【正文】 如在文中涉及抄襲或剽竊行為，本人愿承擔(dān)由此而造成的一切后果及責(zé)任。 畢業(yè)論文 商丘科 技職業(yè)學(xué)院 19 誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在老師的指導(dǎo)下，由我本人獨(dú)立完成。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。 機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控 機(jī)床數(shù)控原理 與系統(tǒng) 微機(jī)數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用與維修 本論文是在賈磊來(lái)時(shí)的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下已完成，從課題的選擇，都有很多的感受每一次的修改都改進(jìn)了我的學(xué)習(xí)的收獲， 這也預(yù)示著我在大學(xué)生涯也告一段落。 可重組制造系統(tǒng) 隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度 的加快，專用機(jī)床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)及其閉環(huán)控制就是簡(jiǎn)單的應(yīng)用案例。 （ 2） 普及型數(shù)控系統(tǒng) 通常稱之為全功能數(shù)控系統(tǒng)，這類數(shù)控系統(tǒng)功能較多，但不追求過(guò)多，以實(shí)用為準(zhǔn)。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不 能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲 畢業(yè)論文 商丘科 技職業(yè)學(xué)院 14 得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。 MCX314A 芯片內(nèi)部含有高速高精度的直線和圓弧插補(bǔ)功能。當(dāng)然，單軸運(yùn)動(dòng)就不 存在插補(bǔ)問(wèn)題。但是這意味著要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中不現(xiàn)實(shí)。不同的軟件結(jié)構(gòu)，對(duì)各任務(wù)的安排方式也不同，管理方式也不同。為此，在 CNC 軟件設(shè)計(jì)中，常采用資源分時(shí)共享并行處理和資源重疊流水并行處理技術(shù)。管理程序還要對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。 CNC 系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時(shí)控制方式，所以，插補(bǔ)運(yùn)算的 快慢直接影響機(jī)床的進(jìn)給速度，因此應(yīng)該盡可能地縮短運(yùn)算時(shí)間，這是編制插補(bǔ)運(yùn)算程序的關(guān)鍵。 （ 1）輸入程序 （ 2）譯碼程序 （ 3） 數(shù)據(jù)處理程序 2．插補(bǔ)計(jì)算程序 CNC 系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)等進(jìn)行運(yùn)算。下面分別敘述它們的作用。 (5)與單微處理器結(jié)構(gòu) CNC 裝置相比，多微處理器結(jié)構(gòu) CNC 裝置具有更好的適 合 性 和擴(kuò)展性。CNC 裝置采用以總線為中心的計(jì) 算機(jī)結(jié)構(gòu)，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC 裝置各模塊之間的互連和通信除了采用共享總線結(jié)構(gòu)外，還采用共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。 多微處理器結(jié)構(gòu)如圖 3—9所示。緊耦合結(jié)構(gòu)，各微處理器構(gòu)成處理部件，處理部件之間采用緊耦合方式，有集中的操作 系統(tǒng)，共享資源；松耦合結(jié)構(gòu)，由各微處理器構(gòu)成功能模塊，它們之間采用松耦合方式，有多重操作系統(tǒng)，可以有效地實(shí)現(xiàn)并行處理。由于只有一個(gè)微處理器，因此多采用集中控制、分時(shí)處理的方式完成數(shù)控的各項(xiàng)功能。 2單微處理器和多微處理器的結(jié)構(gòu) 單微處理器結(jié)構(gòu) CNC 裝置采用以總線為中心的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，微處理器通過(guò)總線與存儲(chǔ)器、 PLC、位置 控制器及各種接口相連。這種結(jié) 構(gòu)類似于微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。 數(shù)控裝置是數(shù) 控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來(lái)控制各種數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)具有以下基本特征： —— 可互換性，構(gòu)成系統(tǒng)的各硬件模塊、功能軟件的選用不受單一供應(yīng)商的控制，可根據(jù)功能、可靠性、性能要求相互替換，不影響系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)運(yùn)行； —— 可伸縮性， CNC 系統(tǒng)的功能、規(guī)?？梢造`活設(shè)置，方便修改。 CNC 系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入裝置、輸出裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（ CNC 裝置）、可編程邏輯控制器（ PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給（伺服）驅(qū)動(dòng)裝置（包括檢測(cè)裝置）等組成。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用 PLC 代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠 性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ Computerized numerical control,簡(jiǎn)稱 CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（ 1970年～現(xiàn)在） 1971年， 美國(guó)英特爾公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件－－運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（ MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱 CPU）。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具 相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。目前市場(chǎng)上已不到普通的數(shù)控（ NC）機(jī)床，取而代之的是計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床。 采用數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是采用儲(chǔ)備程序的專用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)部分基本數(shù)控功能的數(shù)控系統(tǒng)。 1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 CNC 系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 畢業(yè)論文 商丘科 技職業(yè)學(xué)院 6 一、數(shù)控系統(tǒng)的概述 1. 數(shù)控系統(tǒng)的概念 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱，英文名稱為 Numerical Control System，早期是由硬件電路構(gòu)成的稱為硬件數(shù)控（ Hard NC）， 1970年代以后，硬件電路元件逐步由專用的計(jì)算機(jī)代替稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。 CNC 系統(tǒng)的核心是 CNC 裝置?？刂葡到y(tǒng)的大?。ㄓ布蜍浖K），可根據(jù)具體應(yīng)用增減； —— 可移植性，系統(tǒng)的功能軟件與設(shè)備無(wú)關(guān) ，各種功能模塊運(yùn)行于不同的控 畢業(yè)論文 商丘科 技職業(yè)學(xué)院 7 制系統(tǒng)內(nèi)，即能運(yùn)行于不同供應(yīng)商提供的硬件平臺(tái)上； —— 可擴(kuò)展性， CNC 用戶或二次開(kāi)發(fā)者能有效地將自己的軟件集成到 NC 系統(tǒng)中，形成自己的專用系統(tǒng)，功能的增減只需功能模塊的裝卸； —— 可互換性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口，通信和交互機(jī)制，使不同功能模塊能以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口運(yùn)行于系統(tǒng)平臺(tái)之上，并獲得平等的相互操作能力，協(xié)調(diào)工作。 數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按 CNC 裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模塊（小板）結(jié)構(gòu)；按 CNC 裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)；按 CNC 裝置中微處理器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。 模塊化結(jié)構(gòu)的 CNC 裝置，是將整個(gè) CNC 裝置按功能劃分為若干個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊的硬件按模塊化方法設(shè)計(jì)成尺寸相