计算机数控CNC装置

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
数控系统分轮廓控制和点位控制系统。 数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机, 即数字控制装置。
2019/10/28
数控技术6
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.1.2 CNC系统的组成
从自动控制的角度来看,CNC系统是一种位置(轨 迹)、速度(还包括电流)控制系统,其本质上是以多 执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其 协调运动的自动控制系统,是一种配有专用操作系统的 计算机控制系统。
2019/10/28
串行总线仲裁连接方式
数控技术22
第4章 计算机数控(CNC)装置
2019/10/28
并行总线仲裁连接方式
数控技术23
第4章 计算机数控(CNC)装置
(3)共享存储器结构
2019/10/28
MTC1的CNC装置结构框图
数控技术24
第4章 计算机数控(CNC)装置
(4)共享总线和共享存储器型结构
2019/10/28
数控技术12
第4章 计算机数控(CNC)装置
(7)固定循环加工功能 (8)辅助功能 (9)字符图形显示功能 (10)程序编制功能:手工编程、 在线编程、自动编程 (11)输入、输出和通讯功能 (12)自诊断功能
2.CNC数控装置的特点
1)灵活性大 2)通用性强 3)可靠性高 4)可以实现丰富、复杂的功能 5)使用维修方便 6)易于实现机电一体化
2019/10/28
数控技术11
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.1.4 CNC装置的主要功能和特点
1.数控装置的主要功能
(1)控制轴功能:轴和名称、最小输入增量、轴的互锁、软件行程极限、 间隙补偿、螺距误差补偿等;
(2)准备功能:用来指令机床动作方式的功能,例如基本移动、程序暂停、 平面设定、刀具补偿等;
微处理器、存储器、总线、接口等。
接口包括I/O接口、串行接口、CRT/MDI接口、数控技术中的控制单 元部件和接口电路,如位置控制单元、可编程控制器(PC)、主 轴控制单元、穿孔机和纸带阅读机接口,以及其它选件接口等。
1.微处理器和总线
微处理器:运算、控制
总线:CPU与各组成部件、接口等之间的信息公共传输线,包括控 制 、地址和数据三总线。
交流数字伺服
1
0.1
0.01
高速、高精度型2.1m/min 高速型
8.4m/min 15m/min
33.7m/min 60m/min
快速
9.6m/min
15m/min
24m/min
60m/min
240m/min
扩充 功能
用软件扩充数控功能、 刀具补偿,固定循环,
存储器运行
用软件充实人机接口,彩色 32位CPU,高速、高精度加工,数字 显示,会话编程,仿真 伺服,高速主轴,智能化开放系统
4.2.2 CNC装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为:单微处理机和多微处理 机系统,中高档的CNC装置以多微处理机结构为多。 ■ 单微处理机结构:见书中181页 ■ 多微处理机CNC装置的结构:
1. 主从结构 2. 多主结构 3. 分布式结构 4. 多通道结构
2019/10/28
数控技术15
第4章 计算机数控(CNC)装置
ROM RAM ROM RAM
(1)功能模块:多CPU的CNC采用模块化技术,按照功能的不同,分 为如下许多功能模块:
1)CNC管理模块 2)存储器模块 3)CNC插补模块 4)位置控制模块 5)操作控制数据输入、输出和显示模块 6)PLC模块
2019/10/28
数控技术20
第4章 计算机数控(CNC)装置
(2)共享总线结构
结构与仲裁 主模块与从模块 总线仲裁及其方式:串行方式和并行方式 串行总线仲裁方式:优先权的排列是按链接位置确定。 并行总线仲裁方式:专用逻辑电路,优先权编码方案
表4.1数控系统的演变
分类
世代
诞生年代 世界 我国
系统元件及电路构成
硬件数 控NC
第一代 第二代 第三代
第四代
1952年 1959年 1965年
1970年
1958年 1965年 1972年
1976年
电子管、继电器,模拟电路 晶体管,数字电路(分立元件) 集成数字电路
内装小型计算机,中规模集成电路
计算机 数控 CNC
2019/10/28
数控技术18
第4章 计算机数控(CNC)装置
单 微 处 理 机 结 构
2019/10/28
数控技术19
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.2.4 多微处理机数控装置的硬件结构
1.多微处理机CNC装置的典型结构
现代最新结构的CNC都是多CPU的。一般采用总线互连方式,典型的结构: 共享总线型、共享存储器型及混合型结构。
2019/10/28
数控技术13
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.2 CNC装置的硬件结构
4.2.1 CNC装置的硬件构成
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC装置的硬件构成
2019/10/28
数控技术14
第4章 计算机数控(CNC)装置
8位
16位、32位甚至采用RISC的64位
步进电机、开环
无 数码管,简单的CRT字 符显示

直流及交流闭环、全数字交流伺服系统 有内装PC,功能极强的内装PC,甚至有轴控制功能
有字符图形或三维图形显示
RC232C和DNC接口
还可能有MAP通讯 接口和联网功能
2019/10/28
数控技术5
第4章 计算机数控(CNC)装置
模块之间的通讯:公共存储器 总线:STD bus (支持8位和16位字长)
Multi bus (Ⅰ型支持16位字长,Ⅱ型支持32位字长) S-100 bus (可支持16位字长) VERSA bus (可支持32位字长) VME bus (可支持32位字长)
2019/10/28
数控技术21
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.1.2 CNC系统的组成
EIA(美国电子工业协会)所属的数控标准化委员会的定义:“CNC 是用一个存储程序的计算机,按照存储在计算机内的读写存储器 中的控制程序去执行数控装置的部分或全部功能,在计算机之外 的唯一装置是接口”。 ISO(国际标准化组织)的定义:“数控系统是一种控制系统,它自 动阅读输入载体上事先给定的数字,并将其译码,从而使机床移 动和加工零件”。 CNC系统与NC系统













CNC软件的构成
数控技术9
第4章 计算机数控(CNC)装置
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:CNC装置是以存储程序方式工作,在硬件支持下, 执行软件的全过程。
2019/10/28
数控技术4
第4章 计算机数控(CNC)装置
项目 分辨率 进给速度 联动轴数 主CPU 伺服系统 内装PLC 显示功能 通信功能
表4·3 数控系统的功能水平
低档
中档
高档
10 m 8-15 m/min
1 m 15-24 m/min
0.1 m 15-100 m/min
2-3轴
2-4轴或3-5轴以上
2019/10/28
数控技术3
第4章 计算机数控(CNC)装置
表4·2 数控系统的技术进步状况
年代
CPU
伺服 驱动 最小 设定 单位
进给 速度
76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87~90
91
3000C/2901位片机
16位微处理器
32位微处理器
64位
直流模拟伺服
交流模 拟伺服
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。
从外部特征来看,CNC系统是由硬件(通用硬件和 专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。
2019/10/28
数控技术7
第4章 计算机数控(CNC)装置
数控加工程序
应用软件
控制软件
管理软件 接
操作系统
硬件
CNC系统平台
2019/10/28
被控设备

机床
机器人
测量机
......
数控技术8
第4章 计算机数控(CNC)装置
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
2019/10/28
数控技术10
第4章 计算机数控(CNC)装置
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。
第五代
1974年
1979年 1981年 1987年 1991年 1995年
1982年
内装微处理器的NC字符显示,故障自诊断
超大规模集成电路,大容量存储器,可编程接口,遥控接口 人机对话,动态图形显示,实时软件精度补偿,适应机床无人 化运转要求 32位CPU,可控15轴,设定0.0001mm进给速度24m/min,带前 馈控制的交流数字伺服、智能化 系统。 微机开放式CNC系统。
4.2.3 单微处理机数控装置的硬件结构RO
RA
IN接
OUT接
M
M


单微处理机数控装置: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CUP 集中控制、分时处理的工总
作方式,完成数控加工各个任务。
线
阅读机
MDI/C
位置 其它
单微处理机结构:
接口
RT 接口
控制 接口
(3)插补功能:NC是用数字电路来实现刀具轨迹补偿,CNC装置是通过软件 进行插补计算;
(4)主轴速度功能:主轴转速的编码方式、恒定线速度、主轴定向准停; (5)进给功能:用F直接指令各轴的进给速度 1)切削进给速度 2) 同步进给速度 3)快速进给速度 4)进给倍率 。
(6)补偿功能 1) 刀具长度、刀具半径补偿和刀尖圆弧的补偿 2)工艺量的补偿
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
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
程序管理
系统控制软件
编辑
存储
录放
管理软件
控制软件
输 入 程 序
2019/10/28



















第四章
2019/10/28
计算机数控CNC装置
数控技1术
第4章 计算机数控(CNC)装置
主要百度文库容
概述 CNC装置的硬件结构 CNC装置的软件结构 计算机数控中的可编程控制器 CNC装置的接口电路
2019/10/28
数控技术2
第4章 计算机数控(CNC)装置
4.1 概 述
4.1.1 CNC技术的发展
进给轴位置控制的硬件: 大规模专用集成电路位置控制芯片、位置控制模板。
2019/10/28
数控技术17
第4章 计算机数控(CNC)装置
4、I/O接口
CNC装置和机床之间的来往信号主要是通过I/O接口电路连接。数控装 置与机床及机床电气设备之间的接口分为4种类型。 (1)输入、输出信号的主要类型:直流数字输入信号、直流数字输出信号、 直流模拟输入信号、直流模拟输出信号、交流输入信号、交流输出信号。 (2)主要任务: ①进行电平转换和功率放大(TTL-非TTL);②防止噪声引起误动作;③进 行数模转换;④防止信号在传输过程中的衰减。 5、直流数字I/O接口 ①输入接口:用于接受机床操作面板的各开关、按钮信号及机床的各种限 位开关信号。 ②输出接口:将机床各种工作状态送到机床操作面板上用灯显示出来,把 控制机床动作的信号送到强电箱。
2.存储器
① 只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)
它们的用途:
2019/10/28
数控技术16
第4章 计算机数控(CNC)装置
● 只读存储器(ROM):系统程序 ● 随机存储器(RAM):运算的中间结果、需显示的数据、运行中的状 态、标志信息 ② CMOS RAM或磁泡存储器:加工的零件程序、机床参数、刀具参数 3.位置控制单元 ●对数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制(包括位置和速度控 制)。(对主轴的控制一般只包括速度控制) ●C轴位置控制:包括位置和速度控制 ●刀库位置控制(简易位置控制)
相关文档
最新文档