[工学]数控加工与编程技术.ppt

第二章 数控系统及工作原理 第一节 概述 第二节 数控插补原理 第三节 数控补偿原理 第四节 位移与速度检测 第五节 伺服驱动与控制 第六节 CNC装置 第七节 CNC系统中的可编程控制器（PLC） 了解数控系统的组成、工作原理及工作过程； 掌握数控机床插补原理及逐点比较法插补方法； 掌握刀具补偿原理； 掌握光栅及脉冲编码器的位移检测原理； 掌握伺服驱动与控制的基本原理与方法； 了解CNC装置的硬软件结构及工作原理； 了解CNC系统中的PLC结构与工作原理。 第一节 概 述 现代数控系统以微型计算机为核心构成，称为计算机数字控制系统，简称CNC系统，其大部分或全部数控功能是在硬件的基础上通过软件实现的。 一、CNC系统组成和功用 1．输入/输出设备 操作者与数控系统进行人机交互，或其它外部信息处理设备与CNC系统进行信息交换的装置。 数控操作面板：数控系统的控制面板，主要由显示器（CRT或LCD）、手动数据输入(MDI)键盘组成。 机床操作面板：设有各种按钮和选择开关，用于对机床直接手动操作或对机床的运行进行干预。 电子手轮：手摇脉冲发生器，手动坐标控制。 磁盘驱动器：程序、数据输入与输出。 各种通信接口：RS-232C、RS-422、RS-485、USB等 2．CNC装置和PLC CNC装置实现系统的主要和绝大多数控制功能 封闭结构CNC：第五代以前 开放结构CNC：第六代 PLC协助CNC装置实现部分辅助控制功能 内置型：结构上与CNC装置一体化，PMC 独立型：由独立的专业化厂家生产 CNC装置的任务 接收各输入设备的输入信息 对零件加工程序及工作参数进行存储，对操作命令转相应处理 执行零件加工程序，对加工程序指令进行译码、逻辑分析、插补运算 将生成的运动轨迹控制信息输出到进给伺服驱动单元 将机床主运动和辅助功能控制指令转交给PLC处理和执行，同时接收PLC的反馈信息并做相应处理 把各工作环节的有关数据和图形信息，如零件加工程序、轴坐标值、操作菜单和提示、诊断结果、补偿值、机床参数和状态、模拟控制轨迹等输出到显示器进行显示 实现与上位编程、管理计算机的信息交换 PLC的任务 接收CNC装置转交来的机床主运动和辅助功能控制指令，同时从本身的输入端获得机床主运动和辅助动作状态、机床操作面板操作信息等 对上述状态信息进行逻辑运算及数值运算处理 将处理结果信息根据控制功能需要分别输出到机床操作面板、主轴调速驱动单元和强电控制部分，或反馈给CNC装置 3．强电控制部分和辅助装置电动执行器 CNC系统的功率接口 由各种继电器及继电器驱动电路构成 作用是对PLC输出的辅助功能控制信号进行隔离并功率放大，驱动辅助装置电动执行器（各种电机、电磁铁、电磁阀等） 4．进给伺服驱动单元及进给电动机 进给伺服单元接收来自CNC装置的运动轨迹控制信息（运动指令），经变换和放大后，驱动伺服电动机，再经机械传动机构传动机床工作台或刀具，实现程序规定的坐标运动轨迹。 5．主轴调速驱动单元及主轴电动机 主轴调速驱动单元接收来自PLC的转速控制信息（转速指令），经变换和放大后，驱动主轴电动机运转，使主轴获得给定的转速。 6．位移与速度检测装置 在位置伺服系统中，检测各坐标轴位置（或位移）和速度，并反馈给CNC装置和进给伺服驱动单元，或仅反馈给进给伺服驱动单元。 在主轴调速系统中，速度检测装置用于检测主轴的转速，并反馈给主轴调速驱动单元。 二、CNC装置的主要工作及过程 系统的初始化 输入 加工程序的执行 译码 数据处理 插补 位置控制 开关量控制 显示 故障自动检测和诊断 1. 系统的初始化 对有关寄存器、存储器、输出口设置初始值 自动返回参考点或提示操作者手动返回参考点，以便建立机床坐标系 显示机床刀架或工作台等的当前位置信息，同时处于准备接收各种数据和操作命令的状态 注意：第一次使用数控装置时，必须进行机床 参数设置 2. 输 入 零件加工程序、各种补偿值、各种参数及操作命令等 通过MDI键盘编写和输入加工程序 通过磁盘输入或采用通讯方式输入 零件加工程序以文本格式（通常是ASCⅡ码）存放在程序存储区，并可利用CNC装置的程序编辑器进行编辑和修改 3. 加工程序的执行 手动： 单段： 连续：实际加工 译 码 根据规则对程序段指令（功能字）进行识别，转换成后续处理程序所要求的数据格式，并将其存放在指定的内存专用区——译码缓冲区。 （为什么） 将程序段从程序存储区中逐个字符读入，并逐个与规定使用的所有指令地址符（M、G、S、T、F、X、