計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)課件

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)3．1計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)的基本概念計(jì)算機(jī)數(shù)控(computerizednumericalcontrol，簡稱CNC)系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值拓能，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成以前機(jī)床數(shù)控裝置所完成的硬件功能，對機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。3．2微處理器數(shù)控(MNC)系統(tǒng)的組成大多數(shù)CNC裝置現(xiàn)在都采用微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)裝置，故也可稱微處理器數(shù)控(MNC)。MNC一般由中央處理單元(CPU)和總線、內(nèi)存(ROM，RAM)、輸入偷出(I／0)電路及相應(yīng)的外部設(shè)備、PLC、主軸控制單元、速度進(jìn)給控制單元等組成。3.2.1中央處理單元(CPU)和總線(BUS)

CPU是微型計(jì)算機(jī)的核心，由運(yùn)算器、控制器和內(nèi)寄存器組組成。它對系統(tǒng)內(nèi)的部件及操作進(jìn)行統(tǒng)一的控制，按程序中指令的要求進(jìn)行各種運(yùn)算，使系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)整體。

3.2.2存儲(chǔ)器(memory)

(1)概述

內(nèi)存用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件(管理軟件和控制軟件)和零件加工程序等，并將運(yùn)算的中隨和處理后的結(jié)果(資料)存儲(chǔ)起來。

(2)半導(dǎo)體內(nèi)存的分類

3.2.3輸入偷出(I／O)接口電路及相應(yīng)的外部設(shè)備

(1)I／O接口(2)外部I／O設(shè)備及I／O接口(3)機(jī)床的I／O控制信道3．3CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

3．3．1單微處理機(jī)與多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)

1．單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)

2．多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)

(1)多微處理機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(2)多微處理機(jī)CNC裝置的結(jié)構(gòu)分類3.3.2大板式結(jié)構(gòu)與功能模塊式結(jié)構(gòu)

1.

大板式結(jié)構(gòu)大板式結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的CNC裝置有電路板、位置控制板、PLC板、圖形控制板和電源單位元組成。2.功能模塊式結(jié)構(gòu)在采用功能模塊式結(jié)構(gòu)的CNC裝置中，整個(gè)CNC裝置按功能劃分為模塊，硬件和軟件的設(shè)睬用模塊化設(shè)計(jì)方法，即每個(gè)功能模塊被做成尺寸相同的印刷電路板(稱功能模塊)，而相應(yīng)麒塊的控制軟件也模塊化。3．4CNC系統(tǒng)的軟件

3．4．1CNC系統(tǒng)軟件的組成與功能1．輸入程序2．譯碼程序

(1)代碼的識(shí)別

(2)功能代碼的譯碼3.數(shù)據(jù)處理程序

(1)刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍睿?）刀具半徑補(bǔ)償中執(zhí)行程序段的工作方式

(3)C功能刀縣半徑補(bǔ)償4.插補(bǔ)計(jì)算程序5．伺服(位置)控制軟件6.輸出程序7.管理程序8．診斷程序3．4．2CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

1．CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)

(1)多任務(wù)并行處理

(2)多重實(shí)時(shí)中斷處理2．CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的分類

(1)前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)

(2)多重中斷型結(jié)構(gòu)

(3)功能模塊軟件結(jié)構(gòu)3．5CNC系統(tǒng)的工作過程

3．5．1CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)段歷程

3.5.2CNC系統(tǒng)自動(dòng)工作時(shí)的總體流程

3．6運(yùn)動(dòng)軌跡的插補(bǔ)原理

1．直線插補(bǔ)2．曲線插補(bǔ)3．NC與CNC插補(bǔ)3．6．2運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)的方法

1．脈沖增量法(標(biāo)準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)referencepulse)——行程標(biāo)量插補(bǔ)2．資料采樣法(sampleddata)——時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)3．軟件/硬件相配合的兩級(jí)插補(bǔ)法3．6．3逐點(diǎn)比較法

1．逐點(diǎn)比較法的腺理2．逐點(diǎn)比較法I象限直線插補(bǔ)3．逐點(diǎn)比較法I象限逆圓插補(bǔ)4．插補(bǔ)象限和圓弧走向處理5．逐點(diǎn)比較法的應(yīng)用

3．6．4DDA法——數(shù)字積分法

1.DDA法的原理2.數(shù)字積分直線插補(bǔ)3.數(shù)主積分法圓弧插補(bǔ)

4.DDA法插補(bǔ)象限與圓弧走向的處理

5.DDA法的應(yīng)用3.6.5數(shù)據(jù)采樣法

1．插補(bǔ)周期與位置控制周期

2．插補(bǔ)周期與精度、速度之間的關(guān)系3．資料采樣法直線插補(bǔ)

4．資料采樣法圓弧插補(bǔ)

(1)基本原理

(2)算法實(shí)現(xiàn)

(3)終點(diǎn)判別

(4)誤差分析

3．7進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的誤差補(bǔ)償3．7．1機(jī)床加工零件誤差的來源(1)齒隙或間隙在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪間隙是引起傳動(dòng)誤差的一個(gè)主要原因。

(2)螺距誤差開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的定位精度主要取決于高精度的滾珠絲杠。

(3)熱變形誤差。

(4)機(jī)床構(gòu)件的扭曲與變形傳動(dòng)軸或絲杠在扭矩作用下的扭曲變形引起無效運(yùn)動(dòng)，造成加工件的偏差。

(5)機(jī)床溜板的摩擦在數(shù)控機(jī)床中干摩擦是不允許的，因?yàn)楦赡Σ習(xí)?dǎo)致爬行現(xiàn)象。

(6)刀具的長度改變數(shù)控機(jī)床在加工同一零件的過程中要更換刀具，而刀具由于經(jīng)常使用會(huì)磨損。

3．7．2螺距誤差補(bǔ)償1．螺距誤差補(bǔ)償?shù)脑?/p>

2．螺距誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

3．螺距誤差補(bǔ)償?shù)牟襟E

(1)安裝高精度位移測量裝置。

(2)編制簡單的程序，在整個(gè)行程上順序定位于一些位置點(diǎn)上。所選點(diǎn)的數(shù)目及距離則受數(shù)控系統(tǒng)的限制。

(3)記錄運(yùn)動(dòng)到這些點(diǎn)的實(shí)際精確位置。

(4)將各點(diǎn)處的誤差標(biāo)出，形成不同指令位置處的誤差表。

(5)多次測量，取平均值。

(6)將該表輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)將按此表進(jìn)行補(bǔ)償。3．7．3反向間隙誤差補(bǔ)償1.失動(dòng)。這樣反向問隙誤差補(bǔ)償?shù)脑?.反向間隙誤差補(bǔ)償?shù)能浖鞒?/p>

3.7.4熱變形補(bǔ)償1.列表形式這種方法是對各變量（溫度、力等）以適當(dāng)將間距取值，實(shí)測出不同變量只是機(jī)床要工作位置的定位誤差曲線，確定補(bǔ)償點(diǎn)，從而列出誤差修正表（或矩陣）存入計(jì)算機(jī)內(nèi)。2.函數(shù)形式這種方法是通過理論分析或?qū)崪y誤差數(shù)據(jù)建立誤差數(shù)學(xué)模型，將誤差函數(shù)表達(dá)式存人計(jì)算機(jī)。根據(jù)機(jī)床現(xiàn)在的坐標(biāo)位置和實(shí)測變量值，由誤差函數(shù)式實(shí)時(shí)求出其誤差修正量，進(jìn)行誤差補(bǔ)償。這種方法是對各變量（溫度、力等）以適當(dāng)將間距取值，實(shí)測出不同變量只是機(jī)床要工作位置的定位誤差曲線，確定補(bǔ)償點(diǎn)，從而列出誤差修正表（或矩陣）存入計(jì)算機(jī)內(nèi)。3．7．5其他因素引起的誤差補(bǔ)償1．摩擦力與切削力產(chǎn)生的彈性間隙2．位置環(huán)跟隨誤差3．伺服剛度3．8輔助功能與PLC3．8．1可編程序控制器在機(jī)床數(shù)控中的應(yīng)用

1．PLC的應(yīng)用類型

(1)開關(guān)邏輯控制類型(2)閉環(huán)過程控制類型(3)組成多級(jí)控制系統(tǒng)類型(4)控制機(jī)器人類型(5)組合數(shù)字控制類型2．CNC系統(tǒng)中的PLC(1)內(nèi)裝型PLC(built-in-type)(2)獨(dú)立型PLC(stand-alone-type)3．8．2M，S，T功能的實(shí)現(xiàn)

1．M功能的實(shí)現(xiàn)2．S功能的實(shí)現(xiàn)3.T功能的實(shí)現(xiàn)3．9FANUC一0系統(tǒng)介紹3.9．1FANUC—O系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)1．大板結(jié)構(gòu)圖

F0系列是由(1)主控制印刷電路板(主CPU等)、(2)存儲(chǔ)器板、(3)伺服位置板、(4)PMC—L／M板、(5)圖形顯示控制板、(6)I／O接口板、(7)電源單元板、(8)附加I／O板等共8部分組成。2．所采用微機(jī)的特點(diǎn)

3．9．2FANUC—O系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

FANUC一0采用多重中斷系統(tǒng)，與本章前面所講相關(guān)內(nèi)容基本相同，

FANUC一0的插補(bǔ)方法采用軟件粗插補(bǔ)配合硬件DDA精插補(bǔ)的方法，3．9．3FANUC一0系統(tǒng)的伺服結(jié)構(gòu)FANUC一0系統(tǒng)采用