数控机床与维护 教学课件 作者 任级三 孙承辉第3章3章2节.ppt

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1、第二节数控系统的工作原理⒈数控加工程序的输入数控机床的程序的输入有三种方法。⑴可采用操作面板上的按钮及键盘将加工信息直接输入。⑵通过接口将通用计算机上编写的加工程序通过电缆输入数控系统。⑶通过软盘、穿孔纸带等中间介质传送到系统中去。这些传入的程序首先要存放在程序存储器内，然后才能被系统加工使用第三章数控系统⒉程序存储器分为两部分：⑴数控加工程序缓冲器数控加工程序缓冲器每次只能存放一个或几个程序段，其规模要相对较小，它是数控加工程序通向CPU的必经之路。⑵数控加工程序存储器数控加工程序存储器用于存放整个数控加工程序，一般规模较大。存储器中常需同时存放多个完整的数控加工程序。第三章数

2、控系统第二节数控系统的工作原理⒊程序的译码译码处理过程就是对输入的数控加工程序段按一定规则翻译成CNC中计算机能识别的代码，并按约定的格式存放在指定的译码结果缓冲器中。⑴代码的识别代码的识别通常由软件来实现如图3-4所示第二节数控系统的工作原理第三章数控系统图3-4代码识别软件流程第二节数控系统的工作原理第三章数控系统⑵功能码的处理经过代码识别并建立各功能代码的标志后，要分别对各功能码进行处理。处理时首先建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器。通常的方法是在CNC系统的存储器中划出一块存储区域，并为数控加工程序中可能出现的各个功能代码均对应一个存储单元，存放对应的数值或

3、标志，后续处理软件根据需要到相对应的存储单元中取出相关信息来执行即可。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统二、刀具运动的控制用户程序规定了刀具切削运动的几何形状及速度，系统分开处理。⒈刀具的位移控制刀具运动的几何图形很复杂，如直线、圆弧、或其它几何曲线。这些曲线总可以用微小的直线去逼近，只要小线段取得足够多足够小，就可以满足工艺的要求。系统的任务就是按给定图形算出这些小线段的起点和终点的坐标及长短，然后将计算结果传输给相应的执行机构去推动电机运动，以上工作在数控系统中称为插补。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统⒉刀具的速度控制插补只控制了刀具所走的几何图形，而根据工艺要求还

4、必须控制刀具的运动速度。三、M、T、S指令的实现M、T、S指令包括主轴的启停，冷却液的开闭等，它们的共同特点是控制对象是电器的开关，完成对这些开关控制的任务常由可编程控制器（PLC）完成第二节数控系统的工作原理第三章数控系统⒈可编程序控制器的结构如图3-5所示，为一个小型PLC内部结构示意图。它由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元、通讯接口、编程器、电源、软件、外围设备等组成，并且内部通过总线相连。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统第二节数控系统的工作原理图3-5小型PLC内部结构示意图第三章数控系统⒉数控机床中的可编程序控制器的特点⑴PLC与CNC统一设计，性能价格

5、比高；⑵PLC与CNC共用CPU或有独立的CPU，安装调试方便；⑶PLC与CNC通常装在一个机箱中，结构紧凑；⑷PLC与CNC使用共同的输入输出电路，降低成本。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统图3-6内装型PLC的CNC框图第二节数控系统的工作原理第三章数控系统⒊数控机床M、S、T功能的实现⑴M功能的实现M功能也称辅助功能，其代码用字母“M”后跟随2位数字表示。根据M代码的编程，可以控制主轴的正反转及起停、主轴的变速、冷却液的开关、夹具的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和放刀等1）主轴定向控制图3-7为主轴定向控制图2）主轴正、反转及齿轮换挡控制第三章数控系统⑵S功能的实现S

6、功能主要完成主轴转速的控制。S4位代码编程是指S代码后跟随4位十进制数字用来直接指定主轴转速。例如，S1500就表示主轴转速为1500r/min。在有的数控系统中为了提高主轴转速的稳定性，保证低速时的切削力，还增设了一级齿轮箱变速，并且可以通过辅助功能代码来进行高低速换挡选择。如图3-8所示，是主轴换挡结构简图。如图3-9所示，是主轴控制梯形图。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统⑶T功能的实现T功能完成刀库自动选刀控制。目前刀库选刀一般有两种控制方式：一是刀套编码方式的固定选刀，二是随机选刀。1）刀套编码方式刀套编码方式是对刀库中的刀套进行编码，并将与刀套编码相对应的刀具一一放

7、入指定的刀套中，然后根据刀套的编码选取刀具。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统2）随机换刀在随机换刀方式中，刀库上的刀具能与主轴中的刀具任意直接交换。随机换刀控制方式需要在PLC内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库的容量和刀具号相对应。⑷润滑系统自动控制如图3-12所示，是某数控机床润滑系统的电气控制原理图，如图3-13所示，是该润滑系统控制流程图，如图3-14所示，是该润滑系统PLC控制梯形图。第二节数控系统的工作原理第三章数控系统