计算机数控（ CNC）装置

计算机数控（CNC）装置

单元一 CNC装置的组成与特点 • 单元二 CNC装置的硬件结构 • 单元三 CNC装置的软件结构 • 单元四 CNC装置的插补原理 • 单元五刀具半径补偿原理 • 单元六数控系统中的可编程控制器

单元一 CNC装置的组成与特点 一、CNC装置二、CNC装置得组成及其工作过程三、CNC装置的特点及可执行的功能 Exit

单元一 CNC装置的组成与特点 一、CNC装置 Exit

单元一 CNC装置的组成与特点 二、CNC装置得组成及其工作过程图2-2 CNC装置硬件的组成框图 Exit [ 1、2、3 ]

单元一 CNC装置的组成与特点 二、CNC装置得组成及其工作过程图2-3 CNC装置软件的组成 Exit [ 1、2、3 ]

单元一 CNC装置的组成与特点 二、CNC装置得组成及其工作过程图2-4 CNC装置的工作流程及软硬件界面 Exit [ 1、2、3 ]

单元一 CNC装置的组成与特点 三、CNC装置的特点及可执行的功能 1、CNC装置的特点（1）灵活通用（2）控制功能的多样化（3）使用可靠、维修方便（4）易于实现机电一体化 Exit [ 1、2、3 ]

功能 功能说明基本功能控制功能主要反映CNC装置能够控制以及能够同时控制的轴数（即联动轴数）。控制的轴数越多，特别是联动轴数越多，CNC装置就越复杂。准备功能是指机床动作方式的功能。主要有移动、坐标设定、坐标平面选择、刀具补偿、固定循环等指令。G代码的使用有模态（续效）和非模态（一次性）两种。插补功能是指CNC装置可实现的插补加工线型的能力，如直线插补、圆弧插补和其它二次曲线与多坐标插补能力。进给功能是指切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率等。它反映刀具进给速度，一般用F代码直接指定各轴的进给速度。刀具功能用来选择刀具，用T和它后面的2位或4位数字表示。主轴功能是指定主轴转速的功能，用S代码表示。主轴的转向用指令M03（正转）、M04（反转）指定。机床面板上设有主轴倍率开关，可以不修改程序就可改变主轴转速。辅助功能也称M功能，用来规定主轴的起停和转向、切削液的接通和断开、刀库的起停、刀具的更换、工件的夹紧或松开。字符显示功能 CNC装置可通过软件和接口在CRT显示器上实现字符显示，如显示程序、参数、坐标位置和故障信息等。自诊断功能 CNC装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。单元一 CNC装置的组成与特点三、CNC装置的特点及可执行的功能 2、CNC装置可执行的功能（1）基本功能 Exit [ 1、2、3 ]

选择功能补偿功能 CNC装置可以对加工过程中由于刀具磨损、更换刀具、机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差给予补偿。固定循环功能是指CNC装置为常见的加工工艺所编制的、可以多次循环加工的功能。该固定程序使用前，要由用户选择合适的切削用量和重复次数等参数，然后按固定循环约定的功能进行加工。用户若需编制适于自己的固定循环，可借助用户宏程序功能。固定显示功能 CNC装置一般可配置14英寸彩色CRT显示器，能显示人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具轨迹等。通信功能 CNC装置通常备有RS-232C接口，有的还备有DNC接口，设有缓冲存储器，可以按数控格式输入，也可以按二进制格式输入，进行高速传输。有的CNC装置还能与制造自动协议MAP相连，进入工厂通信网络，以适应FMS、CIMS的要求。人机对话编程功能不但有助于编制复杂零件的程序，而且可以方便编程。单元一 CNC装置的组成与特点三、CNC装置的特点及可执行的功能 2、CNC装置可执行的功能（2）选择功能 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 一、单微处理机与多微处理机结构二、硬件各组成部分的功能和原理三、华中数控系统硬件结构简介 Exit

单元二 CNC装置的硬件结构 一、单微处理机与多微处理机结构 +24V、+5V、+15V CPU 稳压电源主印刷线路板 ROM控制程序 1、单微处理机结构读带接口电路纸带读带装置地址总线数据总线手摇脉冲发生器手摇脉冲发生器接口电路速度控制单元位置控制电路 DC伺服马达磁泡存储器控制电路变换器磁泡存储器 I/O接口控制电路输入装置 MDI/CRT装置打印机接口电路连接装置2 三相交流电源输入连接装置1 打印机图2-5 单微处理机CNC系统框图附加轴控制模拟主轴控制附加轴和模拟主轴控制接口电路 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 一、单微处理机与多微处理机结构 2、多微处理机结构图2-6 多微处理机共享存储器的结构 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 一、单微处理机与多微处理机结构 2、多微处理机结构图2-7 多微处理机共享总线结构框图 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 1、CPU及总线 2、存储器 3、输入/输出接口电路及相应的外部设备 4、机床的I/O控制通道 Exit

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 2、存储器（1）概述（2）半导体存储电路的分类和特点 Exit

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 3、输入/输出接口电路及相应的外部设备（1）I/O接口（2）外部I/O设备及I/O接口 ① 纸带阅读机及接口图2-9 光电转换原理图2-10 纸带阅读机接口框图 ② MDI接口 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 3、输入/输出接口电路及相应的外部设备（2）外部I/O设备及I/O接口 ② MDI接口图2-11 MDI接口框图 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 3、输入/输出接口电路及相应的外部设备（3）CRT接口图2-13 CRT显示器接口框图 Exit [ 1、2、3 ]

单元二 CNC装置的硬件结构 二、硬件各组成部分的功能和原理 4、机床的I/O控制通道（1）控制器的特点（2）I/O控制器的组成图2-14 简易型计算机数控系统组成框图 Exit

单元二 CNC装置的硬件结构 三、华中数控系统硬件结构简介图2-15 单机或主从结构的CNC装置硬件结构 Exit

单元三 CNC装置的软件结构 一、概述二、CNC的软件结构三、华中数控系统的软件结构 Exit

输入显示控制诊断 I/O 译码刀具补偿速度处理插补位置控制单元三 CNC装置的软件结构一、概述图2-16 并行处理关系 Exit

单元三 CNC装置的软件结构 二、CNC的软件结构 1、前后台型结构 2、中断型结构 3、功能模块软件结构 Exit

单元三 CNC装置的软件结构 二、CNC的软件结构 1、前后台型结构图2-17 前后台型结构图2-18 前后台型软件结构中的信息流 Exit

优先级 主要功能中断源 0 初始化开机后进入 1 CRT显示，ROM奇偶校验由初始化程序进入 2 工作方式选择及预处理 16ms软件定时 3 PLC控制，M、S、T处理 16ms软件定时 4 参数、变量、数据存储器控制硬件DMA 5 插补运算，位置控制，补偿 8ms软件定时 6 监控和急停信号，定时2、3、5 2ms硬件时钟 7 ARS键盘输入及RS232C输入硬件随机 8 纸带阅读机硬件随机 9 报警串行传送报警 10 RAM校验，电源断开硬件，非屏幕中断单元三 CNC装置的软件结构二、CNC的软件结构 2、中断性型结构表2-5 中断服务程序的优先级及其功能 Exit

单元三 CNC装置的软件结构 二、CNC的软件结构 3、功能模块软件结构图2-22 功能模块软件结构 Exit

单元三 CNC装置的软件结构 三、华中数控系统的软件结构 1、软件结构说明 Exit [ 1、2 ]

单元三 CNC装置的软件结构 三、华中数控系统的软件结构 2、NCBASE的功能 a、实时多任务的调度 b、设备驱动程序 c、位置控制 d、插补器 e、PLC调度 d、内部监控 Exit [ 1、2 ]

单元四 CNC装置的插补原理 一、概述二、逐点比较法直线插补三、圆弧插补计算原理 Exit

单元四 CNC装置的插补原理 二、逐点比较法直线插补 1、偏差计算公式 2、终点判别法 3、插补计算过程 4、不同象限的直线插补过程 5、直线插补计算流程 6、直线插补的软件实现 Exit

单元四 CNC装置的插补原理 二、逐点比较法直线插补 1、偏差计算公式图2-25 逐点比较法直线插补 Exit

线型 Fm>0时,进给方向 Fm<0时,进给方向偏差计算公式 L1 +△x +△y Fm>0时: Fm+1=Fm-ye Fm<0时: Fm+1=Fm+xe L2 -△x +△y L3 -△x -△y L4 +△x -△y 单元四 CNC装置的插补原理二、逐点比较法直线插补 4、不同象限的直线插补过程 Exit

单元四 CNC装置的插补原理 二、逐点比较法直线插补 5、直线插补计算流程图 2-26 第一象限逐点比较法直线插补的运算流程 Exit

单元四 CNC装置的插补原理 三、圆弧插补计算原理 1、偏差计算公式 2、终点判别法 3、插补计算过程 4、4个象限圆弧插补计算公式 5、圆弧插补计算流程 6、圆弧插补的软件实现 Exit

B (x ,y ) e e M(x ,y ) m m A (x ,y ) 0 0 单元四 CNC装置的插补原理三、圆弧插补计算原理 1、偏差计算公式图2-29 逐点比较法圆弧插补 Exit

开始初始化：X → Y ，Y → J ，0 → J A A A Y F ∑=|X -X |+|Y -Y | → J ) e e A A ∑ Y N F ≥ 0 ? 进给+ Δ y 进给- Δ X F-2X+1→F F+2Y+1→F X-1→X Y-1→Y J -1→J ∑ ∑ N J =0? ∑ Y 结束单元四 CNC装置的插补原理三、圆弧插补计算原理 5、圆弧插补计算流程图2-30 逐点比较法圆弧插补流程 Exit

单元五刀具半径补偿原理 一、概述二、刀具半径补偿的工作过程和常用方法三、程序段间转接情况分析四、刀具半径补偿实例五、加工过程中的过切判别原理 Exit

刀具刀具中心轨迹编程轨迹 G41 刀具 C ″ G42 B ′ ′ C ′ 单元五刀具半径补偿原理一、概述图2-32 刀具半径补偿示意图 Exit

编程轨迹 刀具中心轨迹刀补撤消刀补进行起刀点刀补建立单元五刀具半径补偿原理二、刀具半径补偿的工作过程和常用方法 1、刀具半径补偿的工作过程（1）刀补建立（2）刀补进行（3）刀补撤消 2、刀具半径补偿的常用方法（1）B刀补（2）C刀补图2-33 刀具半径补偿的工作过程 Exit

单元五刀具半径补偿原理 三、程序段间转接情况分析 1、直线与直线转接 2、圆弧与圆弧转接 3、直线与圆弧转接（类2） Exit

Y Y K Y C E F Y C 刀具中心轨迹 B F Y C B B 编程轨迹 B D B L K α α α α L C K G L G G α E B E G G X C A Y L A X D L C B Y X A A X Y Y E D Y C B A X F D O X K O F X O O X K X F O X (b ) (c) (e) (a) (d) Y G Y K Y F α D Y Y C α B C G F F K G A D B G α X D α α K X E Y A B C C Y G B F E B D Y A X X X O A Y X K Y A D C O C E X F L M X C N B C B B L O O O X X L K L (b ) L (d) (c) (e) (a) 单元五刀具半径补偿原理三、程序段间转接情况分析 1、直线与直线转接图2-34 G41直线与直线转接情况图2-35 G42直线与直线转接情况 Exit

单元五刀具半径补偿原理 三、程序段间转接情况分析 2、圆弧与圆弧转接图2-36 G41圆弧接圆弧的转接情况 Exit

E O h D g C f a A B e b c d 单元五刀具半径补偿原理四、刀具半径补偿实例实例如图2-37所示， 1、读入OA 2、读入AB 3、读入BC 4、读入CD 5、读入DE 6、刀具半径补偿处理结束图2-37 刀具半径补偿的实例 Exit

刀具刀具中心轨迹 A ′ D ′ D A 发出报警程序段编程轨迹 C ′ B ′ 过切削部分 C B 单元五刀具半径补偿原理五、加工过程中的过切判别原理 1、直线加工时的过切判别图2-38 直线加工时的过切 2、圆弧加工时的过切判别图2-39 圆弧加工时的过切 Exit

单元六数控系统中的可编程控制器 一、概述二、可编程控制器的结构三、梯形图四、可编程控制器的工作过程 Exit

PLC规模 输入/输出的点数程序存储器容量小型小于128点 1kB以下中型 128点～512点 1～4kB 大型 512点以上 4kB以上单元六数控系统中的可编程控制器一、概述表2-13 可编程控制器的规模 Exit

单元六数控系统中的可编程控制器 二、可编程控制器的结构图2-40 PC的硬件结构框图 Exit

梯形图开头 1/n 梯形图结尾 END2 n/n 单元六数控系统中的可编程控制器三、梯形图图2-42 两地控制电动机起、停的控制电路与其控制逻辑图2-41 梯形图结构图2-43 梯形图程序的执行过程 Exit

输入输出状态采集 解算梯形图扫描I/O,输出状态更新扫描编程器更新显示强行I/O操作单元六数控系统中的可编程控制器四、可编程控制器的工作过程图2-45 程序执行过程图图2-44 可编程控制器工作的扫描过程 Exit

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