数控系统 教学课件 作者 张伦玠 第一章　计算机数控系统.ppt

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1、第一章　计算机数控系统主编第一章　计算机数控系统第一节　概　　述第二节　CNC系统的硬件结构第三节　CNC系统的软件结构第一节　概　　述一、CNC系统的组成二、CNC系统的工作过程三、CNC系统的优点四、CNC系统的功能数控机床中广义的数控系统是由程序、输入输出设备、计算机数控系统(CNC系统)、可编程序控制器、主轴驱动系统和进给伺服驱动系统等组成的一个整个的系统，又称为CNC系统。广义数控系统中的核心是计算机数控系统(CNC系统)，也就是狭义的数控系统，由于它在整个系统中的重要性，本章将对其进行较详细的讨论，本章以后所涉及到的数控系统，均是指狭义的数控系统。一、CNC系统的组成图

2、1-1　CNC的一般硬件结构1、CNC系统的组成从自动控制的角度来看，数控系统是一种轨迹控制系统，即本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量为控制对象，并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。1.数控系统的一般硬件结构广义数控系统的结构框图如图1-1所示，即由计算机基本系统、设备支持层、设备层部分组成，它是CNC系统的物质基础。一、CNC系统的组成图1-2　CNC软件系统功能框图2.CNC系统软件的功能性结构从本质特征来看，CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统；从功能特征来看，该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC

3、系统的灵魂，其结构框图如图1-2所示。一、CNC系统的组成图1-3　CNC系统的系统平台3.CNC系统硬件、软件的作用和相互关系CNC系统的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。CNC系统的硬件和软件构成了CNC系统的系统平台，如图1-3所示。该平台有以下两方面的含义：1)该平台提供CNC系统基本配置的必备功能。2)在该平台上可以根据用户的要求进行功能设计和开发。二、CNC系统的工作过程图1-4　数控加工原理首先，让我们来回顾一下在普通机床上加工零件的过程。机床操作者总是根据工序卡的要求，在加

4、工过程中不断地操作机床改变刀具与工件的相对运动轨迹和运动参数(位置、速度等)，使刀具对工件进行切削加工，从而得到所需要的合格零件。图1-4为将要加工的零件，其形状用曲线L描述。加工该零件就是要控制刀具T相对于该零件按轨迹曲线L运动。CNC系统对输入加工程序的运算和处理的核心部分有三步：(1)逼近处理　首先对曲线L进行逼近处理，即按系统的插补时间Δt和加工所要求的进给速度F，将L分割成若干短直线ΔL1，ΔL2，…，ΔLi，…，这里二、CNC系统的工作过程(2)插补运算　在计算出ΔLi后，必须将其分解为X轴及Y轴移动分量Δxi和Δyi(在Δti时间内)，它们将随着ΔLi在L上位置的不断变

5、化而变化，但它们满足：则当Δt→0时，折线段之和接近曲线L，即limΔt→0∑∞i=0ΔLi=L且有由于ΔLi的斜率是不断变化的，因此进给速度在X方向及Y方向的分量Fx与Fy以及它们之间的比值Fx／Fy几乎都在不断变化。(3)指令输出　将计算出在Δt时间内的Δxi和Δyi作为指令输出给X轴和Y轴，以控制它们联动。由此可知，只要能连续地自动控制X、Y两个进给轴在Δt时间内的移动量，就可以实现曲线轮廓零件的加工。四、CNC系统的功能CNC系统的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控系统的功能包括基本功能和选择功能。基本功能：数控系统基本配置的功能，即必备的功能。选择功能：用

6、户可根据实际要求选择的功能。CNC系统的主要功能有：(1)控制功能　CNC能控制和能联动控制的进给轴数。CNC的控制进给轴有移动轴、回转轴、基本轴和附加轴。(2)准备功能　即G功能，指令机床动作方式的功能。(3)插补功能和固定循环功能　所谓插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功能。(4)进给功能　数控系统进给速度的控制功能(6)辅助功能　即M功能，用于指令机床辅助操作的功能。(7)刀具管理功能　是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理功能。(5)主轴功能　数控系统的主轴的控制功能，(8)补偿功能(9)人机对话功能　在CNC系统中配有单色或彩色CRT(阴极射线管)、L

7、CD(液晶显示屏)，通过软件可实现字符和图形的显示，以方便用户的操作和使用。在CNC系统中这类功能有：菜单结构的操作界面；零件加工程序的编辑环境；系统和机床参数、状态、故障、查询或修改画面等。(10)自诊断功能　一般的CNC系统或多或少都具有自诊断功能，尤其是现代的CNC系统，这些自诊断功能主要是用软件来实现的。具有此功能的CNC系统可以在故障出现后(11)通信功能　CNC系统与外界进行信息和数据交换的功能。第二节　CNC系统的硬件结构系统的硬件结构，若按