【正文】 G06 0 ：無該指令； 1 ：有該指令00 ： G40 ；11 ： G4001 ： G41 ；10 ； G42 在系統(tǒng)軟件中各程序間的數(shù)據(jù)交換方式一般都是通過緩沖區(qū)進行的 。 char M1； char T； //存放本段換刀的刀具號 。 char G0； //以標(biāo)志形式存放 G指令 。 double COOR[20]； //存放尺寸指令的數(shù)值 （ μ m） 。 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例： Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //緩沖區(qū)狀態(tài) ， 0 空； 1 準(zhǔn)備好 。 脫機診斷也可采用遠(yuǎn)程診斷 。 ? （ 9） 診斷 ? 聯(lián)機診斷： 是指 CNC中的自診斷程序融合在各部分 ， 隨時檢查不正常的事件 。 ? （ 8） 顯示 ? 顯示： 零件程序 、 參數(shù) 、 刀具位置 、 機床狀態(tài) 、 報警信息等 。 ? 還要完成位置回路的增益調(diào)整 、 各坐標(biāo)方向的螺距誤差補償和反向間隙補償 ， 以提高機床的定位精度 。 常有直線 、 圓弧及螺旋線等插補 。 ? 插補是在規(guī)定的周期 （ 稱插補周期 ） 內(nèi)執(zhí)行一次 ， 按指令進給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段 。 ? （ 5） 插補 ? 插補： 按一定的方法確定加工軌跡的過程就叫插補 。 ? （ 4） 進給速度處理 ? 按合成速度來計算各坐標(biāo)方向的分速度 ， 為插補計算做準(zhǔn)備 。 ? （ 3）刀具補償 ? 刀具補償是指刀具長度和刀具半徑的補償 。前者將整個程序存入存儲器中，加工時一個個程序段調(diào)出；后者是指一邊輸入一邊加工，在前一程序段加工時，輸入后一個程序段內(nèi)容。 ? 輸入型式： 有光電閱讀機、鍵盤、磁盤和聯(lián)機等輸入。 二 ． CNC裝置的主要工作及過程 CNC的工作流程 ? 二 ． CNC裝置的主要工作及過程 ? CNC的工作過程包括： ①輸入、②譯碼、③刀具補償、④進給速度處理、⑤插補、⑥位置控制、⑦ I/O處理、⑧顯示和⑨診斷 等 9個方面。 ? ? 位移檢測裝置： 測量裝置按各坐標(biāo)軸方向安裝在機床的工作臺或絲杠上，將機床工作臺各坐標(biāo)軸的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給數(shù)控裝置，供數(shù)控裝置與指令值相比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。 ? 主軸調(diào)速驅(qū)動單元： 是聯(lián)系 CNC裝置和機床本體的中間環(huán)節(jié)，它將來自 CNC裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。 ? ? 主軸調(diào)速系統(tǒng)： 包括主軸調(diào)速驅(qū)動單元、主軸電動機、轉(zhuǎn)速檢測裝置等。 ?驅(qū)動裝置： 有步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機等。 ? 4. 進給伺服驅(qū)動單元及進給電動機 ?定義 — 以 移動部件 的 位置 和 速度 作為控制量的自動控制系統(tǒng)。 ? ? 控制除進給運動之外的其它輔助操作的裝置。 ROM用于存放系統(tǒng)控制程序； RAM用于存放零件的加工程序和系統(tǒng)運行時的中間結(jié)果。 ? (5) 存儲器。 ? (4) 輸出接口。 ? (3) 運算器。 ? (2) 控制器。 ?CNC裝置 ? (1) 輸入接口。 控制： 主軸變速、換向、啟動或停止，刀具的選擇和更換，分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊，工件的夾緊或松夾，切削液的開或關(guān)等輔助操作。 ? PLC用于控制機床順序動作時，稱為可編程機床控制器 (Programmable Machine Controller， PMC)。 ? 數(shù)控系統(tǒng)一般配有 CRT顯示器或點陣式液晶顯示器，顯示的信息較豐富，并能顯示圖形信息。前者主要處理機床軌跡運動的數(shù)字控制，后者主要處理開關(guān)量的邏輯控制。 CNC控制器數(shù)控系統(tǒng)硬件及其軟件機床電器電氣控制單元速度控制單元位置檢測單元進給電動機可編程控制器PLC主軸控制單元主軸電動機輸入設(shè)備操作面板紙帶閱讀機光驅(qū)軟驅(qū)磁帶機電子手輪打印機穿孔機電傳機顯示器輸出設(shè)備光柵、磁柵等旋轉(zhuǎn)變壓器、 感應(yīng)同步器、 脈沖編碼器、CNC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 CNC系統(tǒng)的核心是 CNC控制器。 只要改變計算機數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件就能實現(xiàn)一種全新的控制方式。 CNC系統(tǒng)通過軟件與硬件的配合，合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的 輸入、數(shù)據(jù)處理、插補和輸出信息、 控制執(zhí)行部件運動，使數(shù)控機床按照操作者的要求進行自動加工。第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 數(shù)控插 補原理 第三節(jié) 數(shù)控補償原理 第四節(jié) 位移與速度檢測 第二章 數(shù)控系統(tǒng)及工作原理 第五節(jié) 伺服系統(tǒng)與控制 第六節(jié) CNC裝置 第七節(jié) CNC系統(tǒng)中的可編程控制器 第一節(jié) 概 述 一、 CNC系統(tǒng)的組成和功用 CNC系統(tǒng)主要由 硬件 和 軟件 兩大部分組成。 其 核心 是 計算機數(shù)控裝置（ CNC裝置） 。 CNC系統(tǒng)采用了計算機作為控制部件，通常由常駐在其內(nèi)部的數(shù)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，從而對機床運動進行實時控制。 一、 CNC系統(tǒng)組成和功用 ? 數(shù)控系統(tǒng) 的組成： ? 輸入 /輸出設(shè)備、 ? CNC裝置 (或稱 CNC單元 )、 ? 可編程控制器 (PLC)、 ? 電氣控制裝置、 ? 伺服單元、 ? 驅(qū)動裝置 (或稱執(zhí)行機構(gòu) )、 ? 輔助裝置、 ? 位移與速度檢測裝置。 CNC控制器由數(shù)控系統(tǒng)硬件、軟件構(gòu)成的專用計算機與可編程控制器PLC組成。 ? 1. 輸入 /輸出設(shè)備 ? 鍵盤和磁盤機是數(shù)控機床的典型輸入設(shè)備，還可以用串行通信的方式進行信息的輸入。 ? 2. CNC裝置和 PLC ?PLC ? 可編程控制器 (Programmable Logic Controller， PLC)是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。 ? PLC主要處理開關(guān)量的邏輯控制。 ? PLC分為兩類： ? 一類是 將數(shù)控系統(tǒng)和 PLC綜合起來設(shè)計，稱為 內(nèi)裝型 (或集成型 ) PLC； ? 另一類是 以獨立專業(yè)化的 PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品來實現(xiàn)順序控制功能，稱為 獨立型 (或外裝型 ) PLC。 負(fù)責(zé)接收輸入介質(zhì)或操作面板上的信息，并將信息代碼加以識別，經(jīng)譯碼后送入相應(yīng)的存儲器，作為控制和運算的原始依據(jù)。 根據(jù)輸入的指令控制運算器和輸出接口，使機床按規(guī)定的要求協(xié)調(diào)地進行工作。 接收控制器的指令，對輸入數(shù)據(jù)進行運算，并將控制信號以脈沖形式送至輸出接口。 根據(jù)控制器的指令，接收運算器的控制信號，經(jīng)過功率放大驅(qū)動伺服系統(tǒng)，使機床按規(guī)定要求運動。 CNC裝置的存儲器分為只讀存儲器 (ROM)和讀寫存儲器 (RAM)。 ? 數(shù)控機床的功能強弱主要由數(shù)控裝置來決定，所以它是數(shù)控機床的核心部分。 ? 強電控制裝置接受數(shù)控裝置的指令信號，通過可編程控制器（ PLC） 控制主軸變速、換向、啟動或停止，刀具的選擇和更換，分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊，工件的夾緊或松夾，切削液的開或關(guān)等輔助操作。 ?伺服驅(qū)動系統(tǒng)：包括 伺服單元 與 驅(qū)動裝置 。 功能： 接受數(shù)控裝置發(fā)來的指令信號，信號經(jīng)變換和放大由執(zhí)行元件（伺服電機）將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蛑本€位移，從而實現(xiàn)驅(qū)動數(shù)控機床各運動部件的進給運動。以 主運動速度 為控制目標(biāo)。 ? 主軸電動機： 可分為 直流主軸電動機 和 交流主軸電動機 。 ? 速度檢測裝置： 將進給速度反饋給進給伺服驅(qū)動單元；將主軸轉(zhuǎn)速反饋給主軸調(diào)速驅(qū)動單元。 ? （ 1）輸入 ? 輸入內(nèi)容： 向 CNC控制器輸入零件程序、機床參數(shù)和補償數(shù)據(jù)。 ? CNC輸入工作方式： 有存儲方式和 NC方式。 ? （ 2）譯碼 ? 譯碼處理： 以程序段為單位 ， 把零件的輪廓 （ 起點 、 終點 、 直線或圓弧 ） 、 進給速度 （ F） 和其他輔助信息 （ M、 S、 T） 按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式并保存 ， 同時還要完成程序段的語法檢查 。 ? 目前 ， 在較高檔的 CNC中 ， 刀具補償還包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判別 ， 這就是所謂 C刀具補償功能 。 ? 處理機床的最低和最高速度的限制以及軟件的自動加減速處理 。 是在曲線的起點和終點之間自動進行 “ 數(shù)據(jù)點密化 ” 。 通常經(jīng)過若干個插補周期后 ， 插補完一個程序段加工 。 ? （ 6） 位置控制 ? 開環(huán) （ 步進式 ） 位置控制： ? 閉環(huán)位置控制是在伺服回路的位置環(huán)上 （ 見下圖 ） ， 它在每個采樣周期內(nèi) ， 將插補計算出的理論位置與實際反饋位置相比較 ， 用其差值去控制進給電動機 。 CNC裝置 —I/O—光電隔離 —環(huán)形分配器 —功率放大 —電動機 ? （ 7） I/O處理 ? I/O處理是指 CNC與機床之間電氣信號的輸入 、 輸出處理和控制 （ 如換刀 、 主軸速度換擋 、 冷卻等 ） 。 ? 有些 CNC還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示 。 ? 脫機診斷： 是在 CNC不工作情況下的診斷 ， 這種診斷通過配備的各種脫機診斷程序?qū)Υ鎯ζ?、 外圍設(shè)備 （ CRT、閱讀機 、 穿孔機等 ） 接口和 I/O接口等進行檢查 。 ⒈ 譯碼 (解釋 ) 將用文本格式 （ 通常用 ASCII碼 ） 表達的零件加工程序 ， 以程序段為單位轉(zhuǎn)換成后續(xù)程序 （ 本例是指刀補處理程序 ） 所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （ 格式 ） 。 int block_num； //以 BCD碼的形式存放本程序段號 。 int F,S； //F（ mm/min） S（ r/min） 。 char G1； char M0； //以標(biāo)志形式存放 M指令 。 char D； //存放刀具補償?shù)牡毒甙霃街?。 該緩沖區(qū)由若干個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成 ， 當(dāng)前程序段被解釋完后便將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一個 。 N06 G90 G41 D11 G01 X200 Y300 F200 ； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Struct PROG_BUFFER { char buf_state； 0： (開始 )； 1（；） ⑨ int block_num； 06（ N06） ① double COOR[20]； COOR[1]=202100；（ X200） ⑥ COOR[2]=300000；（ Y300） ⑦ int F,S； F=200；（ F200） ⑧ char G0； D5=0；（ G90） ② D6,D7=0,1（ G41） ③ D1=1；（ G01） ⑤ …… char D； D=11（ D11） ④ }； 刀補處理的主要工作： ? 根據(jù) G90/G91計算零件輪廓的終點坐標(biāo)值 。 ? 根據(jù)本段與前段連接關(guān)系 ， 進行段間連接處理 。 速度處理程序主要完成以下幾步計算： ? 計算本段總位移量： 直線：合成位移量 L； 園?。嚎偨俏灰屏?α 。 ?計算每個插補周期內(nèi)的合成進給量： Δ L= F*Δ t/60 （ μ m） 式中： F進給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插補周期（ ms） L α ⒋ 插補計算 主要功能： ?根據(jù)操作面板上 “ 進給修調(diào) ” 開關(guān)的設(shè)定值 ， 計算本次插補周期的實際合成位移量： △ L1=△ L*修調(diào)值 ?將 △ L1按插補的線形 （ 直線 ， 園弧等 ） 和本插補點所在的位置分解到各個進給軸 ， 作為各軸的位置控制指令 （ △ X △ Y1） 。 本程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期 △ t定時運行 。 ? 插補（ interpolation）定義 ： 機床數(shù)控系統(tǒng)依照一定方法確定刀具運動軌跡的過程。 第二節(jié) 數(shù)控插補原理 一、插補的基本概念 插補的實質(zhì) ? 數(shù)控裝置向各坐標(biāo)提供相互協(xié)調(diào)的 進給脈沖 ，伺服系統(tǒng)根據(jù) 進給脈沖驅(qū)動機床各坐標(biāo)軸運動 。 ? 插補計算就是數(shù)控裝置根據(jù)輸入的基本數(shù)據(jù)，通過計算，把工件輪廓的形狀描述出來， 邊計算邊根據(jù)計算結(jié)果向各坐標(biāo)發(fā)出進給脈沖 ，對應(yīng)每個脈沖，機床在響應(yīng)的坐標(biāo)方向上移動一個脈沖當(dāng)量的距離，從而將工件加工出所需要輪廓的形狀。 32