【正文】 除了以上的三種系統(tǒng)，還有： ? 日本的 Mitsubishi（三菱）控制系統(tǒng) ? 美國的 ALLENBRADLEY（ AB）系統(tǒng) ? 西班牙的 FAGOR（發(fā)格）系統(tǒng) ? 美國的 CINCINNATI（辛辛那提）系統(tǒng) ? 日本的 OKUMA（大隈）系統(tǒng) ? 法國的 Num（紐目）系統(tǒng) ? 德國的 Heidenhain（海德漢）系統(tǒng) ? 德國的 DECKEK控制系統(tǒng) ? 意大利的 FIDIA系統(tǒng) ? 德國的 HELLER系統(tǒng)和美國的馬豪數(shù)控系統(tǒng)等。 ? （ 11）空運行和圖形化程序校驗功能，方便加工代碼的編制和檢驗。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)控系統(tǒng)基本原理 ? （ 6）具有小線段連續(xù)高速加工功能（ G64）和準(zhǔn)確定位功能（ G61），加減速控制采用 S曲線加減速。 ? 2． “ 世紀(jì)星 ” 系統(tǒng)功能主要特點如下： ? （ 1）編程語言采用國際通用的 G代碼編程，具有直線、圓弧、螺旋線插補功能，支持程序的旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像、刀具補償、宏程序、子程序調(diào)用、多種坐標(biāo)系設(shè)定等功能。 上一頁 下一頁 返回 ? （ 3）系統(tǒng)配置 （分辨率640 480象素），也可配 TFT彩色液晶顯示器（分辨率 640 480象素），畫面美觀、清晰、直觀。 SINUMERIK 802S/802C/802D采用SIMATIC S7200PLC指令集對系統(tǒng)內(nèi)部 PLC進(jìn)行編程。 上一頁 下一頁 返回 ? 5． SINUMERIK 802系列 ? 20世紀(jì) 90年代后期， SIEMENS公司推出了 SINUMERIK 802系列數(shù)控系統(tǒng)。 上一頁 下一頁 返回 ? 3． SINUMERIK 810/820系列 ? SIEMENS公司于 20世紀(jì) 80年代中期推出，該系列產(chǎn)品分為 M、 T、 G型等。 ? 7． FS21/210系列 ? FS21/210系列是 FANUC公司最新推出的系統(tǒng)，該系統(tǒng)常用的數(shù)控系統(tǒng)型號有 FANUC 21iMA/MB、FANUC 21iTA/TB等。其中， 6M適用于數(shù)控銑、鏜床和加工中心； 6T適用于數(shù)控車床。 ? 7．常用插補法方法：逐點比較法的介紹 下一頁 ? FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹 ? 日本 FANUC公司生產(chǎn)的 CNC產(chǎn)品主要有 FS0、 FSFS FS10/11/1 FS1 FS1 FS1FS21/210等系列。常用的數(shù)控系統(tǒng)型號有：FS0MA/MB/MEA/MC/MF用于加工中心、數(shù)控銑床和鏜床； ? FS0TA/TB/TEA/TC/TF用于數(shù)控車床； ? FS0TTA/TTB/ TTC用于一個主軸雙刀架或兩個主軸雙刀架的四軸數(shù)控車床； ? FS0GA/GB用于數(shù)控磨床； ? FS0用于回轉(zhuǎn)頭壓力機。 ? 5． FS16系列 ? FS16系列是功能上位于 FS15系列和 FS0系列之間的最數(shù)控系統(tǒng)，在作為控制用的 32位復(fù)合指令集計算機 CISC（ Complex Instruction Set Computer）上又增加了32位精減指令集計算機 RISC（ Reduced Instruction Set Computer）。 ? SINUMERIK 3系列數(shù)控系統(tǒng)主要由中央處理單元、存儲器模塊、操作面板接口、外部連接接口、 PLC中央處理單元、 PLC存儲模塊、編程器接口、邏輯模塊及各種輸入 /輸出模塊等組成。 ? 4． SINUMERIK 850/880系列 ? 20世紀(jì) 80年代后期， SIEMENS公司推出了SINUMERIK 850/880系列數(shù)控系統(tǒng)。 ? SINUMERIK 802D是數(shù)字式的數(shù)控系統(tǒng)，可控制最多 4個數(shù)字進(jìn)給軸和一個主軸。 ? （ 2） “ 世紀(jì)星 ” 系統(tǒng)有普及型（ HNC21）和功能型（ HNC22）兩個系列，可配 6個進(jìn)給軸，最大聯(lián)動軸數(shù)為 6軸。 ? （ 6）面板包含標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車、銑床操作按鈕和狀態(tài)指示燈，使用戶操作直觀明了。 ? （ 4）數(shù)控車床支持倒角（直角、圓角）、螺紋切削，螺紋切削具有多頭螺紋加工功能，并可加工變螺距螺紋。具有跟蹤誤差允差設(shè)定與報警功能，數(shù)控系統(tǒng)實時監(jiān)控機床實際坐標(biāo)，對機床的非正常運行狀態(tài)進(jìn)行報警。數(shù)控車床系統(tǒng)支持多種對刀方式（相對刀偏和絕對刀偏），刀補具有圓弧半徑補償，滿足高精度加工的要求。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)控系統(tǒng)的組成與基本原理 ? 計算機數(shù)控系統(tǒng)的組成如 圖 27所示。計算機數(shù)控系統(tǒng)還可以用通訊的方式進(jìn)行信息的交換，這是實現(xiàn) CAD/CAM集成、 FMS和 CIMS的基本技術(shù)。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)控系統(tǒng)的組成與基本原理 ? 4．伺服單元 ? 伺服單元分為主軸伺服和進(jìn)給伺服，分別用來控制主軸電動機和進(jìn)給電動機。 ? 當(dāng) PLC用于控制機床順序動作時，稱為PMC(Programmable Machine Controller)模塊，它在數(shù)控裝置中接收來自操作面板，機床上的各行程開關(guān)，傳感器、按鈕、強電柜里的繼電器以及主軸控制，刀庫控制的有關(guān)信號，經(jīng)處理后輸出去控制相應(yīng)器件的運行。于是，用一種 CNC 系統(tǒng)就可能滿足大部分?jǐn)?shù)控機床 (包括車床、銑床、加工中心、鉆鏜床等 ) 的要求，還能滿足某些別的設(shè)備應(yīng)用。 ? 另外，還可以備有數(shù)控軟件檢查程序，防止輸入非法數(shù)控程序或語句，這將給編程帶來許多方便。 ? 其特點是投資小，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但系統(tǒng)功能受CPU字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等的限制，現(xiàn)已被多機系統(tǒng)的主從結(jié)構(gòu)所替代。 ? 大板式結(jié)構(gòu)的特點是 ： CNC裝置內(nèi)一般都有一塊大板，稱為主板。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ? 如 圖 212所示是單機或主從結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ? 實現(xiàn) CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)計的條件是總線(BUS) 標(biāo)準(zhǔn)化。并根據(jù)其處理結(jié)果，向各功能模塊發(fā)出控制命令，傳送數(shù)據(jù)，使用戶的指令得以執(zhí)行。市場有 VGA卡等 ? 在數(shù)控系統(tǒng)中， CRT顯示是一個非常重要的功能，它是人機交流的重要媒介，它給用戶提供了一個直觀的操作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應(yīng)其操作過程。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ? 4. 電子盤 (存儲模塊 ) ? ① 電子盤存儲內(nèi)容。 特點是只能讀出存放的數(shù)據(jù)，不能隨時修改數(shù)據(jù)。 這類器件有：E2PROM ； FLASH ；帶后備電池的 RAM 。 ? 數(shù)控機床的 “ 順序控制 ” 是指數(shù)控機床運行中，以數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的啟停、換向，刀具的加緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運行等進(jìn)行控制。如 P63圖 219所示。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ? 7. 功能接口模塊 ? 該模塊實現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板，要求用戶向生產(chǎn)廠家定制，無需自己開發(fā)。 如 圖 226所示。在信息處理方面，軟件和硬件在邏輯上是等價的，有些由硬件能完成的工作原則上也能由軟件完成。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 1. 譯碼 ( 解釋 ) ? 譯碼程序的主要功能 是將用文本格式（通常用 ASCII 碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成后續(xù)程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式）。 ? 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放在刀補緩沖區(qū)，以供后續(xù)程序使用。 ? 經(jīng)插補計算后的數(shù)據(jù)存放在運行緩沖區(qū)中，以供位置控制程序之用。如 譯碼、刀補、速度預(yù)處理、插補處理、位置控制 等。 ? “ 資源分時共享 ” 的技術(shù)關(guān)鍵 （ 時間分配原則 ） ： 其一：各任務(wù)何時占用 CPU， 即任務(wù)的優(yōu)先級分配問題 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ?1） 實時性任務(wù)的定義和分類 ? 實時性定義 : 任務(wù)的執(zhí)行有嚴(yán)格時間要求 （ 任務(wù)必須規(guī)定時間內(nèi)完成或響應(yīng) ） ， 否則將導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果錯誤或系統(tǒng)故障的特性 。 ? 在系統(tǒng)設(shè)計時 ， 它們或被安排在背景程序中 ， 或根據(jù)重要性將其設(shè)置成不同的優(yōu)先級 （ 級別較低 ） ， 再由系統(tǒng)調(diào)度程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行合理的調(diào)度 。 ? 結(jié)構(gòu)模式的功能 ：組織和協(xié)調(diào)各個任務(wù)的執(zhí)行 ， 使之滿足一定的時序配合要求和邏輯關(guān)系 ， 以滿足數(shù)控系統(tǒng)的各種控制要求 。 在前臺和后臺程序內(nèi)無優(yōu)先等級、 也無搶占機制。 ?實時性好 。 ?在本模式中，設(shè)計者只須考慮模塊自身功能的實現(xiàn)，然后按規(guī)則掛到實時操作系統(tǒng)上，而模塊間的調(diào)用關(guān)系、信息交換方式等功能都由實時操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，從而弱化了模塊間的耦合關(guān)系。 ? 數(shù)據(jù)處理主要包括 零件程序的輸入、譯碼、刀具補償和處理用緩沖區(qū) 等。通過了這些檢查之后，才可以把該程序段輸入到零件程序存儲器。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? （ 2）控制點的選擇 ? 數(shù)控系統(tǒng)是把刀具作為一個動點加以控制的，但刀具是有幾何形狀的固體，而且還存在一個安裝位置問題，所以要選擇一個控制點，而數(shù)控系統(tǒng)就是要控制這一點的運動。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? 用編譯的方式可以節(jié)省時間，可使加工控制時計算機不致太忙，并可在編譯的同時進(jìn)行語法檢查，但需要占用較大內(nèi)存； ? 用解釋方式，系統(tǒng)在運行用戶程序之前通常也對用戶程序進(jìn)行掃描，進(jìn)行語法檢查，有錯則報警，以免加工到中途再發(fā)現(xiàn)錯誤，造成工件報廢。若是尺寸代碼，將其后的數(shù)字串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并存放于對應(yīng)的規(guī)定區(qū)域，數(shù)字串以空格或字母結(jié)束。 ? 自動刀具半徑 /長度和工件測量功能，需要配備專用的接觸式傳感器及激光測頭和信號接收器?？?避免在 加工中由于刀具半徑的變化 (如由于刀具損壞而換刀等原因 )而重新編程的麻煩。設(shè)置刀具半徑補償值。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? （ 1） B功能刀具半徑補償 上一頁 下一頁 返回 刀具半徑補償?shù)某Ｓ梅椒ǎ? ? B刀補的特點是：刀具中心軌跡的段間連接都是以 圓弧 進(jìn)行的。 特點： 尖角工藝性好 可實現(xiàn)過切自動預(yù)報 (在內(nèi)輪廓加工時 ) ，從而避免產(chǎn)生過切。 ?如圖示 243所示。讓刀具移動來使補償有效，此時刀具中心軌跡始終偏離程序軌跡一個設(shè)定的距離。 ? 減少粗、精加工程序編制的工作量 。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? 在數(shù)控加工中有 3種補償： ? 刀具半徑補償 ? 刀具長度補償 ? 夾具偏置補償。如 圖 239所示為譯碼程序流程圖。 數(shù)據(jù)處理 ? 譯碼過程： ? 在數(shù)控系統(tǒng)中，用戶程序一般都先讀入內(nèi)存存放。而數(shù)控車床則有所不同，經(jīng)常選擇的控制點為安裝刀具的刀架中心，這就造成數(shù)控車床控制始終要有刀具半徑補償和刀具長度補償。 ? 系統(tǒng)運行時從零件程序存儲器中讀取程序進(jìn)行譯碼處理的過程如 圖 238（ a） 所示，紙帶工作方式時的傳送過程如 圖 238（ b） 所示。輸入大都采用中斷方式，系統(tǒng)程序中有中斷服務(wù)程序。 ?在本模式中，系統(tǒng)功能的擴充或修改，只須將編寫好的任務(wù)模塊（模塊程序加上任務(wù)控制塊（ TCB）），掛到實時操作系統(tǒng)上（按要求進(jìn)行編譯）即可。 ?模塊間的關(guān)系復(fù)雜 ， 耦合度大 ， 不利于對系統(tǒng)的維護(hù)和擴充 。 早期的數(shù)控系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu) 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 該模式將數(shù)控系統(tǒng)軟件劃分成兩部分： ? 前臺程序 : 主要完成插補運算 、 位置控制 、 故障診斷等實時性很強的任務(wù) ， 它是一個實時中斷服務(wù)程序 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ② 優(yōu)先搶占調(diào)度機制 ? 多任務(wù)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度方法： ? 循環(huán)調(diào)度法 ? 簡單循環(huán)調(diào)度法 ? 時間片 輪換 調(diào)度法 ? 優(yōu)先調(diào)度法 ? 搶占式優(yōu)先調(diào)度法 ? 非搶占式優(yōu)先調(diào)度法 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 優(yōu)先搶占機制是一種基于實時中斷技術(shù)的任務(wù)調(diào)度機制。 主要包括故障中斷 (急停 ， 機械限位 、 硬件故障等 )、 機床PLC中斷 、 硬件 （ 按鍵 ） 操作中斷 等 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 一般在單機系統(tǒng)中，采用 循環(huán)調(diào)度 和 優(yōu)先級搶占調(diào)度 相結(jié)合來解決時間分配問題。 圖 231 多任務(wù)并行處理關(guān)系 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 比如： P73 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ?（ 2） 基于并行處理的多任務(wù)調(diào)度技術(shù) ? 并行處理定義： ? 系統(tǒng)在 同一時間間隔 或 同一時刻 內(nèi)完成兩個或兩個以上任務(wù)處理的方法 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ?位置控制處理主要進(jìn)行各進(jìn)給軸跟隨誤差（ △ X3 ，△ Y3）的計算，并進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，其輸出為位移速度控制指令（ VX ，VY）。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ?速度處理程序主要完成以下幾步計算 ： ? ⑴計算本段總位移量： ?直線 ：合成位移量 L； ?圓弧 ：總角位移量 α。它主要包括： X、 Y、 Z等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度；主軸轉(zhuǎn)速； G代碼； M代碼；刀具號；子程序處理和循環(huán)調(diào)用