数控系统课件.ppt

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1、第2章 数控系统2.1 CNC装置CNC（ComputerNumericalControl的缩写）即计算机数控。CNC是在早期硬件数控系统的基础上发展起来的。早期的硬件数控（NC）系统的输入、运算、插补、控制功能是由电子管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻辑控制电路，不同机床的控制系统都需要专门设计逻辑电路，这种靠硬件逻辑电路控制的系统，其通用性、灵活性、功能性方面都较差。2.1.1　CNC装置的结构1.CNC系统及CNC装置1）CNC装置2）输入输出装置3）主轴驱动和进给伺服系统2.1.1　CNC装置的结构1

2、）控制功能2）准备功能3）插补功能和固定循环功能4）进给功能、进给速度的控制功能5）主轴功能6）辅助功能7）刀具管理功能8）补偿功能9）人机对话功能10）自诊断功能11）通讯功能2.CNC装置的功能2.1.1　CNC装置的结构2.1.2　CNC装置的工作过程机床数控系统是一种位置控制系统。数控机床的任务是依照操作者的意愿完成所要加工零件。操作者根据被加工零件的尺寸要求、外形要求、表面指令要求编制零件加工程序。CNC在工作过程中完成以下的任务1.加工程序的输入2.数据的译码和计算3.刀具补偿计算4.插补计算5.位

3、置控制处理2.1.3　CNC装置的特点1.灵活性2.通用性3.可靠性4.易于实现许多复杂的功能5.使用维修方便2.2 CNC系统硬件2.2.1　CNC系统硬件结构与分类1．CNC系统的结构随着大规模集成电路技术和表面安装技术的发展，CNC系统硬件模块及安装方式不断改进。从CNC系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构两种。2．CNC系统的分类从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为单一微处理器和多微处理器结构两大类。2.2 CNC系统硬件2.2.2CNC系统中的微处理器1．单微处理器

4、系统的组成和特点单微处理器系统的CNC装置的特点是整个CNC装置中只有一个CPU，通过该CPU来集中管理和控制整个系统的资源（包括存储器、总线），并通过分时处理的方法，实现各种数控功能。有些CNC装置中，虽然有两个或两个以上的CPU，但只有一个CPU对系统的资源拥有控制权和使用权，该CPU称为主CPU，其它CPU（称为从CPU）无权控制和使用系统资源，只能接受主CPU的控制命令和数据，或向主CPU发请求信号以获取所需要的数据，从而完成某一辅助功能，该结构称为主从结构，也可归为单机结构。3．存储器图2-6半导体存

5、储器的分类4．I/O接口（输入/输出接口）二、多微处理器系统的组成多微处理器系统的CNC装置中有两个或两个以上带CPU的功能部件可对系统资源（存储器、总线）有控制权和使用权。它们又分为多主结构和分布式结构。多主结构是指带CPU的功能部件之间采用紧耦合方式联结，有集中的操作系统用总线仲裁器解决总线争用通过公共存储器交换系统信息。1．多微处理器系统特点（1）计算处理速度高（2）可靠性高（3）有良好的适应性和扩展性（4）硬件易于组织规模生产2.多微处理器系统的基本功能模块（1)CNC管理模块（2）存储器模块（3）CN

6、C插补模块（4）位置控制模块（5）操作和控制数据输入输出和显示模块（6）PLC模块3．多微处理机CNC装置的典型结构（1）共享总线结构（2）共享存储器结构2.3.1　CNC系统软件结构与分类一、CNC系统软硬件组合类型1．不用软件插补器，插补完全由硬件完成的CNC系统；2．由软件插补器完成粗插补，由硬件插补器完成精插补的CNC系统；3．带有完全用软件实施的插补器的CNC系统。二、CNC装置软件结构的特点1．多任务并行处理(1)CNC系统的多任务性(2)并行处理2．实时中断处理（1）实时性（2）CNC装置的中断类

7、型（3）CNC装置中断结构模式2.3.2　CNC系统软件的功能特点CNC系统软件的功能1、输入2、译码3、预计算4、插补计算5、输出6、管理与诊断软件2.4　数控插补原理2.4.1　数控插补原理1．插补的概念在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”。2.插补分类1）基准脉冲插补2）数据采样插补（1）采用软/硬件结合的两级插补方案。（2）采用多CPU的分布式处理方案。（3）采用单

8、台高性能微型计算机方案。2.4.2　数控插补方法（逐点.积分.采样）一、逐点比较插补法所谓逐点比较插补法，就是机床每走到一个坐标位置，都要和给定的轨迹上的坐标值比较一次，看实际加工点在给定轨迹的什么位置，判断其偏差，然后决定下一步的走向，如果加工点走到图形外面去了，那么下一步就要向图形里面走；如果加工点在图形里面，那么下一步就要向图形外面走，以缩小偏差。逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线