【正文】 ⒌ 能夠進(jìn)行多種語(yǔ)言顯示。 ⒊ 系統(tǒng)的集成度和可靠性高。 插補(bǔ) （ CPU2） 來(lái)自機(jī)床的 控 制 信 號(hào) 輸?shù)綑C(jī)床的 控 制 信 號(hào) 軸控制 （ CPU3） I/O CPU1 CRT （ CPU4） 共 享 存儲(chǔ)器 圖 324 共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖 70 （三）多微處理器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 為了滿足高速化、復(fù)合化、智能化、系統(tǒng)化的要求，現(xiàn)代CNC裝置多采用多微處理器結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是： ⒈ 多微處理器結(jié)構(gòu)多采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有比較好的擴(kuò)展性。由專門的多端口控制邏輯電路解決訪問(wèn)的沖突問(wèn)題。 ⒈ 共享總線結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)各功能模塊插在配有總線插座的機(jī)框內(nèi)，由系統(tǒng)總線把各個(gè)模塊有效地連接在一起。 ⒍ 指令、數(shù)據(jù)的輸入輸出及顯示模塊 它包括零件加工程序、參數(shù)和數(shù)據(jù)，各種操作命令的輸入輸出及顯示所需要的各種接口電路。 ⒋ 存儲(chǔ)器模塊 該模塊為程序和數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)器，或?yàn)楣δ苣K間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的共享存儲(chǔ)器。 ⒉ CNC插補(bǔ)模塊 完成插補(bǔ)前的預(yù)處理，如對(duì)零件加工程序的譯碼、刀具半徑補(bǔ)償、坐標(biāo)位移量計(jì)算、進(jìn)給速度處理等，之后進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，為各個(gè)坐標(biāo)提供位置給定值。 66 二、多微處理器結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)中配置了多個(gè)微處理器，通過(guò)一組公用地址和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連接，每個(gè)微處理器公用存儲(chǔ)器與 I/O 接口，每個(gè)微處理器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作，從而將單微處理器系統(tǒng)中的順序完成的工作轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)微處理器的并行、同時(shí)完成的工作，因此大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的處理速度。 （ 4）正是由于只有一個(gè)微處理器集中控制。 （ 2）微處理器通過(guò)總線與存儲(chǔ)器、輸入輸出控制等各種接口相連，構(gòu)成 CNC裝置。為此要根據(jù)信號(hào)類別及傳輸線質(zhì)量，采取一定措施并限制信號(hào)的傳輸距離。 ⑶ 采用模擬量傳送時(shí)，在 CNC和機(jī)床電氣設(shè)備之間要接入 D/A和 A/D轉(zhuǎn)換電路。接口電路的主要任務(wù)： ⑴ 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。 直流模擬信號(hào)用于進(jìn)給坐標(biāo)軸和主軸的伺服控制或其它接收、發(fā)送模擬量信號(hào)的設(shè)備。 64 6. I/O接口 對(duì) CNC裝置來(lái)說(shuō)，由機(jī)床向 CNC傳送的信號(hào)稱為輸入信號(hào)，由 CNC向機(jī)床傳送的信號(hào)稱為輸出信號(hào)。位置環(huán)主要用于軸進(jìn)給的坐標(biāo)位置控制，包括工作臺(tái)的前后左右移動(dòng)、主軸箱的移動(dòng)及繞某一直線坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。獨(dú)立型 PLC完全獨(dú)立于 CNC裝置，本身具有完備的硬件（ CPU、ROM、 RAM等）和軟件，可以獨(dú)立完成規(guī)定的控制任務(wù)。 PLC有內(nèi)裝型和獨(dú)立型兩種。 63 4. PLC PLC用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電繼電器邏輯控制。 (2) 運(yùn)算的中間結(jié)果存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM中，它可以隨機(jī)讀寫，但斷電后信息隨即消失。 (1) CNC裝置的系統(tǒng)程序存放在只讀存儲(chǔ)器 EPROM中，即使斷電，程序也不會(huì)丟失。 (3)控制線： 其上傳輸?shù)氖枪芾砜偩€的某些控制信號(hào) ， 如數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫控制 、 中斷復(fù)位及各種確認(rèn)信號(hào) ， 采用單向線 。 (1)數(shù)據(jù)線： 這一組線為各部件之間傳輸數(shù)據(jù) ， 線的根數(shù)與傳送的數(shù)據(jù)寬度相等 ， 它總是并行地一次傳送 n位寬度的一個(gè)字 ，采用單向線 。 現(xiàn)在的CNC裝置都采用 64位微處理器芯片 。 為了提高處理速度 ，增強(qiáng)數(shù)控功能 ， 常采用以下措施： ⑴ 采用協(xié)處理器； ⑵ 由硬件完成一部分插補(bǔ)工作； ⑶ 采用帶有微處理器的 PLC和 CRT等智能部件 。單微處理器 CNC裝置組成框圖如下圖所示。而為滿足數(shù)控機(jī)床的高進(jìn)給速度、高 加工精度和實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜功能的要求則采用多微處理器結(jié)構(gòu)。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 從 CNC系統(tǒng)實(shí)用的微機(jī)及結(jié)構(gòu)來(lái) 分， CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩大類。 緩沖寄存區(qū)BS 刀補(bǔ)緩沖區(qū)CS 工作寄存區(qū)AS 輸出寄存區(qū)OS 圖 321 隨后 CPU將 AS中的內(nèi)容送到 OS進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算；同時(shí) CPU又命令把第三段程序讀入 BS，重復(fù)上述處理過(guò)程。 57 2. C刀具補(bǔ)償?shù)?基本設(shè)計(jì)思想 工作寄存區(qū) AS存放正在加工的程序段信息； 刀補(bǔ)緩沖區(qū) CS存放下一個(gè)加工程序段的信息； 緩沖寄存區(qū) BS存放再下一個(gè)加工程序段的信息； 輸出寄存區(qū) OS存放進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制信息； 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，第一段程序首先被讀入 BS ，算出其編程軌跡后送入 CS暫存； 第二段程序讀入 BS ，算出其編程軌跡，修正CS中的第一段編程軌跡。 C功能刀具補(bǔ)償是為解決這一問(wèn)題提出的。 56 （二） C刀具半徑補(bǔ)償 1. 基本概念 采用直線或圓弧過(guò)渡， 直接由數(shù)控系統(tǒng)求出刀具中心軌跡交點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償方法稱為 C功能刀具補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱 C刀補(bǔ)。 對(duì)于圓弧而言，刀具補(bǔ)償后的刀具中心軌跡是一個(gè)與圓弧同心的一段圓弧。點(diǎn)的坐標(biāo) , 求出 B39。ee39。和 A點(diǎn)的坐標(biāo) , 求出 A39。 1. 直線刀具補(bǔ)償計(jì)算 對(duì)直線而言 ， 刀具補(bǔ)償后的軌跡是與原直線平行的直線 ， 只需要計(jì)算出刀具中心軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值 。 刀具半徑補(bǔ)償分 B功能刀補(bǔ)與 C功能刀補(bǔ) 。 53 三 、 刀具半徑補(bǔ)償算法 刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算：根據(jù)零件尺寸和刀具半徑值計(jì)算出刀具中心軌跡 。 刀具補(bǔ)償一般分為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償 。 O B(X i +1 ,Y i+1 ) A(X i ,Y i ) G Δ Y Y X ? M H ?? Δ X 圖 318 圓弧插補(bǔ)原理圖 ?i 22121)XX(RYY)YY(fc o sfXiiiiiii????????????? ?? = ?i+ ?? /2 52 167。 以弦線逼近圓弧 ， 就是以輪廓步長(zhǎng)為圓弧上相鄰兩個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)之間的弦長(zhǎng) ， 由前一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)和輪廓步長(zhǎng) ， 計(jì)算后一插補(bǔ)點(diǎn) ， 實(shí)質(zhì)上是求后一插補(bǔ)點(diǎn)到前一插補(bǔ)點(diǎn)兩個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給量 ΔX, ΔY。 二、 數(shù)據(jù)采樣法 插補(bǔ) 49 (一 ) 兩軸聯(lián)動(dòng)直線插補(bǔ)原理 設(shè)要加工圖 317所示直線 OE，起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn) O(0, 0)，終點(diǎn)為 E(Xe, Ye)，直線與 X軸夾角為，則有 E(Xe, Ye) ? A ?X ?Y O X Y 圖 317 直線插補(bǔ)原理圖 eeXYtg ????211tgc o s??XtgxXYYc o sfXee ??????????式中 f為已計(jì)算出的一次插補(bǔ)進(jìn)給量。 采樣是指由時(shí)間上連續(xù)信號(hào)取出不連續(xù)信號(hào)，對(duì)時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)進(jìn)行采樣，就是通過(guò)一個(gè)采樣開(kāi)關(guān) K后，在采樣開(kāi)關(guān)的輸出端形成一連串的脈沖信號(hào)。每經(jīng)過(guò)一個(gè)插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，算出下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)。若用二進(jìn)制計(jì)算，起點(diǎn)坐標(biāo) A（ 000， 101），終點(diǎn)坐標(biāo) B（ 101， 000），試用 DDA法對(duì)此圓弧進(jìn)行插補(bǔ)。 而在圓弧插補(bǔ)時(shí) , 寄存器中存的是 X、 Y坐標(biāo)的瞬時(shí)值 , 所以當(dāng)寄存器中有溢出時(shí) , 需要及時(shí)修正寄存器中的 Xi 和 Yi值。圓的方程為： 022222????dtdYYdtdXXRYX求導(dǎo)得：XvdtdXYvdtdYYXdtdXdtdY????，式中：/由上式得 : ikXdtdYikYdtdX ??? ,式中： k— 常數(shù)。 試采用 DDA法對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ) 。 35 例 3