第3章 计算机数控(CNC)系统1-3综述.ppt

;2. CNC系统的组成 ;CNC系统组成：;; 1）零件程序的输入 CNC系统的输入，包括零件程序和参数两部分输入。参数通过操作面板输入；零件程序的输入，包括纸带输入、键盘输入（MDI－manual data input）和计算机通信输入(DNC接口，RS232C, direct numerical control)。 ;2）译码处理 译码处理，是将零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F代码)和其它辅助信息(M，S，T代码等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区间。 在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查。;3)刀具补偿 刀具补偿包括长度补偿和刀具半径补偿。为使编制的零件程序与刀具尺寸无关，零件程序是以零件轮廓轨迹来编制的。 刀具补偿的作用是根据不同刀具的尺寸把零件轮廓轨迹转换成相应刀具中心的轨迹。 现代CNC刀具补偿的工作还包括程序段之间的自动转接和过切判别功能。;5）插补 插补是指在一已知起点和终点坐标的曲线上进行“数据点的密化”工作。 插补点在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。 通常经过若干次插补周期后，插补完一个程序段的加工，即完成从该程序段起点到终点的“数据点密化”工作。 ;6）位置控制 位置控制的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，根据差值控制进给伺服电机。 在位置控制中，通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。;9）诊断 现代CNC都具有联机和脱机诊断的能力。 所谓联机诊断，指CNC工作时运行CNC中的自诊断程序，随时检查各个部件，故障时立即报警。 所谓脱机诊断，指CNC不工作时的诊断，通过运行专门的诊断程序，检查各个部件，及时消除故障，还可实现远程诊断。;CNC信息流程 ;4. CNC控制器的功能;2）准备功能 准备功能也称G功能，用来指令机床动作方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定等指令。它用指令G和它后续的两位数字表示。 ISO标准中推备功能从G00至G99共100种，数控系统可从中选用。;4）进给功能 进给功能用“F”直接指令各轴的进给速度。 (1) 切削进给速度(每分钟进给量) ； (2) 同步进给速度(每转进给量) ，指主轴每转进给量规定的送给速度，如0.01mm/r； (3) 快速进给(G00)速度，可设定； (4) 进给倍率，倍率在0～200％之间变化，每档间隔10%，车螺纹时无效。;6）辅助功能 辅助功能用来规定主轴的起动、停止、转向，冷却泵的接通和断开，刀库的起、停等。用M字母和它后续的2位数值表示， ISO标准中辅助功能有100种。 ;9）字符图形显示功能 CNC可配置单色或彩色CRT，通过软件和接口实现字符和图形的显示。 现代数控系统都采用LCD显示器。 ; CNC装置的控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、刀具功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能、自诊断功能等是CNC的基本功能。;二、CNC的硬件结构 ;大板结构的FANUC 0-TD数控系统 ;2）总线式模块化结构 整个CNC按功能分为若干个模块。硬件和软件的设计都采用模块化结构，每一个功能模块做成尺寸相同的印制电路板，相应功能模块的控制软件固化在其中。功能模块通过有明确定义的标准固定接口通讯、交换信息。;模块化结构的FANUC 15数控系统 ;2.单微处理器结构和多微处理器结构 1) 单微处理器结构 在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控装置的各个任务。其它功能部件，如存储器、各种接口、位置控制器等都需要通过总线与微处理器相连。;单微处理器结构CNC;带有4个CPU的数控系统(共享总线); ;4.基于PC的开放式CNC体系结构简介 ;三、CNC的软件结构 ;2）三种典型CNC软硬件界面： ;2. CNC软件系统的多任务并行处理与实时中断;2）并行处理与实时中断处理 ;(2)并行处理;单CPU分时资源共享; (3)实时中断处理 CNC系统软件的另一个重要特征是实时中断处理。 CNC系统的多任务性和实时性决定了系统中断成为整个系统必不可少的重要组成部分，中断结构决定了系统软件的结构。;3. CNC的软件结构 ; 背景程序循环运行，前台程序实时中断执行，如图所示，共同完成零件加工任务。; ;3.2