计算机数控装置教学ppt课件

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1、第二章计算机数控（CNC）装置2．1概述2．1．1CNC系统的组成现代数控系统，即CNC系统，主要是靠存储程序来实现各种机床的不同控制要求。由图1.1可知，整个数控系统是由程序、输入/输出设备、计算机数控（CNC）装置、可编程控制器单元、主轴控制单元和速度控制单元等部分组成，习惯上简称为CNC系统。CNC系统能自动阅读输入载体上事先给定的数字值并将其译码，从而使机床动作并加工出符合要求的零件。图CNC系统的组成框图CNC系统的核心是CNC装置。CNC装置实质上是一种专用计算机，他除了具有一般计算机的结构外，还有和数控机床功能有关的功能模块结构和接口单元。CN

2、C装置由硬件和软件两大部分组成。硬件是基础，软件必须在硬件的支持下运行；软件是灵魂，离开软件，硬件便无法工作；两者相辅相成，缺一不可。硬件的集成度、位数、运算速度、指令系统和内存容量等在很大程度上决定了数控装置的性能，然而高水平的软件又可以弥补硬件性能的某些不足。2.1.2CNC装置的工作过程CNC装置的工作过程是在硬件的支持下，执行软件的过程。CNC装置的工作原理是通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据信息，经过译码、计算机的处理、运算，将每个坐标轴的移动分量送到其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位置反馈控制

3、，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要求的位置。下面从输入、译码、刀具补偿、进给速度处理、插补、位置控制、I/O接口、显示和诊断等方面来简述CNC装置的工作过程。1．输入CNC装置开始工作时，首先要通过输入设备完成加工零件各种数据信息的输入工作。输入给CNC装置的各种数据信息包括零件程序、控制参数和补偿数据。输入的方式由光电阅读及纸带输入、键盘输入、磁盘输入、通信接口输入和连接上级计算机的DNC接口输入。在输入过程中CNC装置还要完成输入代码校验和代码转换。输入的全部数据信息都存放在CNC装置的内存储器中。2．译码在输入过程完成之后，CNC装置就要对输入的信息

4、进行译码，即将零件程序以程序段为单位进行处理，把其中的零件轮廓信息、加工速度信息及其其他辅助信息，按照一定的语法规则解释成计算机能识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。在译码过程中还要完成对程序段的语法检查等工作。若发现语法错误便立即报警显示。3．刀具补偿通常情况下，CNC机床是以零件加工轮廓轨迹来编程的，但是CNC装置实际控制的是刀具中心轨迹（刀架中心点和刀具中心点），而不是刀尖轨迹。刀具补偿的作用是把零件轮廓国际转换为刀具中心轨迹。刀具补偿是CNC装置在实时插补前要完成的一项插补准备工作。刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿（刀具

5、偏置）。目前，在较先进的CNC装置中，刀具补偿的功能还包括程序段之间的自动转接和切削判别，即所谓的C功能刀具补偿。4．进给速度处理CNC装置在实时插补前要完成的另一项插补准备工作是进给速度处理。因为编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方向上的速度，进给速度处理要根据合成速度计算出个坐标方向的分速度。此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行自动加减速处理。5．插补插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和终点之间进行“数据点的密化”工作。CNC装置中有一个采样周期，即插补周期，一个插补周期形成一个微小的数据段。若

6、干个插补周期后实现从曲线的起点到终点的加工。插补程序在一个插补周期内运行一次，程序执行的时间直接决定了进给速度的大小。因此，插补计算的实时性很强，只有尽量缩短每一次运算的时间，才能提高最大进给速度和留有一定的空闲时间，以便更好地处理其他工作。6．位置控制由图1.1可见，位置控制是在伺服系统的位置环上。位置控制可以由软件完成，也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算出的指令位置与实际位置反馈相比较，获得差之躯控制进给伺服电动机。在位置控制中，通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。7．I

7、/O接口I/O接口主要是处理CNC装置与机床之间强电信号的输入、输出和控制，例如换刀、换档、冷却等。8．显示CNC装置显示的主要作用是便于操作者对机床进行各种操作，通常由零件程序显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。9．诊断现代CNC机床都具有联机和脱机诊断功能。联机诊断是指CNC装置中的自诊断程序随时检查不正常的事件。脱机诊断是指系统空运转条件下的诊断。一般CNC装置都配备脱机诊断程序，用以检查存储器、外围设备和I/O接口等。脱机诊断还可以采用远程通信方式进行诊断。把用户的CNC装置通

8、过电话线与远程通信诊断中心的计算机相连，由诊断中心计