第四章计算机数字控制系统答案.ppt

第四章 计算机数字控制系统;提 要;目 标;建 议;;2. 数控系统的硬件结构;CNC装置是按模块化设计的方法构造. 模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干种具有独立功能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。;I/O设备;输入/输出设备（I/O）;总线（BUS）;存储器（ROM、RAM）;3. 数控系统的工作过程;数控装置软件的数据转换流程;把用ASCⅡ码编写的零件加工程序翻译成数控系统要求的 数据格式，并存放到译码缓冲区中，准备为后续程序使用。;根据刀具参数，确定刀具长度补偿量和刀具半径补偿量，根据零件轮廓轨迹计算出刀具中心轨迹，以保证零件的加工精度。;根据合成速度计算出各运动坐标的分速度，同时安装机床允许的最低、最高速度、最大加速度和最佳升降速规律，进行速度规划。; 1． 根据速度倍率值计算本次插补周期的实际合成位移量； 2． 计算新的坐标位置； 3． 将合成位移分解到各个坐标方向，得到各个坐标轴的位  置控制指令。;在伺服系统的每个采样周期中，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置进行比较，其差值作为伺服调节的输入，经过伺服驱动器控制伺服电机。同时还要完成位置回路的增益调整、各个坐标的螺距误差补偿和反向间隙补偿，提高机床的定位精度。;4. 数控系统的主要功能;1.控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴数。; 准备功能（G功能） —— 指令机床动作方式的功能。 3. 插补功能和固定循环功能 ——　插补功能是数控系统实现零件轮廓加工轨 迹运算的功能。 ——　固定循环功能是数控系统实现典型加工 　　　　循环（如：钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻 　　　削和切螺纹等）的功能; 进给功能 ——　进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。 同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r。 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度。; 主轴功能—— 数控系统的主轴的控制功能。 主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削速度为恒速的控制功能。 主轴定向控制——主轴周向定位于特定位置控制的功能。 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。; 辅助功能（M功能） —— 用于指令机床辅助操作的功能。 刀具管理功能 ——实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。 刀具几何尺寸（半径和长度），供刀具补偿功能使用； 刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时，CNC系统将提示用户更换刀具； CNC系统都具有刀具号（T）管理功能，用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。; 补偿功能 刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。 非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿。; 人机对话功能 在CNC装置中这类功能有： 菜单结构操作界面； 零件加工程序的编辑环境； 系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。; 自诊断功能 ——　CNC自动实现故障预报和故障定位的功能。 开机自诊断； 在线自诊断； 离线自诊断； 远程通讯诊断。; 通讯功能 —— CNC与外界进行信息和数据交换的功能 RS232C接口，可传送零件加工程序， DNC接口，可实现直接数控， MAP(制造自动化协议)模块， 网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的要求。;5. 数控系统的特点;1. 具有灵活性和通用性 CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。;数控功能丰富 利用计算机的高速数据处理能力，CNC装置能实现复杂的数控功能： 插补功能：二次曲线、样条、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、部分自动编程功能。 ; 可靠性高 CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片。 许多功能由软件实现，使硬件数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实