操作者的勞動強度可大為減少。數(shù)控機床更換被加工零件時一般都不需要重新調整。特別是數(shù)控機床的加工精度穩(wěn)定，減少了廢品，降低了生產成本；此外，數(shù)控機床還可一機多用，節(jié)省廠房面積和投資。介紹了數(shù)控機床的基本組成和工作原理。介紹了數(shù)控機床擁有加工精度高，機床柔性高，自動化程度高、勞動強度低，生產率高，經(jīng)濟效益良好，有利于現(xiàn)代化管理等特點。只要改變CNC 系統(tǒng)的控制軟件就能實現(xiàn)一種全新的控制方式。CNC控制器由數(shù)控系統(tǒng)硬件、軟件構成的專用計算機與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)和能同時控制(聯(lián)動)的軸數(shù)是其主要性能之一?？刂戚S數(shù)越多，特別是同時控制的軸數(shù)越多，要求CNC 系統(tǒng)的功能就越強，同時CNC 系統(tǒng)就越復雜，編制程序也越困難。3) 插補功能CNC 系統(tǒng)是通過軟件插補來實現(xiàn)刀具運動軌跡控制的。4) 進給功能根據(jù)加工工藝要求，CNC 系統(tǒng)的進給功能用F 指令代碼直接指定數(shù)控機床加工的進給速度。(2) 同步進給速度。操作面板上設置了進給倍率開關，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?！，F(xiàn)代數(shù)控機床一般用PLC 控制。補償功能主要有以下幾種。(2) 絲杠的螺距誤差補償、反向間隙補償和熱變形補償。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，以減少停機時間，CNC 系統(tǒng)中設置了各種診斷程序。11) 通信功能為了適應柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計算機集成制造系統(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單表示的幾何尺寸就能自動地計算出全部交點、切點和圓心坐標，生成加工程序。2. CNC系統(tǒng)的一般工作過程1) 輸入輸入CNC控制器的通常有零件加工程序、機床參數(shù)和刀具補償參數(shù)。存儲方式是將整個零件程序一次全部輸入到CNC系統(tǒng)內部存儲器中，加工時再從存儲器中把一個一個程序調出，該方式應用較多。3) 刀具補償?shù)毒哐a償包括刀具半徑補償和刀具長度補償。刀具補償包括 B 機能和C 機能刀具補償功能。有的數(shù)控機床的CNC 系統(tǒng)軟件的自動加速和減速也放在這里。插補在每個規(guī)定的周期(插補周期)內進行一次，即在每個周期內，按指令進給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段，通常經(jīng)過若干個插補周期后，插補完一個程序段的加工，也就完成了從程序段起點到終點的“數(shù)據(jù)點密化”工作。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調整、坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償?shù)?，以提高機床的定位精度。通常有零件程序的顯示、參數(shù)的顯示、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警信息顯示等。它一般以順序控制為主，回路調節(jié)為輔，能夠完成邏輯、順序、計時、計數(shù)和算術運算等功能，既能控制開關量，也能控制模擬量。(1) 控制規(guī)模不斷擴大，單臺PLC 可控制成千乃至上萬個點，多臺PLC 進行同位鏈接可控制數(shù)萬個點。(4) 編程容量增大，從幾KB 增大到幾十KB，甚至上百KB。目前，為了適應不同的需要，進一步擴大PLC 在工業(yè)自動化領域的應用范圍，PLC 正朝著兩個方向發(fā)展。. PLC的基本功能在數(shù)控機床出現(xiàn)以前，順序控制技術在工業(yè)生產中已經(jīng)得到廣泛應用。RLC 是將繼電器、接觸器、按鈕、開關等機電式控制器件用導線連接而成的以實現(xiàn)規(guī)定的順序控制功能的電路。由于RLC 存在上述缺點，因此只能用于一般的工業(yè)設備和數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床等控制邏輯較為簡單的數(shù)控機床。PLC具有與計算機類似的一些功能器件和單元，包括CPU、用于存儲系統(tǒng)控制程序和用戶程序的存儲器、與外部設備進行數(shù)據(jù)通信的接口及工作電源等。圖 PLC 系統(tǒng)的基本功能結構框圖(2) 具有面向用戶的指令和專用于存儲用戶程序的存儲器。梯形圖形象直觀，工作原理易于理解和掌握。(6) PLC結構緊湊、體積小，容易裝入機床內部或電氣箱內，便于實現(xiàn)數(shù)控機床的機電一體化。對于車削中心、加工中心、FMC、FMS 等機械運動復雜，自動化程度高的加工設備和生產制造系統(tǒng)，PLC 則是不可缺少的控制裝置?？偩€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。它包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。因此一般在產品樣本中所列的存儲器型號和容量，均是指用戶程序存儲器。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、消抖動回路、多級濾波等措施。PLC 配有開關式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來對PLC 的內部電路供電。編程器分簡易型和智能型兩種。b. 可編程控制器的編程方法由于可編程控制器的硬件結構不同，功能也不盡相同，因此程序的表達方法 ( 即編程方法 ) 也不同。梯形圖的結構是：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 ( 或稱接點、觸點 ) 、線圈 ( 或稱繼電器線圈 ) 、功能塊 ( 功能指令，圖中沒畫 ) 等構成一個網(wǎng)絡 ( 即一條或幾條支路 ) 或多個網(wǎng)絡，一個網(wǎng)絡稱為一個“梯級” (Rung) 。圖中的線圈不是實際繼電器線圈，而是可編程控制器存儲器的某一位，或稱軟繼電器。用指令語句編程時，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，有時先用梯形圖表達，然后寫成相應的指令語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_關量信號、模擬量信號、交流信號外，還需要完成與上位機或下位機的信息交換。這是可編程控制器的基本工作方式。每掃描一次， CPU 進行輸入點的狀態(tài)采集、用戶程序的邏輯解算、相應輸出狀態(tài)的更新和 I/O 執(zhí)行。當完成自檢后， CPU 又從存儲器的 0000H 地址重新開始掃描運行。程序執(zhí)行總是按先左后右、先上后下的步驟對每條指令進行掃描，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狀態(tài)在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存電路，再驅動輸出線圈，這時的輸出是實際工作的輸出。 程序存儲器容量的大小決定存儲用戶程序的步數(shù)或語句條數(shù)的多少。而大型數(shù)控機床，F(xiàn)MC、FMS、FA 則需要采用中型或大型PLC。PLC 與機床(簡稱MT)之間則通過CNC I/O 接口電路實現(xiàn)信號傳送。(2) 內裝型PLC 的性能指標(如：I/O 點數(shù)，程序最大步數(shù)，每步執(zhí)行時間、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) 獨立型PLC獨立型PLC 又稱通用型PLC。(1) 獨立型PLC 具有如下基本的功能結構：CPU 及其控制電路、系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器、I/O接口電路、與編程機等外部設備通信的接口和電源等()。有的獨立型PLC 還可通過多個遠程終端連接器構成有大量輸入/輸出點的網(wǎng)絡，以實現(xiàn)大范圍的集中控制。國內已引進應用的獨立型PLC 有：SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列產品，AB公司的PLC 系列產品，F(xiàn)ANUC公司的PMC—J 等。存儲器容量視機床的復雜程度而定，一般，數(shù)控車床約1000步，小型加工中心約1500步，復雜、型的加工中心約5000步。西門子公司的SINUMERIK 3T/3M要配用西門子公司的S5130W(B)型PLC等等。根據(jù)這個原則可以制作PLC的輸入和輸出地址表。，把順序程序寫入到EPROM中。，如果認為程序無誤，則機床的控制程序的設計就完成了，如果程序有誤，則應該修改程序后，再從第7步開始重復調試。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、時間繼電器，由于控制觸點多，電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。用PLC 對系統(tǒng)進行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好地實現(xiàn)了原工藝要求，簡化了線路，提高了可靠性和機床的運行率。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。在應用軟件中，應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以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。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)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產過程成為可能。 C5112B立式車床運行機構簡介C5112B 立式車床電氣系統(tǒng)采用的是常規(guī)繼電控制系統(tǒng),因而線路復雜、故障率高、維修困難。b：工作臺(主軸) 電動機。刀架進給運動采用雙速電動機。g：橫梁升降電動機。d: 刀架上下、左右運動(垂直刀架、側刀架) 。選擇PLC機型時應留有一定的余量以便滿足今后生產的發(fā)展或工藝的改進。表31 　輸入、輸出信號及其地址編號表輸入信號輸出信號名稱功能編號名稱功能編號SB1總停與油泵停止按鈕X0KM1油泵啟動接觸器Y0SB2油泵啟動按鈕X1KM2主軸工作接觸器Y1SB3主軸（工作臺）停止按鈕X2KM3主軸△運行接觸器Y2SB4主軸（工作臺）啟動按鈕X3KM4主軸Y 運行接觸器Y3SB5主軸（工作臺）點動按鈕X4KM5主軸制動接觸器Y4SB6主軸（工作臺）變速按鈕X5KM6垂直刀架快移接觸器Y5SB7垂直刀架快移按鈕X6KM7垂直刀架進給一速接觸器Y6SB8垂直刀架進給停止按鈕X7KM8垂直刀架進給二速接觸器Y7SB9垂直刀架進給啟動按鈕X10KM9垂直刀架進給二速接觸器Y10SB10側刀架快移按鈕X11KM10垂直刀架向上運動接觸器Y11SB11側刀架進給停止按鈕X12KM11垂直刀架向下運動接觸器Y12SB12側刀架進給啟動按鈕X13KM12側刀架快移接觸器Y13SB13橫梁上升按鈕X14KM13側刀架進給一速接觸器Y14SB14橫梁下降按鈕X15KM14側刀架進給二速接觸器Y15SQ1主軸變速行程開關X16KM15側刀架進給二速接觸器Y16SQ2垂直刀架左限位行程開關X17KM16側刀架向上運動接觸器Y17SQ3側刀架上限位行程開關X20KM17側刀架向下運動接觸器Y20SQ4橫梁放松行程開關X21KM18橫梁向上運動接觸器Y21SQ5橫梁上限位行程開關X22KM19橫梁向下運動接觸器Y22SQ6橫梁下限位行程開關X23KA1垂直刀架進給離合器Y23SA11垂直刀架一速轉換開關X24KA2垂直刀架垂直運動離合器Y24SA12垂直刀架二速轉換開關X25KA3垂直刀架水平制動離合器Y25SA21垂直刀架向上運動十字開關X26KA4垂直刀架垂直制動離合器Y26SA22。該PLC有40個輸入點和40個輸出點，滿足控制要求。 C5112B 立式車床的動作流程如圖31 所示:圖 31 立式車床動作流程圖 PLC 控制系統(tǒng)的設計 硬件設計PLC是20世紀70年代以來以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制，被廣泛應用于各個領域，因為它具有幾個突出的特點：可靠性高，抗干擾強；編程簡單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質量輕，功耗低。b: 工作臺的啟停、制動和點動,以及變速。f：側刀架進給電動機。c：垂直刀架快移電動機。 C5112B 立式車床主拖動電動機有7 臺,分別是: a: 液壓泵電動機。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產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、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(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，