6-4数控技术第四章 计算机数控装置的软、硬件结构

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偿
出
图 4-2 CNC 软件系统功能框图
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一. CNC装置的组成
3、CNC装置硬件软件的作用和相互关系 硬件是基础，软件是灵魂
CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合 理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种 数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条 不紊地进行加工。
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一. CNC装置的组成
⒈ CNC装置硬件的层次结构 CNC装置的硬件具有一般计算机的基本结构，还有数控
机床所特有的功能模块与接口单元。
计算机基本系统
设备支持层
设备层
显示设备
其他设备
计算机系统 输入/出设备
接
口
人机控制 运动控制
PMC 其他I/O
机床 机器人 测量机 ...
第一节 概 述
数控系统的组成 数控系统是数控机床的重要部分，它是由数 控程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控 制器(PLC)、主轴驱动装置和进给驱动装置 （包括监测装置）等组成，有时也称作计算 机数控装置（CNC装置）。
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一. CNC装置的组成
数控系统的核心是数控装置。随着计算机技术的 发展，数控装置性能越来越高，价格越来越低。 从外部特征来看，CNC装置是由硬件（通用硬件和 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的，软 件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法 工作，二者缺一不可。
数控车床一般只需X、Z两轴联动控制。数控铣床、钻床以及加 工中心等需要三轴控制以及三轴以上联动控制。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。
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三. CNC装置的功能
2、准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 它包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐
基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备功能； 选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。
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三. CNC装置的功能
1、控制功能
—— CNC能控制和能联动控制的进给轴数，它是数控 装置的重要性能指标。
CNC的控制轴分有：移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）；
基本轴和附加轴（U、V、W）。
标设定、刀具补偿、镜像、固定循环加工、公 英制转换、子程序等指令。
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三. CNC装置的功能
3、 插补功能和固定循环功能
—— 插补功能是数控装置实现零件轮廓(平面或空间)加工 轨迹运算的功能。实现插补功能的方法有逐点比较法、数字 积分法、直接函数法和双DDA法等 —— 固定循环功能是数控装置实现典型加工循环（如：钻 孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能
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二. CNC装置的优点
3、 可靠性高 CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、可靠性得 以保证。
许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。
丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从 而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复 时间降低。
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二. CNC装置的优点
5、易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减 少；电子元件的集成度越来越高，硬件不断减小）， 使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地 面积，方便操作。
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三. CNC装置的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法 和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。不管用 于什么场合的CNC装置，基本功能使必备的数控功能；选择 功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。
图4-1 CNC系统硬件的层次结构
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一. CNC装置的组成
2、CNC装置软件的功能结构
从本质特征来看，CNC装置软件是具有实时性和多任务
性的专用操作系统，从功能特征来看，该操作系统由CNC
管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵
魂。其结构框图如图4-2所示。为了提高机床的进给速度
控制，一些实时控制可以由硬件来完成，如硬件插补器。
这样CPU作些插补前的准备工作，而位置控制由硬件电路
完成。
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一. CNC装置的组成
操作系统
管理软件
控制软件
... 零
人 输故
件显机 入障
程示交 输诊
序处互 出断
管理
管处
理
理理
刀
机
... 编 具 速 插 位 床 主
译半 度补置 输 轴
CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的 结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配 置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。
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二. CNC装置的优点
2、数控功能丰富 插补功能：二次曲线、样条曲线、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CNC装置的硬件和软件构成了CNC系统的系统 平台，如图4-3所示。
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一. CNC装置的组成
数控加工程序
图4-3 CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
......
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二. CNC装置的优点
1、具有灵活性和通用性
4、使用维护方便
操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确 操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿 真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部 件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故 障准确定位。
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二. CNC装置的优点
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三. CNC装置的功能
4、进给功能
—— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。 同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r。只有主轴装有位置编码器的机床才能指令同步进给速度 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度。 使用倍率开关不用修改零件加工程序就改变进给速度。