單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第四章 計(jì)算機(jī)數(shù)控（,CNC,）系統(tǒng),本章重點(diǎn)：,1,計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),2,運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)原理,3,刀具補(bǔ)償,4-1,數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與功能,1,數(shù)字控制的任務(wù),機(jī)械制造工藝中的數(shù)字控制就是使工件與刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成規(guī)定的幾何軌跡。對(duì)數(shù)控機(jī)床來說其根本任務(wù)是：運(yùn)動(dòng)軌跡行程量和開關(guān)量控制。,2 CNC,系統(tǒng)的組成,程序、輸入輸出設(shè)備、,CNC,控制器、可編程控制器（,PLC,）、主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元等組成。其結(jié)構(gòu)框圖如下：,CNC,系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)框圖,輸入,裝置,通訊,線路,輸出,裝置,PLC,主軸控,制單元,數(shù)度控制,單元,主軸電機(jī),機(jī)床電器,進(jìn)給電機(jī),位置檢測(cè),裝置,電器控,制單元,計(jì)算機(jī),硬件與,數(shù)控系,統(tǒng)軟件,CNC,控制器,3,CNC,控制器的一般工作過程,CNC,的工作是在計(jì)算機(jī)硬件支持下，執(zhí)行軟件控制功能的全過程。具體來說經(jīng)過了,1,）輸入,2,）譯碼,3,）刀具補(bǔ)償,4,）進(jìn)給速度處理,5,）插補(bǔ),6,）位置控制,7,）,I/O,處理,8,）顯示,9,）故障診斷,CNC,信息流程,4 CNC,的控制主要功能,1,）軸控制功能,2,）指令機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的準(zhǔn)備功能,3,）插補(bǔ)功能,4,）進(jìn)給功能 工進(jìn)、快進(jìn)、倍率進(jìn)給、同步進(jìn)給（車螺紋）,5,）主軸功能,6,）刀具功能和第二輔助功能（指定工作臺(tái)分度）,7,）字符圖形顯示功能,8,）通訊功能,9,）自診斷功能,10,）人機(jī)交互圖形編程功能,4-2,CNC,的硬件結(jié)構(gòu),1,常規(guī),CNC,的硬件結(jié)構(gòu),三種結(jié)構(gòu)形式：,（,1,）總線式模塊化結(jié)構(gòu)的,CNC,，,32,位多用于多軸控制的高檔數(shù)控機(jī)床。,（,2,）是以單板或?qū)Ｓ眯酒澳０褰M成的結(jié)構(gòu)緊湊的,CNC,，大量用于中檔數(shù)控機(jī)床,（,3,）基于通用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上開發(fā)的,CNC,1,）單微處理器結(jié)構(gòu),發(fā)展初期的一些經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床采用此結(jié)構(gòu)。,單微處理器結(jié)構(gòu)的,CNC,框圖,2,）單微處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),A,）只有一個(gè)微處理器，對(duì)存儲(chǔ)、插補(bǔ)運(yùn)算、輸入輸出控制、,CRT,顯示等,CPU,實(shí)現(xiàn)集中控制分時(shí)處理。,B,）微處理器通過總線與存儲(chǔ)器、輸入、輸出等各種接口相連，構(gòu)成,CNC,裝置。,C,）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。,D,）實(shí)時(shí)性要求很高的插補(bǔ)運(yùn)算受微處理器、字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度，尋址能力和運(yùn)算速度的限制。,3,）多微處理器結(jié)構(gòu),多微處理器結(jié)構(gòu)的數(shù)控裝置中有兩個(gè)或兩以上,CPU,，各,CPU,之間采用緊耦合，資源 共享，有集中的操作系統(tǒng)。,多微處理器結(jié)構(gòu)多采用模塊化結(jié)構(gòu)，通常采用共享總線或共享存儲(chǔ)器兩種典型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模塊間的互連與通訊。,4,）共享總線結(jié)構(gòu),只有主模塊有權(quán)控制系統(tǒng)總線。,這類結(jié)構(gòu)以系統(tǒng)總線為中心,支持多微處理器結(jié)構(gòu)的總線均設(shè)計(jì)有總線仲裁電路,總線仲裁通常有串行和并行兩種裁決方式。,共享總線多微處理器的結(jié)構(gòu)框圖,4,）共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),采用多端口存儲(chǔ)器,RAM,來實(shí)現(xiàn)各,CPU,間的互連和通訊，每個(gè)端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線以供訪問。,有專門的多端口邏輯控制電路解決訪問沖突。,Actrion,系統(tǒng)就采用這種結(jié)構(gòu)。,共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖,共享存儲(chǔ)器,CRT,CPU4,I/O,CPU1,插補(bǔ),CPU2,軸控制,CPU3,來自機(jī)床,的控制信號(hào),輸?shù)綑C(jī)床的,控制信號(hào),5,）多微處理器結(jié)構(gòu)特點(diǎn),性能價(jià)格比高。計(jì)算速度快，適于多軸控制、高速、高精度、高效率的要求。,采用模塊化結(jié)構(gòu)，有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。,硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。,可靠性高。,2,開放式,CNC,的硬件結(jié)構(gòu),可互操作性,可移植性,可縮放性,可相互替代性,4-3,CNC,系統(tǒng)軟件,概述,數(shù)控,機(jī)床實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工原因。,數(shù)控裝置是依靠其硬件支持，通過運(yùn)行其軟件完成零件自動(dòng)加工過程。,各個(gè)軟件相互協(xié)調(diào)完成數(shù)控任務(wù)。,1,三種典型軟硬件界面,輸入,插補(bǔ),準(zhǔn)備,插補(bǔ),位控,輸入,插補(bǔ),準(zhǔn)備,插補(bǔ),位控,速控,電機(jī),測(cè)量,數(shù)據(jù)流程,2 CNC,系統(tǒng)的多任務(wù)與實(shí)時(shí)中斷處理,1,）多任務(wù),2,）并行處理多重實(shí)時(shí)中斷,3,常規(guī)的軟件結(jié)構(gòu),數(shù)控系統(tǒng)的基本功能是由各個(gè)功能子程序 實(shí)現(xiàn)，不同的軟件結(jié)構(gòu)對(duì)這些子程序的安排方式不同，管理方法也不同。,1,）多重中斷型結(jié)構(gòu) 除初始化外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排成不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，所有功能程序根據(jù)實(shí)時(shí)重要程度不同，分成不同的優(yōu)先級(jí)，從而整個(gè)系統(tǒng)軟件成為大的中斷系統(tǒng)。,日本的,FANUC7,、,6,系統(tǒng)都屬這類。,2,）前后臺(tái)型結(jié)構(gòu) 前臺(tái)程序是中斷服務(wù)程序。后臺(tái)程序是個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，不斷被前臺(tái)程序所中斷，二者共同配合完成零件的加工任務(wù)。適合于單微處理器硬件結(jié)構(gòu)。如,A-B 7360CNC,。,