普通机床与数控机床于万成第4章+数控机床的数控系统课件教学.pptVIP

第4章 数控机床的数控系统 主编：于万成 副主编：王桂莲 教学目的: 掌握数控机床中PLC的组成和工作原理以及PLC的主要功能；理解数控系统硬件结构和软件结构模式及单、多微处理器结构；了解数控装置的组成和功用，常见的数控系统的类型。 技能要求:能正确指出数控系统各部分结构名称和作用；能正确指出不同的数控系统的特点。 计算机数控(Computerized Numerical Control，CNC)系统是使用计算机控制加工功能 实现数控机床数字控制的系统。它主要由计算机数控装置、数控加工程序输入/输出装置、主轴单元、伺服单元、驱动装置、可编程控制器(PLC)及电气逻辑控制装置、辅助装置、测量装置组成。 4.1计算机数控装置 数控装置它包括微处理器CPU、存储器和接口电路等。其主要功能是接收、存储零件程序，并对其进行译码、计算、插补和逻辑判断等处理，然后输出坐标轴位移信号和辅助运动控制信号。其原理是根据输入的加工程序进行运动轨迹处理和输入信号处理。然后输出到执行部件，如伺服单元、驱动装置和PLC等，使他们按照设计的动作运动来加工零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。 4.1.1数控装置的组成 早期普遍采用的数控装置是NC装置，即完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置即NC装置。随着计算机技术的迅猛发展，现在NC装置已基本被CNC装置所取代，即由计算机硬件和软件组成。 数控装置通常由专用软件与硬件两大部分组成，软件在硬件支持下运行。同一般计算机系统一样，由于软件和硬件在逻辑上是等价的，所以在CNC装置中，由硬件完成的工作原则上也可以由软件来完成，但软、硬件各有其不同的特点。硬件处理速度较快，但价格贵，软件设计灵活，适应性强，但处理速度较慢。因此在数控系统中，软、硬件的分配比例通常是由其性能价格比决定的。 数控装置的硬件除具有一般计算机所具有的微处理器(CPU)、存储器(ROM，RAM)、输入/输出(I/O)接口外，还具有位置控制器、手动数据输入(MDI)接口和显示(CRT)接口。数控装置硬件的组成如图4.1所示。 数控装置的软件是为了实现数控系统各功能而编制的专用软件，称为系统软件。在系统软件的控制下，数控装置对输入的加工程序自动进行处理，并发出相应的控制指令。 系统软件由管理软件和控制软件两部分组成，如图4.2所示。 4.1.2.数控装置的功能 数控装置的功能包括基本功能和选择功能。 （1）基本功能 1)控制功能 数控装置能控制的轴数及能同时控制(联动)的轴数。控制轴有移动轴、回转轴、基本轴和附加轴。 2)准备功能 准备功能(G功能)是指机床动作方式的功能。主要有基本移动、程序暂停、坐标平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、公英制转换、绝对值与相对值转换等指令。 3)插补功能 指数控装置可以实现各种曲线轨迹插补加工的能力，有直线插补、圆弧插补、高次曲线插补等功能。 4)进给功能 它反映刀具进给速度，一般F代码直接指定各轴的进给速度。主要包括切削进给速度、同步进给速度、快速进给速度和进给倍率。 5）主轴功能 它是指主轴转速的功能，用字母S和它后继的2～4位数字表示。有恒转速和表面恒线速两种运转方式。机床操作面板上设有主轴倍率开关，用它可以不修改程序而改变主轴转速。 6）刀具功能 它包括选择的刀具数量和种类、刀具的编码方式、自动换刀的方式。用T和后继2～4位数字来表示。 7)辅助功能 也称M功能，用字母M和它后继2位数字表示，用来规定主轴的起停和转向、切削液的开关、刀具的起停、刀具的更换、工件的夹紧与松开等。 8）字符显示功能 数控装置可通过CRT显示器实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。 9）自诊断功能 数控装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。在故障出现后便于迅速查明故障类型和部位，以便及时排除故障，减少因故障引起的停机时间。 （2）选择功能 l)补偿功能 数控装置备有多种补偿功能，可以对加工过程中由于刀具磨损或更换，以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差予以补偿。数控装置的存储器中存放着刀具长度和半径的相应补偿量。 2)固定循环功能 是指数控装置为常见的加工工艺所编制的、可多次循环加工的功能。在固定循环使用前要选择合适的切削用量和重复次数等参数。 3)图形显示功能 该功能一般需要高分辨率的CRT显示器。能显示人机对话编程菜单、零件图形、动态模拟刀具轨迹等。 4)通信功能 是数控装置与外界进行信息和数据交换的功能。通常数控装置都配有RS-232C接口，可与上级计算机进行通信，传送零件加工程序。有的还备有DNC接口，以利于实现直接数控。更高档的数控装置还能与制造自动化协议MAP相连，进入工厂通信网络