数控技术4.1.ppt

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1、第4章计算机数控装置4.1概述1.CNC(computernumericalcontrol)：美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustriesAssociation）数控化标准委员会定义：借助于计算机通过执行其存储器内的程序，完成数控要求的部分或全部功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的一种专用计算机系统。第4章计算机数控装置2.CNC装置的作用结合制造工艺和流程，围绕机床的数字化控制、制造自动化，进行集中的信息处理，完成运动、逻辑、轨迹等的控制。CNC装置是数控机床的核心部件！3.机床数控机床数控运动控制逻辑控制位移控制速度、加速度轨迹控制

2、简单逻辑输入输出控制组合逻辑控制主轴电机定位正反转、停止冷却泵电机启动、停止其他辅助控制…定时润滑刀库控制主轴管理超程等…机床不同，运动控制轴数、联动轴数、逻辑控制的复杂程度都有所不同。运动控制器的应用PCB板加工激光打标，切割眼镜加工服装裁剪搬运机器人一、ＣＮＣ系统的组成ＣＮＣ系统由数控程序、输入输出设备、ＣＮＣ装置、ＰＬＣ、主轴驱动装置、进给驱动装置和检测装置等组成。I/O信号进给伺服驱动装置主轴驱动装置数控加工程序输入设备CNC装置PLC伺服驱动单元主轴驱动单元位置检测装置进给伺服电机主轴电机机床显示器图4-1数控系统的组成框图ＣＮＣ装置由硬件和软件

3、组成，硬件为软件提供运行环境，软件在硬件的支持下运行，离开了软件，硬件便无法工作，二者缺一不可。SIEMENS二、ＣＮＣ装置的功能控制功能准备功能插补功能固定循环功能进给功能主轴功能辅助功能刀具功能补偿功能显示功能通讯功能自诊断功能三、CNC装置的工作原理输入功能模块译码补偿计算插补计算进给速度计算I/O处理功能模块零件轮廓NC代码强电信号机床位置比较位置反馈刀具补偿参数控制参数反馈显示显示CNC装置操作面板：MDI输入光电阅读机输入DNC接口输入：RS232，RS485网络输入移动磁盘输入操作人员与数控装置进行信息交流。组成：按钮站、状态灯、按键阵列和显

4、示器。是数控机床特有部件。四、输入形式：控制和联动轴数控制分辨率、控制精度速度、加速度微段连续驱动和闭环形式负载能力I/O、PLC点数和速度人机界面用户编程、手段指令：插补、固定循环间隙、螺距误差补偿刀库管理与控制调整手段，加工效率五.CNC装置的主要技术指标平均无故障时间MBTF（meantimebetweenfailures）平均修复时间MTTR(meantimetorepair)速度和精度是数控机床的两个重要的指标，这两项指标是相互制约的，位移速度越高，定位精度越难保证。目前车床主轴转速由3000～4000r/min提高到8000～10000r/mi

5、n，铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上。进给运动部件要求高速度，在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，以及具有高的加减速功能。快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48～120m/min，工作进给速度已达到60m/min以上。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005～0.01μm，最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。机床的

6、CNC控制是集成多学科的综合控制技术。上图是一台典型的CNC控制系统。从图中可见，一台CNC系统包括：⑴．CNC控制单元（数值控制器部分）。⑵．伺服驱动单元和进给伺服电动机。⑶．主轴驱动单元和主轴电动机。⑷．PMC（PLC）控制器。⑸．机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元。⑹．机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）。⑺．外部轴（机械）控制单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。⑻．信息的输入/输出设备。如电脑、磁盘机、存储卡、键盘、专用信息设备等。⑼．网络。如以太网、HSSB（高速数据传输口）、RS-232C口

7、等和加工现场的局域网。上图右下方的I/OLinkβi伺服放大器与电动机用于外部机械的驱动与控制。上方画出了以太网。CNC单元（控制器部分）的硬件实际上就是一台专用的微型计算机。是CNC设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的控制的核心。下面的几张图表示出其基本硬件模块；基本的控制功能模块和一台实际的控制器硬件。4.2CNC装置的硬件结构1）单微处理器结构2）多微处理器结构（1）主从结构（2）多主结构总线仲裁器-征用总线问题，通过公用存储器交换信息，一个机箱，集中的操作系统（3）分布式结构功能模块之间的松耦合，通讯交换信息