思考題及答案3-4

第三章思考題及答案說明數(shù)控系統(tǒng)的工作過程在CNC機(jī)床中，加工過程的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)所代替，CNC裝置在硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，執(zhí)行輸入的加工程序。具體的工作過程如下：輸入首先將被加工零件圖上的幾何信息和工藝參數(shù)數(shù)字化，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，用按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將這些具有零件特征、控制參數(shù)和刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)的程序輸入CNC裝置中。譯碼經(jīng)過校驗(yàn)和轉(zhuǎn)換后的代碼，含有零件的輪廓信息(線型、起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)等)、加工速度(F代碼)和其它的一些輔助信息(M.S.T代碼等)，全部存放在CNC裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，CNC裝置按一個(gè)程序段為單位，根據(jù)一定的語言規(guī)則將其解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，這一過程稱為譯碼。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理包括刀具補(bǔ)償、進(jìn)給方向判斷、進(jìn)給速度計(jì)算和機(jī)床輔助功能處理等。處理后的數(shù)據(jù)以最直接、最方便的形式送入到工作寄存器，供插補(bǔ)運(yùn)算使用。插補(bǔ)運(yùn)算插補(bǔ)運(yùn)算是根據(jù)數(shù)控語言G代碼提供的軌跡類型(直線、順圓或逆圓)及所在的象限等選擇合適的插補(bǔ)運(yùn)算公式，通過相應(yīng)的插補(bǔ)計(jì)算程序，在所提供的已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的軌跡上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。位置控制位置控制是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，它可由軟件來實(shí)現(xiàn)，也可由硬件來完成。在閉環(huán)系統(tǒng)中，通過位置檢測裝置檢測位移量，同時(shí)發(fā)出反饋信號(hào)，將實(shí)際反饋的位置與經(jīng)計(jì)算機(jī)插補(bǔ)計(jì)算得出的理論位置進(jìn)行比較，其差值經(jīng)放大后去控制執(zhí)行部件，使其朝著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)。I/O處理I/O處理主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的位置伺服控制和M.S.T等輔助功能的強(qiáng)電控制。顯示CNC系統(tǒng)的顯示裝置有顯示器、報(bào)警器等，主要功能是為操作者提供方便顯示的內(nèi)容通常有：零件程序、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)、報(bào)警等多種參數(shù)。診斷數(shù)控系統(tǒng)中的診斷程序都具有聯(lián)機(jī)和脫機(jī)診斷的功能。簡述插補(bǔ)的概念及脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)各自的特點(diǎn)數(shù)控加工中是利用小段直線或圓弧來逼近(擬合)零件的輪廓曲線，在有些場合也可以用拋物線、橢圓、雙曲線來逼近。所謂插補(bǔ)就是指數(shù)據(jù)密化的過程：對(duì)輸入數(shù)控系統(tǒng)的有限坐標(biāo)點(diǎn)(例如起點(diǎn)、終點(diǎn))，計(jì)算機(jī)根據(jù)曲線的特征，運(yùn)用一定的計(jì)算方法，自動(dòng)地在有限坐標(biāo)點(diǎn)之間生成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以滿足加工精度的要求。根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算所采用的基本原理和計(jì)算方法的不同，通常將目前應(yīng)用的插補(bǔ)算法分為脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)兩大類。脈沖增量插補(bǔ)，適用于以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：每次插補(bǔ)結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)行程增量，并以脈沖的方式輸出到坐標(biāo)軸上的步進(jìn)電機(jī)。單個(gè)脈沖使坐標(biāo)軸產(chǎn)生的移動(dòng)量叫脈沖當(dāng)量，一般用6來表示。其中逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法和數(shù)字積分插補(bǔ)法得到了廣泛的應(yīng)用，下面介紹逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法的原理。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的特點(diǎn)是插補(bǔ)運(yùn)算分兩步進(jìn)行，首先為粗插補(bǔ)，即在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線用若干微小直線段來逼近給定曲線，每一微小直線段的長度△L相等。每一微小直線段的長度△L與進(jìn)給速度F和插補(bǔ)周期T成正比，即厶L=FT。第二步為精插補(bǔ)，它在粗插補(bǔ)計(jì)算出的每一微小直線段的基礎(chǔ)上再作“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作。這一步相當(dāng)于對(duì)直線的脈沖增量插補(bǔ)。3?簡述刀具補(bǔ)償?shù)母拍罴癇功能和C功能刀具補(bǔ)償各自的特點(diǎn)？數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀具的控制是以刀架參考點(diǎn)為基準(zhǔn)的，零件加工程序給出零件輪廓軌跡，如不作處理，則數(shù)控系統(tǒng)僅能控制刀架的參考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)加工軌跡，但實(shí)際上是要用刀具的尖點(diǎn)實(shí)現(xiàn)加工的，這樣需要在刀架的參考點(diǎn)與加工刀具的刀尖之間進(jìn)行位置偏置。這種位置偏置就是刀具補(bǔ)償，由兩部分組成：刀具長度補(bǔ)償及刀具半徑補(bǔ)償。B功能刀具半徑補(bǔ)償為基本的刀具半徑補(bǔ)償，它僅根據(jù)本段程序的輪廓尺寸進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。B功能半徑補(bǔ)償要求編程輪廓的過渡為圓角過渡。C功能刀補(bǔ)法采用一次對(duì)零件的兩段輪廓進(jìn)行處理的方法，即先預(yù)處理本段，然后根據(jù)下一段的方向，來確定刀具中心軌跡的段間過渡狀態(tài)。第四章思考題及答案簡述單微處理器和多微處理器數(shù)控裝置各自的特點(diǎn)單微處理器結(jié)構(gòu)是指在CNC裝置中只有一只微處理器(CPU)，工作方式是集中控制，分時(shí)處理數(shù)控系統(tǒng)的各項(xiàng)任務(wù)。單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置可劃分為計(jì)算機(jī)部分、位置控制部分、數(shù)據(jù)輸入/輸出接口及外圍設(shè)備。多微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器，各微處理器之間采用緊耦合，資源共享，有集中的操作系統(tǒng)。多微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置多為模塊化結(jié)構(gòu)，通常采用共享總線和共享存儲(chǔ)器兩種典型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模塊間的互聯(lián)與通信。試述CNC系統(tǒng)兩種典型的軟件結(jié)構(gòu)目前CNC系統(tǒng)的軟件一般采用兩種典型的結(jié)構(gòu)：一是前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)；二是中斷型結(jié)構(gòu)；(1)前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)將CNC系統(tǒng)整個(gè)控制軟件分為前臺(tái)程序和后臺(tái)程序。前臺(tái)程序是一個(gè)實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序，實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)、位置控制及機(jī)床開關(guān)邏輯控制等實(shí)時(shí)功能；后臺(tái)程序又稱背景程序，是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工程序的輸入和預(yù)處理(即譯碼、刀補(bǔ)計(jì)算和速度計(jì)算等數(shù)據(jù)處理)以及管理的各項(xiàng)任務(wù)。前臺(tái)程序和后臺(tái)程序相互配合完成整個(gè)控制任務(wù)。工作過程大致是，系統(tǒng)啟動(dòng)后，經(jīng)過系統(tǒng)初始化，進(jìn)入背景程序循環(huán)中。在背景程序的循環(huán)過程中，實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入完成各