第六章计算机数字控制程序编制基础简介 机电一体化系统的设计课件.pptVIP

第六章  计算机数字控制 程序编制基础简介 第一节 数控机床类型及其控制方式 是指用数字化信息(数字量及字符)发出指令并实现自动控制的技术。数控装置是数控设备的控制核心，通常由一台通用或专用微型计算机构成。数控装置根据输入的指令，进行译码、处理、计算和控制，实现其数控功能。数控设备的数控功能用专用计算机的硬件来实现的数控，称为硬件数控。主要是以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，习惯上称为软件数控或简称为CNC(Computer Numerical Control)。CNC系统是现代主流数字控制系统，用CNC系统控制机床称为计算机数控机床，简称数控（CNC）机床，是一种由计算机或专用控制装置控制的高效自动化机床，是综合应用计算机技术、自动控制技术、精密机械设计技术以及精密测量等技术的典型机电一体化产品。 数控（NC-Numerical Control）技术 CNC机床适合于多品种、小批量零件的加工。随着微电子技术的飞跃发展，能够自动更换刀具的高度自动化的计算机数控机床—机械加工中心(MC—Machining Center)发展更为迅速。各工业发达国家相继出现了双工位和多工位交换工作台的加工中心，与工业机器人等组成的柔性制造单元(FMC-Flexible Manufacturing Cell)，以及由多台数控机床、加工中心与物料搬运装置(搬运机器人、运输小车等)组成的柔性制造系统(FMS—Flexible Manufacturing System)，在此基础上又发展成为自动化工厂(FA—Factory Automation)或计算机集成系统（CIMS—Computer Integrated Manufacturing System）等。 传统机床加工零件时，机床运行的起始、结束、运动的先后次序以及刀具和工件的相对位置等都是由人工操作完成的。而CNC机床加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和机床运动要求用数控语言记录在数控介质（磁盘等）上，然后输入到数控（CNC）装置，再由数控（CNC）装置控制机床运动从而实现加工自动化，其加工过程原理如图6.1所示。 图6.1 数控（CNC）机床加工过程原理框图 在机械加工中心上加工零件所涉及的技术范围比较广，与相应的配套技术有密切关系，图6.2为数控（CNC）机床加工时需考虑的问题。对于一个合格的编程员来说，首先应该是一个合格的工艺员，应熟练掌握零件的工艺设计和切削用量的选择，并能合理的提出正确的刀具和夹具方案，懂得刀具测量方法，了解机床的性能和特点，熟悉程序编制和输入方式。 图6.2 数控（CNC）机床(或加工中心)加工时需考虑的问题 开环控制系统是不把控制对象的输出与输入（数控（CNC）装置输出指令）进行比较的控制系统，即机床没有检测反馈装置，如图6.3 a所示。 闭环控制系统，如图6.3 b所示，与开环控制系统不同的是在工作台上安装了位移检测传感器，可以实现工作台位移的位置反馈，反馈信息与数控（CNC）装置的指令值进行比较，所得差值再经D/A转换、放大，对伺服电动机进行控制，从而经传动机构使工作台按规定移动，直至差值趋于零时为止，以期达到预定的高精度。 半闭环控制系统，如图6.3 c所示，它的控制方式与闭环控制方式相类似，其主要区别在于未将减速器、滚珠丝杠、工作台包含在闭环环路之内，因此该方式较易获得稳定的控制特性，只要检测传感器的检测精度高、分辨力高、丝杠副的传动精度高，就可以获得比开环控制系统高得多的控制精度和速度。 图6.3 数控（CNC）伺服控制系统的控制方式框图 从控制方式来看，伺服控制系统有：开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统 图6-3 第二节 数控（CNC）系统组成 及数控程序编制基础 一．数控系统组成及其工作过程 数控系统构成框图如图6.4所示。数控系统是由程序、输入输出设备、计算机数字控制装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动和进给驱动装置等组成。数控装置是CNC系统的核心。 图6.4 数控系统构成框图 是对刀具和工件之间的相对运动进行控制：在作好相关准备工作之后，进行零件加工程序的输入、数控加工程序的译码和预处理、插补计算、位置控制等。 数控系统的主要 作用 在加工控制信息输入后，启动加工运行，此时数控装置在系统控制程序的作用下，对其进行预处理，即进行译码和预计算(如刀补计算、坐标变换等)。由图6.5可知，进行译码时，将其区分成几何的、工艺的数据