【正文】 特點(diǎn)： 尖角工藝性好 可實(shí)現(xiàn)過切自動預(yù)報(bào) (在內(nèi)輪廓加工時(shí) ) ，從而避免產(chǎn)生過切。因此現(xiàn)在用得較少，而用得較多的是 C刀補(bǔ)。 ? 在內(nèi)輪廓尖角加工時(shí)，由于 C”點(diǎn)不易求得 (受計(jì)算能力的限制 )編程人員必須在零件輪廓中插入一個(gè)半徑大于刀具半徑的園弧，這樣才能避免產(chǎn)生過切。 ?如圖示 243所示。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? （ 1） B功能刀具半徑補(bǔ)償 上一頁 下一頁 返回 刀具半徑補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ǎ? ? B刀補(bǔ)的特點(diǎn)是：刀具中心軌跡的段間連接都是以 圓弧 進(jìn)行的。 G40的使用一定要等刀具完全切削完畢并安全地退出工件以后才能執(zhí)行 G40命令來取消補(bǔ)償。用 G40正確地取消半徑補(bǔ)償。讓刀具移動來使補(bǔ)償有效，此時(shí)刀具中心軌跡始終偏離程序軌跡一個(gè)設(shè)定的距離。設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值。如 圖 240所示。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。 ? 減少粗、精加工程序編制的工作量 ?？?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。 ? 刀具半徑補(bǔ)償?shù)氖褂檬峭ㄟ^指令 G4 G4G40來執(zhí)行的，分別為左刀補(bǔ)、右刀補(bǔ)、刀補(bǔ)取消。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? 1．刀具半徑補(bǔ)償 ? 什么是刀具半徑補(bǔ)償 (Tool Radius Compensation offset)？ ? 是使刀具在所選的平面內(nèi)向左或向右偏置一個(gè)半徑值，編程時(shí)只需按零件輪廓編程，不需要計(jì)算刀具中心運(yùn)動軌跡，從而方便、簡化計(jì)算和程序編程。 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(bǔ)償： ? 刀具半徑補(bǔ)償 ? 刀具長度補(bǔ)償 ? 夾具偏置補(bǔ)償。 ? 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。刀具半徑和長度可以用普通的量具手工測量，也可用專門的刀具測量儀測量。 ? 常見的譯碼處理主要有： 增量編程譯碼、工件坐標(biāo)系下的編程譯碼、公英制編程譯碼和極坐標(biāo)譯碼等。如 圖 239所示為譯碼程序流程圖。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。譯碼程序讀進(jìn)地址字符，根據(jù)不同的字母做不同的處理。譯碼程序?qū)?nèi)存中的用戶程序進(jìn)行譯碼。 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。 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(shí)間，可使加工控制時(shí)計(jì)算機(jī)不致太忙，并可在編譯的同時(shí)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(yùn)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(cuò)則報(bào)警，以免加工到中途再發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，造成工件報(bào)廢。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ?2．譯碼 ? 譯碼概念： 譯碼是以程序段為單位處理用戶加工程序，將其中的輪廓信息、加工速度和輔助功能信息，翻譯成便于計(jì)算機(jī)處理的信息格式，存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? （ 3）按機(jī)床坐標(biāo)系譯碼與計(jì)算 ? 每臺機(jī)床都有固有的坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系稱為機(jī)床坐標(biāo)系，機(jī)床的控制，即譯碼、數(shù)據(jù)處理、位置控制都是以機(jī)床坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的。而數(shù)控車床則有所不同，經(jīng)常選擇的控制點(diǎn)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(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。 上一頁 下一頁 返回 數(shù)據(jù)處理 ? （ 2）控制點(diǎn)的選擇 ? 數(shù)控系統(tǒng)是把刀具作為一個(gè)動點(diǎn)加以控制的，但刀具是有幾何形狀的固體，而且還存在一個(gè)安裝位置問題，所以要選擇一個(gè)控制點(diǎn)，而數(shù)控系統(tǒng)就是要控制這一點(diǎn)的運(yùn)動。根據(jù)這一準(zhǔn)則，譯碼時(shí)就可以完整地知道一條曲線的全部信息。但有時(shí)在工作中還允許用 MDI鍵盤輸入修正程序段。 ? 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(shí)的傳送過程如 圖 238（ b） 所示。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。上述檢查都通過后才把輸入的字符存入零件程序緩沖區(qū)。 ? 先進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，檢查讀入字符的正確性；再進(jìn)行語句的檢查，即檢查該字符是不是程序字的信息。輸入大都采用中斷方式，系統(tǒng)程序中有中斷服務(wù)程序。 ? 數(shù)據(jù)處理主要包括 零件程序的輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償和處理用緩沖區(qū) 等。 內(nèi)容小結(jié) 數(shù)控 裝置軟件和硬件的功能界面 數(shù)控 裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 數(shù)控 裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 數(shù)控 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)模式 數(shù)據(jù)處理 ? 用戶輸入的零件加工程序，插補(bǔ)程序是不能直接應(yīng)用的，必須先由數(shù)據(jù)處理程序模塊對用戶程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出插補(bǔ)程序所需要的數(shù)據(jù)信息和控制信息。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn)： ? ⑶ 減少系統(tǒng)開發(fā)的工作量 ?在數(shù)控系統(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。 ?在本模式中，系統(tǒng)功能的擴(kuò)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上（按要求進(jìn)行編譯）即可。 ?在本模式中，設(shè)計(jì)者只須考慮模塊自身功能的實(shí)現(xiàn)，然后按規(guī)則掛到實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，從而弱化了模塊間的耦合關(guān)系。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 圖 236 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 軟件結(jié)構(gòu)圖 RTOS 模塊（任務(wù)）1 模塊（任務(wù)）2 模塊（任務(wù)）? …… 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn)： ? ⑴ 弱化功能模塊間的耦合關(guān)系 ?數(shù)控系統(tǒng)各功能模塊之間在邏輯上存在著耦合關(guān)系，在時(shí)間上存在著時(shí)序配合關(guān)系。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ RTOS， Real Time Operating System）是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，它除了具有通用操作系統(tǒng)的功能外， 還具有任務(wù)管理、多種實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制（如優(yōu)先級搶占調(diào)度、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度等）、任務(wù)間的通信機(jī)制（如郵箱、消息隊(duì)列、信號燈等）等功能 。 ?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(kuò)充 。 ?實(shí)時(shí)性好 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 圖 235 中斷型軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 初始化 中斷管理系統(tǒng)（硬件 + 軟件） 0級中斷服務(wù)程序 級中斷服務(wù)程序 級中斷服務(wù)程序 級中斷服務(wù)程序 …… 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 中斷型 結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)： ?任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度 。 ? 整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷管理系統(tǒng)。 早期的數(shù)控系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu) 。 在前臺和后臺程序內(nèi)無優(yōu)先等級、 也無搶占機(jī)制。 ? 前臺和后臺程序之間以及內(nèi)部各子任務(wù)之間的 信息交換通過緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 圖 234 前后臺程序運(yùn)行關(guān)系圖 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 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(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)度和順序調(diào)度 。 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(bǔ)運(yùn)算 、 位置控制 、 故障診斷等實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的任務(wù) ， 它是一個(gè)實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序 。 ? 結(jié)構(gòu)模式的功能 ：組織和協(xié)調(diào)各個(gè)任務(wù)的執(zhí)行 ， 使之滿足一定的時(shí)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 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控系統(tǒng)中采用的任務(wù)調(diào)度機(jī)制共有三種： ?搶占式優(yōu)先調(diào)度； ?時(shí)間片輪換調(diào)度； ?非搶占式優(yōu)先調(diào)度 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 優(yōu)先調(diào)度機(jī)制的兩個(gè)功能： ?優(yōu)先調(diào)度： 在 CPU空閑時(shí) ， 當(dāng)同時(shí)有多個(gè)任務(wù)請求執(zhí)行時(shí) ， 優(yōu)先級高的任務(wù)將優(yōu)先得到滿足 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ② 優(yōu)先搶占調(diào)度機(jī)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(shí)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(jī)制是一種基于實(shí)時(shí)中斷技術(shù)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制。 ? 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 。 在任務(wù)的執(zhí)行過程中 ， 除系統(tǒng)故障外 ， 不允許被其它任何任務(wù)中斷 。 主要包括 插補(bǔ)運(yùn)算 、 位置控制 等任務(wù) 。 主要包括故障中斷 (急停 ， 機(jī)械限位 、 硬件故障等 )、 機(jī)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) ? ?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 。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 流水處理技術(shù)示意圖 1 2 3 1 2 3 2t t 空間 時(shí)間 順序處理 輸出 輸出 CPU1 時(shí)間 t+△ t t 空間 1 1 1 3 3 3 2 2 2 輸出 輸出 輸出 CPU1 CPU2 CPU3 并行處理 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 由圖可以看出： ? 采用流水處理方式可以大大縮短了輸出的時(shí)間間隔； ? 在任何一個(gè)時(shí)刻（起點(diǎn)、終點(diǎn)除外），均有兩個(gè)或兩個(gè)以上的任務(wù)在并發(fā)處理； 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 并發(fā)處理和流水處理的特征： ?在任何時(shí)刻 （ 流水處理除開始和結(jié)束外 ） 均有兩個(gè)或兩個(gè)以上的任務(wù)在并發(fā)執(zhí)行 。 ?因此 ， 資源分時(shí)共享的并行處理只具有宏觀上的意義 ， 即從微觀上來看 ， 各個(gè)任務(wù)還是逐一執(zhí)行的 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? ② 并發(fā)處理和流水處理（對多機(jī)系統(tǒng)） 在多 CPU結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(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。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 一般在單機(jī)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(shí)間分配問題。 ? “ 資源分時(shí)共享 ” 的技術(shù)關(guān)鍵 （ 時(shí)間分配原則 ） ： 其一：各任務(wù)何時(shí)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 資源分時(shí)共享（對單機(jī)系統(tǒng)） ? 在單 CPU結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)中，可采用 “ 資源分時(shí)共享 ” 并行處理技術(shù)。 ? 提高 CNC系統(tǒng)的處理速度 。 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(shí)間間隔 或 同一時(shí)刻 內(nèi)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)處理的方法 。如 譯碼、刀補(bǔ)、速度預(yù)處理、插補(bǔ)處理、位置控制 等。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的特點(diǎn) ? ?（ 1）數(shù)控系統(tǒng)的多任務(wù)性 ?“ 任務(wù) ” 定義： 可并行執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程 。這一步在有些系統(tǒng)中是采用硬件來實(shí)現(xiàn)的。 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(jì)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）。 ? 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。 L α 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ?4. 插補(bǔ)處理 ? 插補(bǔ)的概念：根據(jù)給定的信息，在理想輪廓（或軌跡）上的已知兩點(diǎn)之間，確定一些中間點(diǎn)的方法。 ? ⑵計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的合成進(jìn)給量： ? ΔL= FΔt/60 （ μm） 式中： F進(jìn)給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)周期（ ms） ? 經(jīng)速度預(yù)處理程序轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放在插補(bǔ)緩沖區(qū)，以供插補(bǔ)程序使用。 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(jì)算 ： ? ⑴計(jì)算本段總位移量： ?直線 ：合成位移量