数控机床原理及应用教学课件作者何伟第十三讲课件

《数控机床原理及应用教学课件作者何伟第十三讲课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、数控机床原理及应用第十三讲本讲内容提要CNC系统的组成与功能CNC系统的硬件结构CNC装置的软件结构计算机数字控制CNC系统计算机数控（ComputerNumericalControl－CNC）装置是面向机床数控而设计的专用计算机系统,是一种包含计算机在内的数字控制系统。与一般的硬件数控相比，CNC装置的数控功能是通过软件实现的，具有很好的灵活性和通用性。与一般微机相比，CNC装置的数控功能是面向工业环境设计的，具有可靠性高、工作稳定和抗干扰能力强等特点。CNC系统的组成CNC系统主要由输入/输出接口、CNC装置（包括硬件和软

2、件两部分）、PLC可编程控制器、主轴驱动装置、进给（伺服）驱动装置、电气控制单元等组成。CNC系统的功能（1）轴控制功能：CNC装置能控制的轴数以及能同时控制的轴数是其主要性能之一。控制轴数越多，特别是联动轴数越多，零件加工程序越复杂，CNC系统越复杂，功能也越强。（2）准备功能：即G功能，用以指令机床的动作，如坐标设定、绝对值方式和相对值方式编程的转换、刀具补偿、平面选择、基准点返回等。（3）辅助功能：其中M功能用以指令机床的主轴启停、主轴换向、换刀、切削液开关CNC系统的功能（4）主轴功能：即S功能，用以指令主轴转速，能实

3、现恒转速、恒线速、定向停止、转速修调。（5）刀具功能：即T功能，用以选择加工所需的刀具，包括选择刀具的种类、数量、换刀方式等。（6）进给功能：即F功能，用以指令机床各坐标轴的合成速度，经速度控制指定各轴的进给速度。进给功能主要包括切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率旋钮等。CNC系统的功能（7）插补功能：主要包括刀具位置补偿、刀具长度补偿和刀具半径补偿以及程序段间的自动转接处理。（8）辅助编程功能：为了提高编程效率，大多CNC系统配备了固定循环、图形缩放、镜像、子程序、宏程序等辅助功能，以减少手工编程的工作量。（9）图形显示

4、功能：用以显示零件加工的程序、机床参数、补偿参数、坐标信息、零件图形、刀具轨迹、故障信息等。CNC系统的功能（10）自诊断报警功能：即CNC系统在开机时和运行期间对其硬件、软件及其外部设备的工作状况进行实时检查，发现故障时及时报警并采取相应措施的能力，从而防止故障的发生和扩大。（11）通信功能：利用RS232C通信接口，操作人员可以很方便地将CAD/CAM软件编制的数控加工程序输入到CNC装置中，以控制数控机床加工零件。（12）人机交互图形编程功能：有些高档CNC系统上具有该功能，有助于编制复杂零件的加工程序。CNC系统的硬件

5、结构根据物理结构的不同，可以将CNC装置分为专用型数控系统和基于个人计算机（PC）的数控系统两大类。根据CNC装置内部逻辑电路结构的不同，又可以将数控系统分为单CPU结构和多CPU结构两大类型CNC系统的硬件结构单CPU结构单CPU结构，即采用一个CPU来集中控制并分时处理数控加工的各个任务。系统以CPU为核心，其它功能模块如存储器及各种接口通过总线与CPU进行信息传输。CNC装置工作时，在系统程序的控制下，从MDI/CRT接口或者串行通信接口输入零件加工程序并将其存储到RAM中，然后进行译码、插补等处理，插补结果通过位置控制

6、接口输出，控制各坐标轴运动，并通过I/O接口输入/输出开关量信号，实现辅组动作的控制并同步零件程序的执行。有的CNC系统有两个以上的CPU，但只有其中一个能够控制系统总线，其他CPU只是附属的专用智能部件，不能控制总线，也不能访问主存储器，它们之间构成主从结构，因此把它们视为单CPU结构。CNC系统的硬件结构多CPU结构所谓多CPU结构,即采用多个CPU来分别控制CNC装置的各个功能模块,以实现多个控制任务的并行处理和执行,从而大大提高整个系统的处理速度。多CPU结构一般采用共享总线的互连方式。在这种互连方式中，根据具体情况将

7、系统划分成多个功能模块，各模块通过系统总线相互连接。典型的CPU结构CNC装置的系统组成框图如图４-3所示，它一般由下面几种功能模块组成：CNC系统的硬件结构多CPU结构位置控制模块（CPU）主存储器模块MDI/CRT人机—接口模块（CPU）CNC管理模块（CPU）PLC控制模块（CPU）插入模块（CPU）图4-3多CPU结构CNC装置的系统组成框图CNC装置的软件结构CNC装置的软件是为了完成CNC系统各项功能而设计和编制的专用软件，又称为系统软件。在系统软件的作用下，CNC装置对输入的加工程序进行处理并发出相应的控制命令。

8、系统软件包括管理软件和控制软件两部分。系统管理软件包括I/O、诊断、显示等软件；系统控制软件包括译码、刀具补偿、速度处理、插补运算和位置控制等软件。CNC装置的软件结构前后台型结构在前后台型结构的CNC装置中,整个系统软件分为两大部分,即前台程序和后台程序。前台程序是一些实时