数控原理及系统.

应用软件 管理软件
控制软件 接 口 被控设备 机 床 机器人 测量机
......
操作系统 硬件
CNC系统平台
一、数控系统基本原理：
数控系统的组成：
计算机 硬件 外围设备：CRT、键盘、面板、机床接口 管理软件：输入输出、显示、自诊断等程序 软件 控制软件：输入、译码、刀具补偿、速度控制、插 补运算、位置控制等。
fanuc-6M系 统的硬件介绍
五、 CNC系统软件
（一）各程序简介：
1、输入程序： ①把零件程序经缓冲器到存储 ②把存储的程序读入缓冲器
记录垂直校验：每个程序数必须有偶数行代码否则 以空格代替 水平奇偶： 每行代码中1的个数必须为偶数 （ISO）或奇数（EIA）
各程序简介：
2、译码程序：进行代码的识别，及功能代码的解译 ①代码识别是指将读入代码按内部码地址的不 同进行处理 ②功能处理是指将代码识别的结果按功能再分 类，转入相应 的功能程序 例如：N50 G90G01 X106.Y-60.F46M05;
1）大板结构： 主电路板是大板，其他电路板是小印刷 电路板，它们插在电路板的插槽内一块 构成CNC装置， FANUC-C,0等 2）模块化结构：控制单元母版框架，各功能模块，软件 硬件的设计成模块化 特点：各功能块功能独立，便于开发同一功能 的列产品，维修维护方便
（二）典型 数控系统的 硬件结构：
二、数控系统的结构：
1、构成
2、各部分的功能
1）输入装置: 完成程序,参数等信息的输入 MDI 信息载体 2)输出装置: 完成打印,穿孔显示等 3)通信线路: 实现串行通讯及网络功能 4)CNC: 完成与外围设备联系,控制系统各部分功能 5)PLC: 完成机床的顺序控制,换刀,APC等 6)主轴单元: 接受CNC的指令,控制主轴电机的转速及旋向 7)速度单元: 接收CNC 的指令,控制各伺服轴的动作
简要工作过程：
2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成 计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的 内存专用区内。 3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。 4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和 终点之间进行“数据点的密化工作”。 5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际 反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。 6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控 制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。
第五章 计算机数控系统
第一节、数控系统的基本原理与结构
第二节、插补原理
第三节、刀具补偿原理 第四节、 数控系统接口
第五节、辅助功能与ＰＬＣ
第六节、进给运动的误差补偿
第一节 数控系统的基本原理与结构
一、数控系统基本原理：
1 NC 硬件数控:即由硬件电路来完成插补的数控动 作，出现的年代：1952～1965 2 CNC 计算机数字控制: 由硬件和软件共同完成数 控的功能，具有柔性。 1974年以后
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
多微处理机CNC装置的结构： ： 单CPU的弥补： 增加浮点协处理器、8086+8087 硬件分担插补 采用全智能化的CRT、PLC部件。 。两个及两个以上的CPU组成的CNC称为多微处理机系统。 。模块分为带CPU的主模块和不带CPU的从模块。 。特点： （1）计算处理速度高
一、数控系统基本原理：
1. 硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。 2. 软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称
专用的）计算机操作系统。
系 统
初始化 编辑 存储 程序管理 录放 系统控制软件 管理软件 控制软件
输 入 程 序
输 出 程 序
显 示 程 序
诊 断 程 序
译 码 程 序
各程序简介：
3、 数据处理：对功能代码进行预处理 任务：①刀具半径补偿，速度计算，辅助功能的处理 其中：刀具半径补偿：将零件的轮轨迹转化为刀具中 心的轨迹。 速度代码： 确定加工数据数的速度。 辅助加工的处理： 指顺序程序的处理，设置接口信号。 数据的处理为插补程序做准备，称为 预计算。
各程序简介：
4、 插补计算程序：作用是对加工轨迹的细化。 早期：全部由硬件来完成，由硬件来实施完成速度及位置 的分配。 现在：软件插补+硬件插补 由软件完成粗插补，将整个轨迹分成几个大段，再 由硬件执行各段的细化。 5、 伺服控制软件： 作用：将位置指令（周期内4ms）转化为速度指令。 原理：①系统4ms计算一次指令值Dc读一次Df值 ② 通过计数器计算出△D=Dc-Df, ③（ΔD*Kd）/4 s为速度。
补 偿 计 算
速 度 控 制
插 补 程 序
位 控 程 序
图5.1
CNC软件的构成
一、数控系统基本原理：
3. 工作原理 通过各种输入方式，接受机床加工零件的各种数据信息，经 过CNC装置译码，再进行计算机的处理、运算，然后将各个坐 标轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动 伺服电动机，带动各轴运动。并进行实时位置反馈控制，使各 个坐标轴能精确地走到所要求的位置。 简要工作过程： 1）输入： 输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健 盘输入，通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入
（2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
多CPU结构分类： 共存储器 以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使 用请求，使用完成要撤消， 释放存储器。 共总线 以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占 用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。
2、按照电路板结构分：
一、数控系Baidu Nhomakorabea基本原理：
数控机床的定义：一种装了程序控制系统的机床， 该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他编程 指令规则的程序。其核心是计算机数控系统。
数控系统：一种控制系统，它自动输入载体上 事先约定的数字量，并将其译码，在进行必要 的信息处理和运算后，控制机床和加工零件。
数控系统：
数控加工程序
四、CNC的硬件体系结构
(一)、分类：
1、按微处理器分类； 单微处理器：是以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储器 和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式，完成数控加工 各个任务。 缺点：① 不易进行功能的扩展和提高。 ② 处理速度低、数控功能差。
ROM RAM IN接口 OUT接口