第一讲数控装置（CNC）的结构课件.ppt

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1、第一讲数控装置（CNC）的结构在这一讲，我们一起学习数控机床控制系统的基本工作过程数控机床控制系统的组成数控装置的各种硬件结构类型数控系统的软件组成数控系统的抗干扰问题一、数控机床的基本工作过程数控机床进行加工，首先必须将工件的几何尺寸和工艺数据按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并将加工程序通过输入装置输入到数控系统中。数控装置对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和命令，控制机床各部分按程序规定进行有序地动作。这些输出信息和指令包括：各坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量，各部件控制状态的开关命令信号等。伺服系统将进给位移量转换成数控

2、机床的进给，执行相应的机械运动，同时，位置反馈系统将机械运动的实际位移信息反馈至数控装置．以保证位置控制精度。数控机床的加工过程就是：数控系统处于不断地计算、输出、反馈等控制过程中，从而控制刀具和工件之间相对位置按加工零件的要求，准确的运动。（数控机床的基本工作原理及工作过程如图1.1所示）图1.1数控机床的组成及工作过程数控机床为了完成上述任务，数控系统必须按照工件加工的要求对机床的运动进行控制，归纳起来可分为三种类别的控制：1．主轴控制主轴运动与普通机床一样，主要完成工件的切削任务，其消耗的动力大约占整台机床动力的70％～80％。基本控制动作

3、就是：主轴的正、反转和停止，自动换挡、无级调速；对加工中心和车削中心等一些数控机床还必须具有定向控制、定位控制和C轴控制。2．进给控制这是数控机床区别于普通机床最根本的地方，就是用电气自动控制驱动替代了人工机械驱动，数控机床的进给运动是由进给伺服系统完成的。进给伺服系统包括伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动链以及位置检测装置等，（如图1.2所示。）图1.2数控机床的进给伺服系统3．辅助控制数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外，还要对机床的各种开关状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转及停止，冷却

4、和润滑装置的启动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松等都称之为数控机床辅助控制。二、数控机床控制系统的组成数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置等（如图1.3所示）。下面我们先一起学习数控装置的组成及结构，也就是计算机数控系统(ComputerNumericalControl)，简称CNC。图1.3数控机床的基本组成三、数控装置的组成数控装置是机床数控系统的核心，目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控装置，（如图3.1所示为数控装置硬件的基

5、本组成。）它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有完成数控机床其特有功能所需要的功能模块和接口单元，比如手动数据输入（MDI）接口、可编程序控制器PLC接口、位置控制接口、纸带阅读机接口等。数控装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。可以说：硬件是基础，软件是灵魂。数控装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成，管理软件主要为某个数控系统建立一个软件环境，协调各软件模块之间的关系，并处理一些实时性不太强的软件功能，比如数控加工程序的输入/输

6、出的管理、系统显示等；控制软件主要完成系统中一些实时性要求较高的关键控制功能，比如刀补计算处理、位置控制等。四、数控装置的硬件结构数控装置的硬件结构类型1、大板式结构和功能模块式结构1)大板式结构大板式结构就是：数控装置结构以一块大板为主，称为主板。主板上装有主CPU和各轴的位置控制电路,而其他具有一定功能的子板，如程序存储器ROM板、数据存储器RAM板和可编程序控制器PLC板都插在主板上面。大板式结构的数控装置的优点是结构紧凑，体积小，可靠性高，有很高的性能价格比。如FANUC-6和0、A-B公司的8601就是大板式结构。大板式结构的缺点是硬件

7、功能不易变动，柔性低。（图3.2所示为FANUC-0大板式结构的示意图。）图3.2FANUC-0大板式结构的示意图2)功能模块式结构在采用功能模块结构的数控装置中，将整个数控装置按功能划分为模块，硬件和软件的设计都采用模块化设计方法，就是，每一个功能模块做成尺寸相同的印刷电路板（称功能模板），相应功能模块的控制软件也模块化。这样用户只要选用所需功能模板，将各功能模板插入控制单元母板的槽内，就搭成了自己需要的数控系统的控制装置。常见的功能模板有控制板、位置控制板、PLC板、图形板和通信板。例如，一种功能模块式结构的全功能型车床数控系统（框图如图3.

8、3所示），系统由CPU板、扩展存储器板、显示控制板、手轮接口板、键盘和录音机板、电源板、伺服接口板和三块轴向反馈板共11块板组成，连接各