【正文】 但是通過上面的分析可知，過切削現(xiàn)象都發(fā)生在過渡形式為縮短型的情況下，因而可以根據(jù)這一原則，來判斷發(fā)生過切削的條件，并據(jù)此設(shè)計(jì)過切削判別程序 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 119 ?c o s39。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 118 A’ D’ C B C’ D B’ A 編程軌跡 刀具中 心軌跡 過切削 部分 發(fā)出報(bào)警程序段 刀具 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 在直線加工時(shí)，可以通過編程矢量與其相對應(yīng)的修正矢量的標(biāo)量積的正負(fù)進(jìn)行判別。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 117 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 1. 直線加工時(shí)的過切判別 如右圖所示，當(dāng)被加工的輪廓是直線段時(shí)，若刀具半徑選用過大，就將產(chǎn)生過切削現(xiàn)象。則計(jì)算出 g、 h點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后輸出直線段 fg、 gh、 hE。則計(jì)算出 d、 e點(diǎn)的坐標(biāo)值，并輸出直線 cd、 de。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 111 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒑统废? 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 112 α 形式 轉(zhuǎn)接 夾角 矢量 刀補(bǔ)建立 （ G42 ） 刀補(bǔ)撤消 （ G42 ） 直線 直線 直線 圓弧 直線 直線 圓弧 直線 過渡 方式 α ≥ 180 o 縮 短 型 90 o ≤ α ＜ 180 o 伸 長 型 α ＜ 90 o 插 入 型 r α r r α α r α α r r α α r r α r α α r α α r α α r 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行過程 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 113 刀 補(bǔ) 進(jìn) 行 （ G42 ） 直線 直線 直線 圓弧 圓弧 直線 圓弧 圓弧 過渡 方式 α ≥ 180 o 縮 短 型 90 o ≤ α ＜ 180 o 伸 長 型 α ＜ 90 o 插 入 型 r α r α r α r α α α α α r α r α r α α r 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 4. 刀具半徑補(bǔ)償?shù)膶?shí)例 ? 讀入 OA， 判斷出是刀補(bǔ)建立，繼續(xù)讀下一段。 ? 插入型： 矢量夾角 α＜ 90o 在兩段 刀具中心軌跡之間插入一段直線的過渡方式。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 107 起刀點(diǎn) 刀補(bǔ)建立 刀補(bǔ)進(jìn)行 刀補(bǔ)撤銷 編程軌跡 刀具中心軌跡 第五節(jié) 刀具半徑補(bǔ)償原理 2. C刀補(bǔ)的轉(zhuǎn)接形式和過渡方式 ? 轉(zhuǎn)接形式 根據(jù)前后兩編程軌跡的不同，刀具中心軌跡的不同連接方法。 這種刀補(bǔ)方法，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的許多要求。加工余量的預(yù)留可通過修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)，而不必為粗、精加工各編制一個(gè)程序。可 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。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 99 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ? 減少系統(tǒng)開發(fā)的工作量 在 CNC系統(tǒng)軟件開發(fā)中 ， 系統(tǒng)內(nèi)核 （ 任務(wù)管理 、 調(diào)度 、 通信機(jī)制 ） 的設(shè)計(jì)開發(fā)的往往是很復(fù)雜的 ， 而且工作量也相當(dāng)大 。從而弱化了模塊間的耦合關(guān)系。 由此可知， CNC系統(tǒng)軟件完全可以在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。 由于中斷級別較多 （ 最多可達(dá) 8級 ） ， 強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)可安排在優(yōu)先級較高的中斷服務(wù)程序中 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 92 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)是將除了初始化程序之外 ， 整個(gè)系統(tǒng)軟件的各個(gè)任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中 ， 然后由中斷管理系統(tǒng) （ 由硬件和軟件組成 ） 對各級中斷服務(wù)程序?qū)嵤┱{(diào)度管理 。 – 實(shí)時(shí)性差 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 90 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 前后臺程序運(yùn)行關(guān)系圖 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 91 前臺程序 故障處理 位置控制 插補(bǔ)運(yùn)算 …… 后臺程序 譯 碼 刀補(bǔ)處理 速度預(yù)處理 輸入 /輸出 顯示 中斷執(zhí)行 循環(huán)執(zhí)行 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 前后臺型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn) – 任務(wù)調(diào)度機(jī)制 : 優(yōu)先搶占調(diào)度和循環(huán)調(diào)度 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 88 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 四 . CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)模式 結(jié)構(gòu)模式 ：指系統(tǒng)軟件的組織管理方式 ， 即系統(tǒng)任務(wù)的劃分方式 、 任務(wù)調(diào)度機(jī)制 、 任務(wù)間的信息交換機(jī)制以及系統(tǒng)集成方法等 。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ， 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 。 主要包括 插補(bǔ)運(yùn)算 、 位置控制 等任務(wù) 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 82 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ⒉ 實(shí)時(shí)性和優(yōu)先搶占調(diào)度機(jī)制 ? （ 1） 實(shí)時(shí)性任務(wù)的定義和分類 ? 實(shí)時(shí)性定義 : 任務(wù)的執(zhí)行有嚴(yán)格時(shí)間要求 （ 任務(wù)必須規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成或響應(yīng) ） ， 否則將導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果錯(cuò)誤或系統(tǒng)故障的特性 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 78 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) ?（ 5） 并發(fā)處理和流水處理 （ 對多資源的系統(tǒng) ） 在多 CPU結(jié)構(gòu)的 CNC系統(tǒng)中 ， 根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度 ， 可采用以下兩種并行處理技術(shù)： – 若任務(wù)間的關(guān)聯(lián)程度不高 ， 則可讓其分別在不同的CPU上同時(shí)執(zhí)行 —— 并發(fā)處理 ； – 若任務(wù)間的關(guān)聯(lián)程度較高 ， 即一個(gè)任務(wù)的輸出是另一個(gè)任務(wù)的輸入 ， 則可采取 流水處理 的方法來實(shí)現(xiàn)并行處理 。 ? “ 資源分時(shí)共享 ” 的技術(shù)關(guān)鍵： 其一：各任務(wù)的優(yōu)先級分配問題 。 – 采用并行處理技術(shù)的目的 ： ? 合理使用和調(diào)配 CNC系統(tǒng)的資源 ? 提高 CNC系統(tǒng)的處理速度 。 同時(shí) ， 這些要求也應(yīng)是 CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn) 。 VX、 VY送給伺服驅(qū)動單元 ， 控制電機(jī)運(yùn)行 ，實(shí)現(xiàn) CNC裝置的軌跡控制 。 經(jīng)插補(bǔ)計(jì)算后的數(shù)據(jù)存放在運(yùn)行緩沖區(qū)中 ， 以供位置控制程序之用 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 64 Pe(200,300) P0 (72,148) X Y G41 G42 P’e P”e R eP? 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 3. 速度預(yù)處理 主要功能是根據(jù)加工程序給定的進(jìn)給速度 ， 計(jì)算在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的合成移動量 ， 供插補(bǔ)程序使用 。 后續(xù)程序（ 如刀補(bǔ)程序 ） 從該緩沖區(qū)組中獲取程序信息進(jìn)行工作 。 char G1； char M0； //以標(biāo)志形式存放 M指令 。 int block_num； //以 BCD碼的形式存放本程序段號 。 – 軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度相對較慢。 本節(jié)將首先介紹系統(tǒng)軟硬件界面的關(guān)系 ，然后從系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流的角度來分析 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程 ， 并從多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性的角度來分析 CNC系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ， 最后介紹一個(gè)典型 CNC裝置系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu) 。 ? 獨(dú)立型 （ Standalone Type） PLC ， 或稱為 “ 通用型 ” PLC 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 48 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 6. 位置控制模塊 ? 位置控制模塊是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分 ，是實(shí)現(xiàn)軌跡控制時(shí) ， CNC裝置與伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接的接口模塊 。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 45 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 5. PLC(Programmable Logic Controller)模塊 ? PLC模塊 ： CNC裝置實(shí)現(xiàn)順序控制的模塊 。這類器件有： E2PROM； FLASH； 帶后備電池的 RAM。 前兩類一般用作外存儲器，其特點(diǎn)是容量大，價(jià)格低。 在 CNC裝置中它用來存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)： – 系統(tǒng)軟件 、 系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)； – 系統(tǒng)的配置參數(shù) (系統(tǒng)所能控制的進(jìn)給軸數(shù) ， 軸的定義 ，系統(tǒng)增益等 )； – 用戶的零件加工程序 。 如果計(jì)算機(jī)主板選用的是 ALLINONE 主板 ， 則此板可省略 。 ? 顯示卡是一個(gè)通用性很強(qiáng)的模塊。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 36 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) ? 系統(tǒng)總線 (母板 )：由一組傳送數(shù)字信息的物理導(dǎo)線組成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的通道： – 數(shù)據(jù)總線 – 地址總線： – 控制總線： ? 工業(yè)用 PC機(jī)的總線母板是獨(dú)立的無源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 33 CNC 系統(tǒng)硬件框圖 1 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 34 I/O設(shè)備 計(jì)算機(jī)主板 顯 示 卡 功能模板 m 功能模板 1 電 子 盤 多功能卡 位置控制板 n 位置控制板 1 PLC模塊 主軸控制模板 機(jī)床 I/O 控制面板 速度控制單元 1 速度控制單元 n 功能驅(qū)動 1 功能驅(qū)動 m … … … … 系 統(tǒng) 總 線（BUS） 標(biāo)準(zhǔn) PC計(jì)算機(jī) CNC裝置 CNC系統(tǒng) 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 1. 計(jì)算機(jī)主板和系統(tǒng)總線 (母板 ) ? 計(jì)算機(jī)主板是 CNC裝置的核心 。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按功能的要求選擇不同的功能模塊 ， 并將其插入控制單元母板上 ， 即可組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的方法 。模塊之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過仲裁器來解決總線爭用問題，通過共公存儲器進(jìn)行交換信息。 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 27 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 下午 3時(shí) 19分 數(shù)控技術(shù) 28 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 一 、 概述 CNC裝置從它的硬件組成結(jié)構(gòu)來看 ， 若按其中含有 CPU的多少來分 ， 可分為 : ? 單機(jī)系統(tǒng) : 整個(gè) CNC裝置只有一個(gè) C