数控技术 教学课件 作者 明兴祖 陈书涵 主编第4章 计算机数控装置.ppt

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1、1第4章计算机数控装置本章节点4.1概述4.2CNC装置的硬件4.3CNC装置的软件4.4CNC装置的数据预处理2数控技术第4章计算机数控装置4.1概述34.1.1CNC系统的组成与特点CNC系统的组成CNC系统由硬件和软件组成，包括数控程序、输入输出设备、计算机数控装置（CNC装置）、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置（包括检测装置）等。其中CNC装置是CNC系统的核心部件。见图4.1。44.1.1CNC系统的组成与特点CNC系统的特点灵活性：改变相应的软件即可，而不要改变硬件。通用性：在CNC系统中，硬件可采用通用的模块

2、化结构，而且易于扩展，并结合软件变化来满足数控机床的各种不同要求。可靠性：数控加工程序，功能都由软件完成，硬件结构大大简化。数控功能多样化：多种插补功能、动静态图形显示、数字伺服控制等。使用维护方便：编程工作简单方便，模拟，有诊断程序。54.1.2CNC装置的组成CNC装置由硬件和软件组成。1、CNC装置的硬件，见图4.2。图4.2CNC装置的硬件组成64.1.2CNC装置的组成控制软件包括译码程序、刀具补偿计算程序、插补计算程序、速度控制程序和位置控制程序等。2、CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成，见图4.3。管理软件包括零件

3、程序的输入/输出程序、显示程序与故障诊断程序等.图4.3CNC装置的软件组成框图74.1.3CNC装置的功能CNC装置功能除了有准备功能、坐标功能、进给功能、主轴功能、刀具功能和辅助功能外，还具有以下功能:1、控制功能多轴控制、多轴联动控制。2、显示功能配有CRT或液晶显示器，在显示窗口中显示零件程序、图形、人机对话菜单和故障信息等。3、通信功能RS-232C串行接口、DNC通信接口、FMS、MAP等高性能通信接口。4、自诊断功能有启动诊断、在线诊断、离线诊断和通讯诊断等。8数控技术第4章计算机数控装置4.2CNC装置的硬件94.2CNC装

4、置的硬件CNC装置的硬件结构分类：按CNC装置中的印刷电路板的插接方式分为大板结构和功能模块结构。按CNC装置硬件的制造方式分为专用型结构和个人计算机式结构。按CNC装置中微处理器的个数分为单微处理器结构和多微处理器结构。按照CNC装置功能的高低档次分为经济型CNC结构和标准型CNC结构。104.2.1经济型数控系统硬件我国经济型CNC多数是以8位或16位单片机或者以8位或16位微处理器（MicroProcessingUnit，MPU）为主构成的系统，进给驱动采用步进电动机，控制轴数和联动轴数为2～3轴。经济型CNC是根据国内需要自行开发的

5、，主要用于功能简单的车、铣、钻、冲床等控制，大量用于旧机床改造。1、硬件结构多采用一个微处理器来集中控制，分时处理数控的各个任务。能够控制系统总线的只是一个微处理器，是一种主从结构，也被归纳于单微处理器结构。组成框图，如图4.4所示，由微机、外围设备和机床控制等三部分组成。11图4.4单微处理器结构的组成框图124.2.1经济型数控系统硬件2、常用硬件用8031单片机组成CNC系统，其数控装置硬件框图见图4.7。图4.78031组成的CNC系统134.2.1经济型数控系统硬件3、数控系统接口1）键盘接口电路键盘接口电路主要解决按键的识别问题

6、，既可采用查询方式，也可采用中断方式。查询方式电路简单，但采用查询方式不管是否有键按下，CPU每隔一段时间查询一次键盘状态，这样将浪费CPU的时间。采用中断方式，只有有键按下时，才向CPU发出中断请求，CPU才对键盘服务，提高了CPU的利用率。中断方式下按键与单片机的连接方式：◆并行连接方式◆矩阵连接方式144.2.1经济型数控系统硬件（1）并行连接方式如图4.8所示，适用于按键较少的场合。图4.8按键与单片机的并行连接154.2.1经济型数控系统硬件（2）矩阵连接方式如图4.9所示，优点是占用的I／O线少。图4.9按键与单片机的矩阵方式连

7、接164.2.1经济型数控系统硬件2）显示接口电路（1）LED显示器发光二极管LED的功耗小、亮度强、控制简单可靠，且价格低，因此LED显示器在经济型数控系统中得到广泛应用。图4.10LED数码管174.2.1经济型数控系统硬件图4.11单个LED数码管与微机的接口184.2.1经济型数控系统硬件（2）CRT显示器接口CRT显示具有屏幕宽阔，可传递信息量大；不仅可显示字符，还可显示图形，模拟数控加工过程等优点。图4.12CRT接口电路原理框图194.2.1经济型数控系统硬件3）开关量接口电路（1）开关量输入通道数控系统接受开关量和输出开关量

8、信息，需通过输入／输出接口电路。①光电隔离输入电路开关信号通过光电耦合电路接到输入通道缓冲门，可以提高抗干扰能力和便于实现电平转换，见图4.13。图4.13光电耦合输入电路204