單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第四章 計算機數(shù)控（,CNC,）系統(tǒng),本章重點：,1,計算機數(shù)控系統(tǒng)構成及其結構特點,2,運動軌跡插補原理,3,刀具補償,4-1,數(shù)控系統(tǒng)的構成與功能,1,數(shù)字控制的任務,機械制造工藝中的數(shù)字控制就是使工件與刀具的相對運動形成規(guī)定的幾何軌跡。對數(shù)控機床來說其根本任務是：運動軌跡行程量和開關量控制。,2 CNC,系統(tǒng)的組成,程序、輸入輸出設備、,CNC,控制器、可編程控制器（,PLC,）、主軸驅(qū)動和進給驅(qū)動單元等組成。其結構框圖如下：,CNC,系統(tǒng)一般結構框圖,輸入,裝置,通訊,線路,輸出,裝置,PLC,主軸控,制單元,數(shù)度控制,單元,主軸電機,機床電器,進給電機,位置檢測,裝置,電器控,制單元,計算機,硬件與,數(shù)控系,統(tǒng)軟件,CNC,控制器,3,CNC,控制器的一般工作過程,CNC,的工作是在計算機硬件支持下，執(zhí)行軟件控制功能的全過程。具體來說經(jīng)過了,1,）輸入,2,）譯碼,3,）刀具補償,4,）進給速度處理,5,）插補,6,）位置控制,7,）,I/O,處理,8,）顯示,9,）故障診斷,CNC,信息流程,4 CNC,的控制主要功能,1,）軸控制功能,2,）指令機床運動方式的準備功能,3,）插補功能,4,）進給功能 工進、快進、倍率進給、同步進給（車螺紋）,5,）主軸功能,6,）刀具功能和第二輔助功能（指定工作臺分度）,7,）字符圖形顯示功能,8,）通訊功能,9,）自診斷功能,10,）人機交互圖形編程功能,4-2,CNC,的硬件結構,1,常規(guī),CNC,的硬件結構,三種結構形式：,（,1,）總線式模塊化結構的,CNC,，,32,位多用于多軸控制的高檔數(shù)控機床。,（,2,）是以單板或?qū)Ｓ眯酒澳０褰M成的結構緊湊的,CNC,，大量用于中檔數(shù)控機床,（,3,）基于通用計算機基礎之上開發(fā)的,CNC,1,）單微處理器結構,發(fā)展初期的一些經(jīng)濟型數(shù)控機床采用此結構。,單微處理器結構的,CNC,框圖,2,）單微處理器的結構特點,A,）只有一個微處理器，對存儲、插補運算、輸入輸出控制、,CRT,顯示等,CPU,實現(xiàn)集中控制分時處理。,B,）微處理器通過總線與存儲器、輸入、輸出等各種接口相連，構成,CNC,裝置。,C,）結構簡單，易于實現(xiàn)。,D,）實時性要求很高的插補運算受微處理器、字長、數(shù)據(jù)寬度，尋址能力和運算速度的限制。,3,）多微處理器結構,多微處理器結構的數(shù)控裝置中有兩個或兩以上,CPU,，各,CPU,之間采用緊耦合，資源 共享，有集中的操作系統(tǒng)。,多微處理器結構多采用模塊化結構，通常采用共享總線或共享存儲器兩種典型結構實現(xiàn)模塊間的互連與通訊。,4,）共享總線結構,只有主模塊有權控制系統(tǒng)總線。,這類結構以系統(tǒng)總線為中心,支持多微處理器結構的總線均設計有總線仲裁電路,總線仲裁通常有串行和并行兩種裁決方式。,共享總線多微處理器的結構框圖,4,）共享存儲器結構,采用多端口存儲器,RAM,來實現(xiàn)各,CPU,間的互連和通訊，每個端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線以供訪問。,有專門的多端口邏輯控制電路解決訪問沖突。,Actrion,系統(tǒng)就采用這種結構。,共享存儲器結構框圖,共享存儲器,CRT,CPU4,I/O,CPU1,插補,CPU2,軸控制,CPU3,來自機床,的控制信號,輸?shù)綑C床的,控制信號,5,）多微處理器結構特點,性能價格比高。計算速度快，適于多軸控制、高速、高精度、高效率的要求。,采用模塊化結構，有良好的適應性和擴展性。,硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。,可靠性高。,2,開放式,CNC,的硬件結構,可互操作性,可移植性,可縮放性,可相互替代性,4-3,CNC,系統(tǒng)軟件,概述,數(shù)控,機床實現(xiàn)零件的自動加工原因。,數(shù)控裝置是依靠其硬件支持，通過運行其軟件完成零件自動加工過程。,各個軟件相互協(xié)調(diào)完成數(shù)控任務。,1,三種典型軟硬件界面,輸入,插補,準備,插補,位控,輸入,插補,準備,插補,位控,速控,電機,測量,數(shù)據(jù)流程,2 CNC,系統(tǒng)的多任務與實時中斷處理,1,）多任務,2,）并行處理多重實時中斷,3,常規(guī)的軟件結構,數(shù)控系統(tǒng)的基本功能是由各個功能子程序 實現(xiàn)，不同的軟件結構對這些子程序的安排方式不同，管理方法也不同。,1,）多重中斷型結構 除初始化外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排成不同級別的中斷服務程序中，所有功能程序根據(jù)實時重要程度不同，分成不同的優(yōu)先級，從而整個系統(tǒng)軟件成為大的中斷系統(tǒng)。,日本的,FANUC7,、,6,系統(tǒng)都屬這類。,2,）前后臺型結構 前臺程序是中斷服務程序。后臺程序是個循環(huán)運行程序，不斷被前臺程序所中斷，二者共同配合完成零件的加工任務。適合于單微處理器硬件結構。如,A-B 7360CNC,。,