第3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)1-3

1、1一、一、CNCCNC系統(tǒng)的構(gòu)成與功能系統(tǒng)的構(gòu)成與功能 第第3 3章章 計(jì)算機(jī)數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)(CNC)系統(tǒng)系統(tǒng)3.1 概述概述1. 1. 數(shù)字控制系統(tǒng)的任務(wù)：數(shù)字控制系統(tǒng)的任務(wù)： 1）使刀具與工件的相對(duì)）使刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形成規(guī)定的幾何形成規(guī)定的幾何軌軌跡控制跡控制，即控制機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)；，即控制機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)； 2）與機(jī)床運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量流向的）與機(jī)床運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量流向的開關(guān)量控制；開關(guān)量控制； 3）實(shí)現(xiàn)通訊，并具有開放與重構(gòu)特性。）實(shí)現(xiàn)通訊，并具有開放與重構(gòu)特性。22. CNC2. CNC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 1 1）CNCCNC系統(tǒng)：系統(tǒng)： 由輸入輸出設(shè)備、由輸入輸出設(shè)備

2、、CNCCNC裝置、裝置、PLCPLC、主軸驅(qū)動(dòng)主軸驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成。裝置、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成。 2 2）CNCCNC控制器（系統(tǒng)）：控制器（系統(tǒng)）： 數(shù)控專用計(jì)算機(jī)數(shù)控專用計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)軟（計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)軟件數(shù)控專用件數(shù)控專用I/OI/O接口）接口）PLCPLC。作用：接受信息作用：接受信息計(jì)算處理計(jì)算處理發(fā)出控制命令發(fā)出控制命令3CNCCNC系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：輸入輸入輸出輸出裝置裝置主軸電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)MDIMDI面板面板操作面板操作面板強(qiáng)電輸入強(qiáng)電輸入伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)位檢元件位檢元件機(jī)床電器機(jī)床電器計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)控控裝裝置置檢測(cè)反饋裝置檢測(cè)反饋裝置CN

3、CCNC控制器控制器速度控制單元速度控制單元主軸控制單元主軸控制單元強(qiáng)電控制裝置強(qiáng)電控制裝置43. 3. CNCCNC控制器的工作過程控制器的工作過程 CNCCNC的工作過程，實(shí)際上就是一臺(tái)工業(yè)控制的工作過程，實(shí)際上就是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行數(shù)控軟件的全過程計(jì)算機(jī)執(zhí)行數(shù)控軟件的全過程。 包括零件程序的輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)包括零件程序的輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、進(jìn)給速度處理、位置控制、運(yùn)算、進(jìn)給速度處理、位置控制、I/OI/O開關(guān)量處理、開關(guān)量處理、加工信息顯示及故障診斷等。加工信息顯示及故障診斷等。 CNCCNC控制器控制器5 1 1）零件程序的輸入）零件程序的輸入 CNC CNC

4、系統(tǒng)的輸入，包括零件程序和參數(shù)兩部分系統(tǒng)的輸入，包括零件程序和參數(shù)兩部分輸入。參數(shù)通過操作面板輸入；零件程序的輸入，輸入。參數(shù)通過操作面板輸入；零件程序的輸入，包括紙帶輸入、鍵盤輸入（包括紙帶輸入、鍵盤輸入（MDIMDImanual data manual data inputinput）和計(jì)算機(jī)通信輸入）和計(jì)算機(jī)通信輸入(DNC(DNC接口，接口，RS232C, RS232C, direct numerical control)direct numerical control)。 CNC CNC輸入工作方式，可一次全部輸入到輸入工作方式，可一次全部輸入到CNCCNC內(nèi)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中，加工時(shí)

5、把一個(gè)個(gè)程序段分別調(diào)部程序存儲(chǔ)器中，加工時(shí)把一個(gè)個(gè)程序段分別調(diào)出執(zhí)行，這稱為出執(zhí)行，這稱為存儲(chǔ)工作方式存儲(chǔ)工作方式； 另一種稱為另一種稱為NCNC工作方式工作方式，數(shù)控機(jī)床一邊輸入零，數(shù)控機(jī)床一邊輸入零件程序一邊加工，即機(jī)床在進(jìn)行前一個(gè)程序段加件程序一邊加工，即機(jī)床在進(jìn)行前一個(gè)程序段加工的同時(shí)，正在輸入后面的程序段。工的同時(shí)，正在輸入后面的程序段。62 2）譯碼處理）譯碼處理 譯碼處理，是將零件程序的一個(gè)程序段為單譯碼處理，是將零件程序的一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息( (如起如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等) )、加工速

6、度信息、加工速度信息(F (F代代碼碼) )和其它輔助信息和其它輔助信息(M(M，S S，T T代碼等代碼等) )按照一定按照一定的語法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式的語法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。間。 在譯碼過程中，還要完成對(duì)程序段的語法檢在譯碼過程中，還要完成對(duì)程序段的語法檢查。查。73)3)刀具補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償 刀具補(bǔ)償包括長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。為使刀具補(bǔ)償包括長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。為使編制的零件程序與刀具尺寸無關(guān)，零件程序是以編制的零件程序與刀具尺寸無關(guān)，零件程序是以零件輪廓軌跡來編制的。

7、零件輪廓軌跡來編制的。 刀具補(bǔ)償?shù)淖饔檬歉鶕?jù)不同刀具的尺寸把零件刀具補(bǔ)償?shù)淖饔檬歉鶕?jù)不同刀具的尺寸把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成相應(yīng)刀具中心的軌跡。輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成相應(yīng)刀具中心的軌跡。 現(xiàn)代現(xiàn)代CNCCNC刀具補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟€包括程序段之間的刀具補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟€包括程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過切判別功能。自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過切判別功能。4) 4) 進(jìn)給速度處理進(jìn)給速度處理 編程給定的刀具移動(dòng)速度，是在各坐標(biāo)的合成方編程給定的刀具移動(dòng)速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。速度處理是根據(jù)合成速度來計(jì)算各運(yùn)向上的速度。速度處理是根據(jù)合成速度來計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向的分速度，為插補(bǔ)做準(zhǔn)備。動(dòng)坐標(biāo)方向的分速度，為插補(bǔ)做準(zhǔn)備。85 5）插補(bǔ)）

8、插補(bǔ) 插補(bǔ)是指在一已知起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)的曲線上進(jìn)插補(bǔ)是指在一已知起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)的曲線上進(jìn)行行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作。工作。 插補(bǔ)點(diǎn)在每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個(gè)插補(bǔ)插補(bǔ)點(diǎn)在每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)段。 通常經(jīng)過若干次插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)完一個(gè)程序通常經(jīng)過若干次插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)完一個(gè)程序段的加工，即完成從該程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的段的加工，即完成從該程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)密化點(diǎn)密化”工作。工作。 一般一般CNCCNC能對(duì)直線、圓弧和螺旋進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，能對(duì)直線、圓弧和螺旋進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，

9、在高檔的在高檔的CNCCNC中還能對(duì)橢圓、拋物線、正弦線和一中還能對(duì)橢圓、拋物線、正弦線和一些專用曲線進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算。些專用曲線進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算。 96 6）位置控制）位置控制 位置控制的主要任務(wù)是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插位置控制的主要任務(wù)是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，根據(jù)根據(jù)差值控制進(jìn)給伺服電機(jī)差值控制進(jìn)給伺服電機(jī)。 在位置控制中，通常還要完成在位置控制中，通常還要完成位置回路的增益調(diào)位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度。以提高機(jī)床的定位精度

10、。7 7）I IO O處理處理 I IO O處理主要是處理處理主要是處理CNCCNC裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號(hào)的輸入、輸出和控制信號(hào)的輸入、輸出和控制( (如換刀、換擋、冷卻如換刀、換擋、冷卻等等) )。 109 9）診斷）診斷 現(xiàn)代現(xiàn)代CNCCNC都具有聯(lián)機(jī)和脫機(jī)診斷的能力。都具有聯(lián)機(jī)和脫機(jī)診斷的能力。 所謂聯(lián)機(jī)診斷，指所謂聯(lián)機(jī)診斷，指CNCCNC工作時(shí)運(yùn)行工作時(shí)運(yùn)行CNCCNC中的自診中的自診斷程序，隨時(shí)檢查各個(gè)部件，故障時(shí)立即報(bào)警。斷程序，隨時(shí)檢查各個(gè)部件，故障時(shí)立即報(bào)警。 所謂脫機(jī)診斷，指所謂脫機(jī)診斷，指CNCCNC不工作時(shí)的診斷，通過運(yùn)不工作時(shí)的診斷，通過運(yùn)行專門的

11、診斷程序，檢查各個(gè)部件，及時(shí)消除故障，行專門的診斷程序，檢查各個(gè)部件，及時(shí)消除故障，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。8 8）顯示）顯示 CNCCNC的顯示主要有：零件程序的顯示，參數(shù)顯示，的顯示主要有：零件程序的顯示，參數(shù)顯示，刀具位置顯示，機(jī)床狀態(tài)顯示，報(bào)警顯示等。刀具位置顯示，機(jī)床狀態(tài)顯示，報(bào)警顯示等。 有些有些CNCCNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖形顯示。形顯示。 11CNCCNC信息信息流程流程 124. 4. CNCCNC控制器的功能控制器的功能 通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁峭ǔ０ɑ竟δ芎瓦x擇功能?；竟δ苁荂NCCNC

12、系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。主要功能：床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。主要功能：1 1）軸控制功能）軸控制功能 指指CNCCNC能夠控制的以及能夠同時(shí)控制的軸數(shù)能夠控制的以及能夠同時(shí)控制的軸數(shù)（聯(lián)動(dòng)軸數(shù)）?？刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基（聯(lián)動(dòng)軸數(shù)）。控制軸有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。本軸和附加軸。 一般數(shù)控車床只需一般數(shù)控車床只需2 2根同時(shí)控制軸，雙刀架時(shí)根同時(shí)控制軸，雙刀架時(shí)有有4 4根控制軸。數(shù)控銑床、鏜床以及加工中心等根控制軸。數(shù)控銑床、鏜床以及加工中心等需要有需要有3 3根或根或3 3根以上的控制軸。根以上

13、的控制軸。 控制軸數(shù)越多，特別是同時(shí)控制軸數(shù)越多，控制軸數(shù)越多，特別是同時(shí)控制軸數(shù)越多， CNCCNC就越復(fù)雜，編制程序也越困難。就越復(fù)雜，編制程序也越困難。 132 2）準(zhǔn)備功能）準(zhǔn)備功能 準(zhǔn)備功能也稱準(zhǔn)備功能也稱G G功能，用來指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能，用來指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能，包括基本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定等指令。功能，包括基本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定等指令。它用指令它用指令G G和它后續(xù)的兩位數(shù)字表示。和它后續(xù)的兩位數(shù)字表示。 ISOISO標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)中推備功能從推備功能從G00G00至至G99G99共共100100種，數(shù)控系統(tǒng)可從中選種，數(shù)控系統(tǒng)可從中選用。用。3 3）插補(bǔ)功能）插補(bǔ)

14、功能 CNCCNC是通過軟件插補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡，是通過軟件插補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡，出于進(jìn)給速度和分辨率的要求，出于進(jìn)給速度和分辨率的要求，CNCCNC插補(bǔ)分為粗插插補(bǔ)分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。補(bǔ)和精插補(bǔ)。軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段稱為粗插補(bǔ)；軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段稱為粗插補(bǔ)；伺服接口根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果，將小線段分成單個(gè)脈伺服接口根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果，將小線段分成單個(gè)脈沖輸出，稱為精插補(bǔ)。沖輸出，稱為精插補(bǔ)。實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的方法有逐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的方法有逐點(diǎn)比較法，數(shù)字積分法等。比較法，數(shù)字積分法等。 144 4）進(jìn)給功能）進(jìn)給功能 進(jìn)給功能用進(jìn)給功能用“F”F”直接指令各軸的進(jìn)給速度。直接指令各軸的進(jìn)給

15、速度。(1) (1) 切削進(jìn)給速度切削進(jìn)給速度( (每分鐘進(jìn)給量每分鐘進(jìn)給量) ) ；(2) (2) 同步進(jìn)給速度同步進(jìn)給速度( (每轉(zhuǎn)進(jìn)給量每轉(zhuǎn)進(jìn)給量) ) ，指主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)，指主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量規(guī)定的送給速度，如給量規(guī)定的送給速度，如0.01mm/r0.01mm/r； (3) (3) 快速進(jìn)給快速進(jìn)給(G00)(G00)速度速度，可設(shè)定；，可設(shè)定；(4) (4) 進(jìn)給倍率進(jìn)給倍率，倍率在，倍率在0 0200200之間變化，每檔之間變化，每檔間隔間隔10%10%，車螺紋時(shí)無效。，車螺紋時(shí)無效。5 5）主軸功能）主軸功能 主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能，用主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能，用S S字母

16、和它字母和它后續(xù)的數(shù)值表示，有后續(xù)的數(shù)值表示，有S2S2位和位和S4S4位，多用位，多用S4S4位。位。S S的的單位是單位是r rminmin。面板設(shè)有主軸倍率開關(guān)。面板設(shè)有主軸倍率開關(guān)。 156 6）輔助功能）輔助功能 輔助功能用來規(guī)定主軸的起動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向，輔助功能用來規(guī)定主軸的起動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向，冷卻泵的接通和斷開，刀庫的起、停等。用冷卻泵的接通和斷開，刀庫的起、停等。用M M字字母和它后續(xù)的母和它后續(xù)的2 2位數(shù)值表示，位數(shù)值表示， ISOISO標(biāo)準(zhǔn)中輔助功能標(biāo)準(zhǔn)中輔助功能有有100100種。種。 7 7）刀具功能和第二輔助功能）刀具功能和第二輔助功能 刀具功能用來選擇刀具，用刀具功能

17、用來選擇刀具，用T T字母和它后續(xù)的字母和它后續(xù)的2 2位或位或4 4位數(shù)值表示。位數(shù)值表示。 第二輔助功能用來指定工作臺(tái)的分度，用第二輔助功能用來指定工作臺(tái)的分度，用B B字母字母和它后續(xù)的和它后續(xù)的3 3位數(shù)值表示。位數(shù)值表示。169 9）字符圖形顯示功能）字符圖形顯示功能 CNCCNC可配置單色或彩色可配置單色或彩色CRTCRT，通過軟件和接口實(shí)，通過軟件和接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示?，F(xiàn)字符和圖形的顯示。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都采用現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都采用LCDLCD顯示器。顯示器。 8 8）補(bǔ)償功能）補(bǔ)償功能 CNCCNC采用補(bǔ)償功能，可把采用補(bǔ)償功能，可把刀具長(zhǎng)度或直徑刀具長(zhǎng)度或直徑( (銑刀直銑刀

18、直徑徑) )的相應(yīng)補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤的相應(yīng)補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補(bǔ)償量差的補(bǔ)償量預(yù)先輸入預(yù)先輸入CNCCNC的存儲(chǔ)器，的存儲(chǔ)器，CNCCNC就能按補(bǔ)就能按補(bǔ)償量重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加償量重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的零件，消除加工誤差。工出符合要求的零件，消除加工誤差。17 CNCCNC裝置的控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)裝置的控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、刀具功能、主軸功能、輔助功能、字符顯給功能、刀具功能、主軸功能、輔助功能、字符顯示功能、自診斷功能等是示功能、自診斷功能等是CNCCNC的基本功能。的基本

19、功能。1010）自診斷功能）自診斷功能 CNCCNC裝置中設(shè)置各種診斷程序，故障時(shí)報(bào)警。裝置中設(shè)置各種診斷程序，故障時(shí)報(bào)警。 1111）通信功能）通信功能 CNCCNC通常具有通常具有RS232CRS232C接口，有的還備有接口，有的還備有DNCDNC接接口，它設(shè)有緩沖存儲(chǔ)器，以口，它設(shè)有緩沖存儲(chǔ)器，以NCNC格式輸入，還可以格式輸入，還可以二進(jìn)制格式輸入，進(jìn)行高速傳輸。二進(jìn)制格式輸入，進(jìn)行高速傳輸。1212）人機(jī)交互編程功能）人機(jī)交互編程功能 復(fù)雜零件的復(fù)雜零件的NCNC程序是要通過通用計(jì)算機(jī)或自動(dòng)程序是要通過通用計(jì)算機(jī)或自動(dòng)編程機(jī)編制；有的編程機(jī)編制；有的CNCCNC具有根據(jù)藍(lán)圖直接編程的

20、具有根據(jù)藍(lán)圖直接編程的功能。功能。 18二、二、CNCCNC的硬件結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu) CNCCNC硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)按印制電路板的插接方式可以分為按印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和總線式模塊化結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)和總線式模塊化結(jié)構(gòu)；按按CNCCNC中微處理中微處理器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；按按CNCCNC硬件的制造方式，可以分為專用計(jì)硬件的制造方式，可以分為專用計(jì)算機(jī)型結(jié)構(gòu)和工控計(jì)算機(jī)型結(jié)構(gòu)。算機(jī)型結(jié)構(gòu)和工控計(jì)算機(jī)型結(jié)構(gòu)。1. 1.大板結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)1 1）大板結(jié)構(gòu)）大板結(jié)構(gòu) 大板結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)CNCCNC由電路

21、主板和相關(guān)子板構(gòu)成，主由電路主板和相關(guān)子板構(gòu)成，主板上裝有主板上裝有主CPUCPU和各軸的位置控制電路等系統(tǒng)主和各軸的位置控制電路等系統(tǒng)主要部件。主板是大印制電路板，其它小電路板插要部件。主板是大印制電路板，其它小電路板插在主板插槽內(nèi)，結(jié)構(gòu)類似于個(gè)人電腦的結(jié)構(gòu)。在主板插槽內(nèi)，結(jié)構(gòu)類似于個(gè)人電腦的結(jié)構(gòu)。19大板結(jié)構(gòu)的大板結(jié)構(gòu)的FANUC 0-TDFANUC 0-TD數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 202 2）總線式模塊化結(jié)構(gòu)）總線式模塊化結(jié)構(gòu) 整個(gè)整個(gè)CNCCNC按功能分為若干個(gè)模塊。硬件和軟件按功能分為若干個(gè)模塊。硬件和軟件的設(shè)計(jì)都采用模塊化結(jié)構(gòu)，每一個(gè)功能模塊做成的設(shè)計(jì)都采用模塊化結(jié)構(gòu)，每一個(gè)功能模塊做成

22、尺寸相同的印制電路板，相應(yīng)功能模塊的控制軟尺寸相同的印制電路板，相應(yīng)功能模塊的控制軟件固化在其中。件固化在其中。功能模塊通過有明確定義的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊通過有明確定義的標(biāo)準(zhǔn)固定接口通訊、交換信息。固定接口通訊、交換信息。 常用的功能模板有常用的功能模板有CPUCPU控制板、位置控制板、控制板、位置控制板、I/OI/O板、板、PLCPLC板、存儲(chǔ)器板、圖形板和通信板等。板、存儲(chǔ)器板、圖形板和通信板等。FANUCFANUC系統(tǒng)系統(tǒng)1515系列就采用了模塊化結(jié)構(gòu)。系列就采用了模塊化結(jié)構(gòu)。 用戶根據(jù)需要選用各種控制單元母板及所需功能用戶根據(jù)需要選用各種控制單元母板及所需功能模板，將各功能模板插入控制單元母

23、板的槽內(nèi)，就模板，將各功能模板插入控制單元母板的槽內(nèi)，就組成了自己需要的組成了自己需要的CNCCNC系統(tǒng)的控制裝置。系統(tǒng)的控制裝置。21模塊化結(jié)構(gòu)的模塊化結(jié)構(gòu)的FANUC 15FANUC 15數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 222. 2.單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)1) 1) 單微處理器結(jié)構(gòu)單微處理器結(jié)構(gòu) 在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)微處理器，以在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)微處理器，以集中控制、分時(shí)處理數(shù)控裝置的各個(gè)任務(wù)。其它集中控制、分時(shí)處理數(shù)控裝置的各個(gè)任務(wù)。其它功能部件，如存儲(chǔ)器、各種接口、位置控制器等功能部件，如存儲(chǔ)器、各種接口、位置控制器等都需要通過總線與微處理器相

24、連。都需要通過總線與微處理器相連。2) 2) 多微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上CNCCNC中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPUCPU，每個(gè)每個(gè)CPUCPU通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲(chǔ)器與統(tǒng)的公用存儲(chǔ)器與I/OI/O接口，接口，每個(gè)每個(gè)CPUCPU分擔(dān)系統(tǒng)的分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。一部分工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。 目前使用的多目前使用的多CPUCPU系統(tǒng)有主從式結(jié)構(gòu)、總線式系統(tǒng)有主從式結(jié)構(gòu)、總線式結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)。23單微處理器單微處理器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)CNCCNC24

25、帶有帶有4 4個(gè)個(gè)CPUCPU的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)( (共享總線共享總線) )25 3. 3. 計(jì)算機(jī)型計(jì)算機(jī)型CNCCNC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 專機(jī)數(shù)控的計(jì)算機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠為其專機(jī)數(shù)控的計(jì)算機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠為其CNCCNC系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)較合理，性能價(jià)格比高，系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)較合理，性能價(jià)格比高，一般有較大批量的規(guī)模生產(chǎn)。一般有較大批量的規(guī)模生產(chǎn)。 PC PC數(shù)控，考慮到可靠性，所用的計(jì)算機(jī)一般采數(shù)控，考慮到可靠性，所用的計(jì)算機(jī)一般采用工控機(jī)用工控機(jī)(IPC)(IPC)，其構(gòu)成與個(gè)人計(jì)算機(jī)相似，開發(fā)，其構(gòu)成與個(gè)人計(jì)算機(jī)相似，開發(fā)成本相對(duì)較低，常見于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。成本相對(duì)較低，常見于經(jīng)濟(jì)

26、型數(shù)控系統(tǒng)中。PCPC型型CNCCNC的硬件結(jié)構(gòu)有：的硬件結(jié)構(gòu)有： 專用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（簡(jiǎn)稱專機(jī)數(shù)控）；專用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（簡(jiǎn)稱專機(jī)數(shù)控）； 通用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（簡(jiǎn)稱通用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（簡(jiǎn)稱PCPC數(shù)控）。數(shù)控）。264. 4.基于基于PCPC的開放式的開放式CNCCNC體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 2)2)基于基于PC(IPCPC(IPC和和PC)PC)的開放式的開放式CNCCNC體系硬件體系硬件 在計(jì)算機(jī)基本配置基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)基本配置基礎(chǔ)上，增加一塊運(yùn)動(dòng)控制增加一塊運(yùn)動(dòng)控制卡，和各種卡，和各種I/OI/O卡卡，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制和輔助功，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制和輔助功能控制，所用的處理器通常是能

27、控制，所用的處理器通常是DSP(DSP(數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理) )類型，類型，常見類型：常見類型：PCPC直接數(shù)控：運(yùn)動(dòng)控制卡不帶直接數(shù)控：運(yùn)動(dòng)控制卡不帶CPUCPU嵌入式數(shù)控：運(yùn)動(dòng)控制卡帶一個(gè)或多個(gè)嵌入式數(shù)控：運(yùn)動(dòng)控制卡帶一個(gè)或多個(gè)CPUCPU1)1)開放式開放式CNCCNC體系特征：體系特征： 可互操作性，可移植性，可縮放性，可替代性?？苫ゲ僮餍?，可移植性，可縮放性，可替代性。27三、三、CNCCNC的軟件結(jié)構(gòu)的軟件結(jié)構(gòu) 1 1）軟件和硬件在邏輯上的等價(jià)性：）軟件和硬件在邏輯上的等價(jià)性：一個(gè)事件：一個(gè)事件：由硬件完成時(shí)，處理速度較快，專業(yè)性強(qiáng)，但由硬件完成時(shí)，處理速度較快，專業(yè)性強(qiáng)，但

28、造價(jià)較高；造價(jià)較高；由軟件完成時(shí)，設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理由軟件完成時(shí)，設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理通度較慢。通度較慢。1. CNC1. CNC的軟硬件界面的軟硬件界面 CNCCNC裝置是由軟件和硬件組成的，硬件為軟件裝置是由軟件和硬件組成的，硬件為軟件的運(yùn)行提供了支持環(huán)境。的運(yùn)行提供了支持環(huán)境。 軟、硬件的分配比例是由性價(jià)比決定的?，F(xiàn)代軟、硬件的分配比例是由性價(jià)比決定的。現(xiàn)代CNCCNC中軟件和硬件的界面關(guān)系是不固定的。中軟件和硬件的界面關(guān)系是不固定的。282 2）三種典型）三種典型CNCCNC軟硬件界面：軟硬件界面： 292. CNC2. CNC軟件系統(tǒng)的多任務(wù)并行處理與實(shí)時(shí)中斷軟件系統(tǒng)的

29、多任務(wù)并行處理與實(shí)時(shí)中斷零件程序輸入輸出零件程序輸入輸出人機(jī)界面人機(jī)界面診斷診斷 通信通信 管理軟件管理軟件 CNCCNC系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 譯碼譯碼 刀具補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償控制軟件控制軟件 速度控制速度控制 插補(bǔ)運(yùn)算插補(bǔ)運(yùn)算 位置控制位置控制 1 1）CNCCNC系統(tǒng)軟件的多任務(wù)性：系統(tǒng)軟件的多任務(wù)性：302 2）并行處理與實(shí)時(shí)中斷處理）并行處理與實(shí)時(shí)中斷處理 (1) CNC(1) CNC多任務(wù)并行處理需求多任務(wù)并行處理需求 31(2)(2)并行處理并行處理 并行處理是指計(jì)算機(jī)在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間并行處理是指計(jì)算機(jī)在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上的工作。常用有隔內(nèi)完成兩種或兩種以上的工

30、作。常用有資源重資源重復(fù)、時(shí)間重疊、資源分時(shí)共享復(fù)、時(shí)間重疊、資源分時(shí)共享等方法。等方法。 時(shí)間重疊時(shí)間重疊32單單CPUCPU分時(shí)資源共享分時(shí)資源共享33 (3)(3)實(shí)時(shí)中斷處理實(shí)時(shí)中斷處理 CNCCNC系統(tǒng)軟件的另一個(gè)重要特征是實(shí)時(shí)中斷處系統(tǒng)軟件的另一個(gè)重要特征是實(shí)時(shí)中斷處理。理。 CNCCNC系統(tǒng)的多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性決定了系統(tǒng)系統(tǒng)的多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性決定了系統(tǒng)中中斷成為整個(gè)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，斷成為整個(gè)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，中斷中斷結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)。中斷類型：中斷類型： 外部中斷外部中斷外部設(shè)備中斷；外部設(shè)備中斷；內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷位置采樣定時(shí)

31、、插補(bǔ)周期中斷；位置采樣定時(shí)、插補(bǔ)周期中斷；硬件故障中斷硬件故障中斷硬件故障中斷；硬件故障中斷；程序性中斷程序性中斷執(zhí)行程序時(shí)的各種溢出，除零等。執(zhí)行程序時(shí)的各種溢出，除零等。343. CNC3. CNC的軟件結(jié)構(gòu)的軟件結(jié)構(gòu) CNCCNC的軟件結(jié)構(gòu)取決于系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)模式，的軟件結(jié)構(gòu)取決于系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)模式，常見有兩種：常見有兩種： 1 1）中斷型結(jié)構(gòu)模式）中斷型結(jié)構(gòu)模式 特點(diǎn)是除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)是除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中。各種任務(wù)分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中。 整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)，其管理的功整個(gè)軟件就是一

32、個(gè)大的中斷系統(tǒng)，其管理的功能主要通過各級(jí)中斷程序之間的相互通信來解決。能主要通過各級(jí)中斷程序之間的相互通信來解決。 2 2）前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式）前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式 特點(diǎn)是特點(diǎn)是前臺(tái)程序前臺(tái)程序是一個(gè)中斷服務(wù)程序，它幾乎承是一個(gè)中斷服務(wù)程序，它幾乎承擔(dān)了全部實(shí)時(shí)功能擔(dān)了全部實(shí)時(shí)功能( (如插補(bǔ)和位置控制如插補(bǔ)和位置控制) )。而管理軟。而管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備則在背景程序中完成。件和插補(bǔ)準(zhǔn)備則在背景程序中完成。 35 背景程序背景程序循環(huán)運(yùn)行，循環(huán)運(yùn)行，前臺(tái)程序前臺(tái)程序?qū)崟r(shí)中斷執(zhí)行，實(shí)時(shí)中斷執(zhí)行，如圖所示，共同完成零件加工任務(wù)。如圖所示，共同完成零件加工任務(wù)。背景程序背景程序( (后臺(tái)后臺(tái)) ) 前臺(tái)程

33、序前臺(tái)程序36 華中華中HNCHNCFANUCFANUCSIEMENSSIEMENS四、常見數(shù)控系統(tǒng)四、常見數(shù)控系統(tǒng)373.23.2 CNCCNC的軌跡控制原理的軌跡控制原理 數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)是：可以根據(jù)編程，數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)是：可以根據(jù)編程，加工出較為復(fù)雜的曲線，比如圓、拋物線等。加工出較為復(fù)雜的曲線，比如圓、拋物線等。 為什么數(shù)控機(jī)床能加工出這些曲線？怎樣把為什么數(shù)控機(jī)床能加工出這些曲線？怎樣把單個(gè)的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)組合成理想曲線呢？這就是插補(bǔ)單個(gè)的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)組合成理想曲線呢？這就是插補(bǔ)所解決的問題！所解決的問題！ 插補(bǔ)是一種運(yùn)算程序，經(jīng)過運(yùn)算，判斷出每插補(bǔ)是一種運(yùn)算程序，經(jīng)過運(yùn)算，判斷出每

34、一步應(yīng)進(jìn)哪一個(gè)坐標(biāo)，進(jìn)多少，以此來完成數(shù)據(jù)一步應(yīng)進(jìn)哪一個(gè)坐標(biāo)，進(jìn)多少，以此來完成數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作。點(diǎn)的密化工作。381. 1. 插補(bǔ)要解決的問題：插補(bǔ)要解決的問題：n 讓單獨(dú)的坐標(biāo)分別運(yùn)動(dòng)合成理想的軌跡；讓單獨(dú)的坐標(biāo)分別運(yùn)動(dòng)合成理想的軌跡；n 幾個(gè)坐標(biāo)同時(shí)進(jìn)，還是每次進(jìn)一個(gè)；幾個(gè)坐標(biāo)同時(shí)進(jìn)，還是每次進(jìn)一個(gè)；n 判斷進(jìn)給哪一個(gè)坐標(biāo)使下一步誤差更小；判斷進(jìn)給哪一個(gè)坐標(biāo)使下一步誤差更??；n 進(jìn)給多少；進(jìn)給多少； n 如果同時(shí)進(jìn)給，各個(gè)坐標(biāo)進(jìn)給的比例是多少；如果同時(shí)進(jìn)給，各個(gè)坐標(biāo)進(jìn)給的比例是多少； 同時(shí)，還要解決選用什么樣的實(shí)際軌跡合成后與同時(shí)，還要解決選用什么樣的實(shí)際軌跡合成后與理想軌跡誤差最小。理

35、想軌跡誤差最小。 插補(bǔ)協(xié)調(diào)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，通過坐標(biāo)的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合插補(bǔ)協(xié)調(diào)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，通過坐標(biāo)的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合和分段協(xié)調(diào)成的簡(jiǎn)單曲線和分段協(xié)調(diào)成的簡(jiǎn)單曲線( (直線和圓弧直線和圓弧) )來擬合實(shí)際來擬合實(shí)際復(fù)雜輪廓曲線。復(fù)雜輪廓曲線。 392. 2. 插補(bǔ)方法的分類插補(bǔ)方法的分類插補(bǔ)算法歸納為兩類：插補(bǔ)算法歸納為兩類： “一次插補(bǔ)法一次插補(bǔ)法”，即脈沖增量插補(bǔ)，基特點(diǎn)：，即脈沖增量插補(bǔ)，基特點(diǎn)： 常用的有常用的有逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法。逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法。這類算法，這類算法，每插補(bǔ)運(yùn)算一次，最多給每一軸進(jìn)給一個(gè)脈沖，每插補(bǔ)運(yùn)算一次，最多給每一軸進(jìn)給一個(gè)脈沖，進(jìn)給速度受到限制，過去的硬件數(shù)控系統(tǒng)常采用。

36、進(jìn)給速度受到限制，過去的硬件數(shù)控系統(tǒng)常采用?！岸尾逖a(bǔ)法二次插補(bǔ)法”，即數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，即數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)， 基特點(diǎn)：基特點(diǎn)： 插補(bǔ)分粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)兩部分。常用的有插補(bǔ)分粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)兩部分。常用的有時(shí)間時(shí)間分割法和擴(kuò)展數(shù)字積分器法分割法和擴(kuò)展數(shù)字積分器法，這類算法，這類算法在每個(gè)插在每個(gè)插補(bǔ)運(yùn)算周期里輸出的不是單個(gè)脈沖，而是線段。補(bǔ)運(yùn)算周期里輸出的不是單個(gè)脈沖，而是線段。因而能顯著提高進(jìn)給速度，應(yīng)用廣泛。因而能顯著提高進(jìn)給速度，應(yīng)用廣泛。403. 3. 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如果每次只在一個(gè)坐數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如果每次只在一個(gè)坐標(biāo)方向進(jìn)給一小步，怎樣進(jìn)給誤差最??？標(biāo)方

37、向進(jìn)給一小步，怎樣進(jìn)給誤差最??？ 先計(jì)算每次坐標(biāo)進(jìn)給后的位置與理想位置（輪先計(jì)算每次坐標(biāo)進(jìn)給后的位置與理想位置（輪廓）的誤差，然后，根據(jù)誤差，選擇一個(gè)減小廓）的誤差，然后，根據(jù)誤差，選擇一個(gè)減小誤差的坐標(biāo)方向進(jìn)給，這樣就有利于減小誤差，誤差的坐標(biāo)方向進(jìn)給，這樣就有利于減小誤差，然后依次進(jìn)給到終點(diǎn)。然后依次進(jìn)給到終點(diǎn)。 逐點(diǎn)比較思想：走一步，看一步，決策一步。逐點(diǎn)比較思想：走一步，看一步，決策一步。又稱代數(shù)運(yùn)算法、醉步法。又稱代數(shù)運(yùn)算法、醉步法。41逐點(diǎn)比較算法解決兩件事：逐點(diǎn)比較算法解決兩件事： 用最簡(jiǎn)捷的方式逐點(diǎn)計(jì)算單坐標(biāo)進(jìn)給后的位用最簡(jiǎn)捷的方式逐點(diǎn)計(jì)算單坐標(biāo)進(jìn)給后的位置誤差；置誤差； 比較

38、誤差，判定進(jìn)給坐標(biāo)。比較誤差，判定進(jìn)給坐標(biāo)。第一步：偏差判別第一步：偏差判別第二步：坐標(biāo)進(jìn)給第二步：坐標(biāo)進(jìn)給第三步：偏差計(jì)算第三步：偏差計(jì)算第四步：終點(diǎn)判別第四步：終點(diǎn)判別 逐點(diǎn)比較法控制機(jī)床作出一個(gè)坐標(biāo)進(jìn)給包含逐點(diǎn)比較法控制機(jī)床作出一個(gè)坐標(biāo)進(jìn)給包含四個(gè)節(jié)拍：四個(gè)節(jié)拍：420 xy：yxyxyxeeee即eiejjiyxxy)y,F(x：令令1 1）逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)）逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)偏差判別偏差判別第一象限直線第一象限直線OAOA的方程為：的方程為：則：插補(bǔ)動(dòng)點(diǎn)則：插補(bǔ)動(dòng)點(diǎn)P P位于直線上方，下方和直線上：位于直線上方，下方和直線上： 對(duì)于對(duì)于直線上方直線上方的點(diǎn)，有：的點(diǎn)，有： F( F(x

39、i,yj) ) 0 0 對(duì)于對(duì)于直線上直線上的點(diǎn)，的點(diǎn)， 有：有： F( F(xi,yj) ) =0 =0 對(duì)于對(duì)于直線下方直線下方的點(diǎn)，有：的點(diǎn)，有： F( F(xi,yj) ) 0 0 A(xe,ye) P(xi,yj) P(x,y)P(x,y) P”(xi,yj) O(0,0)43方向進(jìn)給一步方向進(jìn)給一步則作則作方向進(jìn)給一步方向進(jìn)給一步則作則作方向進(jìn)給一步方向進(jìn)給一步則作則作x0,Fy0,Fx0,Fji,ji,ji,坐標(biāo)進(jìn)給：坐標(biāo)進(jìn)給： 為了逼近直線，顯然當(dāng)：為了逼近直線，顯然當(dāng)： y A(xe,ye) P P P P”O(jiān)(0,0) xejieiejjiiiyFyxxyFxx, 11 )

40、 1(1ejieiejjiiixFyxxyFyy,1,1 ) 1(1偏差計(jì)算：偏差計(jì)算： 沿沿X X走一步走一步 沿沿+Y+Y走一步走一步eiejjiyxxy,F44直線插補(bǔ)歸納：直線插補(bǔ)歸納： 當(dāng)當(dāng)Fi,j00時(shí)，沿時(shí)，沿+X+X方向走一步，計(jì)算方向走一步，計(jì)算: : Fi1,j=Fi-Ye； N=N-1 當(dāng)當(dāng)Fi,j0 0時(shí)，沿時(shí)，沿+Y+Y方向走一步，計(jì)算方向走一步，計(jì)算: : Fi, j1=Fi+Xe； N= N-1終點(diǎn)判別：終點(diǎn)判別： 有二種方法：有二種方法：一是一是：取終點(diǎn)坐標(biāo)大者作為結(jié)束標(biāo)志取終點(diǎn)坐標(biāo)大者作為結(jié)束標(biāo)志N N，每在該坐，每在該坐標(biāo)上走一步標(biāo)上走一步N-1N-1，等于

41、零時(shí)，插補(bǔ)結(jié)束。，等于零時(shí)，插補(bǔ)結(jié)束。二是二是：取終點(diǎn)坐標(biāo)和作為結(jié)束標(biāo)志取終點(diǎn)坐標(biāo)和作為結(jié)束標(biāo)志N N，即，即N=Xe+YeN=Xe+Ye，每走一步每走一步N-1N-1，直到，直到N=0N=0時(shí)為止時(shí)為止。45直直線線插插補(bǔ)補(bǔ)軟軟件件流流程程圖圖46例例1 1 設(shè)終點(diǎn)坐標(biāo)為設(shè)終點(diǎn)坐標(biāo)為A(5,3)A(5,3)，脈沖當(dāng)量為，脈沖當(dāng)量為xxyy1 1，試給出加工直線試給出加工直線OAOA的逐點(diǎn)比較插補(bǔ)運(yùn)算表，并畫的逐點(diǎn)比較插補(bǔ)運(yùn)算表，并畫出插補(bǔ)軌跡圖。出插補(bǔ)軌跡圖。解：解：N=XeN=XeYeYe8 8序號(hào)序號(hào)工作節(jié)拍工作節(jié)拍偏差判別偏差判別 坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給偏差計(jì)算偏差計(jì)算終點(diǎn)判別終點(diǎn)判別起點(diǎn)起

42、點(diǎn)F0=0N=81F0=0+XF1=0-3=-3N=72F10+XF3=2-3=-1N=54F30+XF5=4-3=1N=36F50+XF6=1-3=-2N=27F60+XF8=3-3=0N=0 x x進(jìn)給時(shí)：進(jìn)給時(shí)： F Fi i1=F1=Fi i-Y-Ye ey y進(jìn)給時(shí)：進(jìn)給時(shí)：F Fi i1 1= =F Fi i+X+Xe e47直線插補(bǔ)軌跡圖直線插補(bǔ)軌跡圖A(5,3)A(5,3)O(0,0)O(0,0)X XY Y48X Y 2 2）逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ)）逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ)偏差判別偏差判別 設(shè)第一象限逆圓設(shè)第一象限逆圓ABAB弧，弧，圓心為原點(diǎn)，圓弧起點(diǎn)坐圓心為原點(diǎn)，圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)(X(X

43、0 0,Y,Y0 0) )和終點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)(Xe,Ye)(Xe,Ye)如圖。如圖。 設(shè)圓弧上任一點(diǎn)坐標(biāo)為設(shè)圓弧上任一點(diǎn)坐標(biāo)為(X(Xi i,Y,Yi i) )，則下式成立：，則下式成立：選擇判別函數(shù)選擇判別函數(shù)F F為為0)()(2222oojiyxyx)()(2222oojiyxyxF B(xe,ye) P P P P” A(xo,yo)49 根據(jù)動(dòng)點(diǎn)根據(jù)動(dòng)點(diǎn)P P所在區(qū)域不同，所在區(qū)域不同，有下列三種情況：有下列三種情況： F0 ,F0 ,動(dòng)點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)PP在圓弧外在圓弧外 F=0 ,F=0 ,動(dòng)點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)P P在圓弧上在圓弧上 F0 ,F0-X2F10+Y3F20+Y4F30+Y6F50-X8

44、F70-X56圓圓弧弧插插補(bǔ)補(bǔ)軟軟件件流流程程圖圖573 3）逐點(diǎn)比較插補(bǔ)的象限處理）逐點(diǎn)比較插補(bǔ)的象限處理四象限直線插補(bǔ)：四象限直線插補(bǔ)： 前面研究的直線插補(bǔ)運(yùn)算公式，只適用于第前面研究的直線插補(bǔ)運(yùn)算公式，只適用于第1 1象限的直線，對(duì)于第象限的直線，對(duì)于第2 2，3 3，4 4象限，由于控制方象限，由于控制方向不同，偏差函數(shù)有所不同。向不同，偏差函數(shù)有所不同。線線型型Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向偏差計(jì)算偏差計(jì)算L1+X+YL2+Y-XL3-X-YL4-Y+Xeji,j1,ii1iyFF1xxx,exFF1yyy,ji,1ji,j1j58四象限圓弧插補(bǔ)：四象限圓弧插補(bǔ)

45、： 前述為第前述為第1 1象限的逆圓插補(bǔ)計(jì)算，對(duì)于第象限的逆圓插補(bǔ)計(jì)算，對(duì)于第2 2，3 3，4 4象限，由于圓弧方向和控制方向不同，偏差函象限，由于圓弧方向和控制方向不同，偏差函數(shù)有所不同，歸納計(jì)有數(shù)有所不同，歸納計(jì)有8 8種情況。種情況。線線型型Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向偏差計(jì)算偏差計(jì)算R1-X+YR2-Y+XR3-Y-XR4+X+Y12xFF1xxx,iji,j1,ii1i12yFF1yyy,iji,1ji,j1j59線線型型Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向Fi,j0進(jìn)給進(jìn)給方向方向偏差計(jì)算偏差計(jì)算R5+X-YR6+Y-XR7+Y+XR8-X-Y12xFF1xxx,i

46、ji,j1,ii1i12yFF1yyy,iji,1ji,j1j四象限圓弧插補(bǔ)：四象限圓弧插補(bǔ)：603.33.3 CNCCNC的刀補(bǔ)控制原理的刀補(bǔ)控制原理1 1、刀具補(bǔ)償：、刀具補(bǔ)償： 是是補(bǔ)償補(bǔ)償實(shí)際加工時(shí)所用的刀具與編程時(shí)使用實(shí)際加工時(shí)所用的刀具與編程時(shí)使用的理想刀具或?qū)Φ稌r(shí)使用的基準(zhǔn)刀具之間的的理想刀具或?qū)Φ稌r(shí)使用的基準(zhǔn)刀具之間的偏差值偏差值，保證加工零件符合圖紙要求的一種，保證加工零件符合圖紙要求的一種處理方法。處理方法。一、刀具補(bǔ)償?shù)母拍钜弧⒌毒哐a(bǔ)償?shù)母拍? 2、刀具補(bǔ)償?shù)囊饬x：、刀具補(bǔ)償?shù)囊饬x：1) 1) 編程是對(duì)編程是對(duì)“點(diǎn)點(diǎn)”的控制，的控制，實(shí)際實(shí)際刀具刀具( (尖尖) )有尺寸

47、；有尺寸；2) 2) 編程時(shí)可以按刀尖或刀架編程時(shí)可以按刀尖或刀架( (具具) )中心編制；中心編制；3) 3) 刀具磨損、換刀帶來加工輪廓的失真；刀具磨損、換刀帶來加工輪廓的失真；4) 4) 粗加工時(shí)加工余量通過修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)。粗加工時(shí)加工余量通過修改偏置參數(shù)實(shí)現(xiàn)。61刀具補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償?shù)毒叩膸缀窝a(bǔ)償?shù)毒叩膸缀窝a(bǔ)償 （T TXXXXXXXX實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)）刀具刀具( (尖尖) )圓弧半徑補(bǔ)償圓弧半徑補(bǔ)償 （G41G41、G42G42實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)）幾何位置補(bǔ)償幾何位置補(bǔ)償磨損補(bǔ)償磨損補(bǔ)償二、刀具補(bǔ)償?shù)姆N類二、刀具補(bǔ)償?shù)姆N類3 3、刀補(bǔ)的任務(wù)：、刀補(bǔ)的任務(wù)： 1) 1) 銑刀和圓頭車刀：銑刀和圓頭車刀

48、：根據(jù)編程軌跡和刀具半根據(jù)編程軌跡和刀具半徑計(jì)算刀具中心軌跡；徑計(jì)算刀具中心軌跡； 2) 2) 尖頭車刀：尖頭車刀：根據(jù)刀尖軌跡與刀架中心基準(zhǔn)根據(jù)刀尖軌跡與刀架中心基準(zhǔn)點(diǎn)之間的偏差計(jì)算刀架中心基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡。點(diǎn)之間的偏差計(jì)算刀架中心基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡。62三、刀具的幾何補(bǔ)償三、刀具的幾何補(bǔ)償1 1、幾何位置補(bǔ)償、幾何位置補(bǔ)償 1 1）含義：）含義： 刀具幾何位置補(bǔ)償?shù)毒邘缀挝恢醚a(bǔ)償是用于補(bǔ)償各刀具安裝好是用于補(bǔ)償各刀具安裝好后，其刀位點(diǎn)（如刀尖）與編程時(shí)理想刀具或后，其刀位點(diǎn)（如刀尖）與編程時(shí)理想刀具或基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)的位置偏移基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)的位置偏移。 在車床上，通常是在所用的多把車刀中選定在車床上，

49、通常是在所用的多把車刀中選定一把車刀作基準(zhǔn)車刀，對(duì)刀編程主要是以該車一把車刀作基準(zhǔn)車刀，對(duì)刀編程主要是以該車刀為準(zhǔn)。刀為準(zhǔn)。632 2）幾何位置補(bǔ)償圖示結(jié)構(gòu)：）幾何位置補(bǔ)償圖示結(jié)構(gòu)：Xm,Xm,ZmZm：磨損補(bǔ)償量磨損補(bǔ)償量64 主要是針對(duì)某把車主要是針對(duì)某把車刀而言，刀而言，當(dāng)某把車刀當(dāng)某把車刀批量加工一批零件后，批量加工一批零件后，刀具自然磨損后而導(dǎo)刀具自然磨損后而導(dǎo)致刀尖位置尺寸的改致刀尖位置尺寸的改變，變，此即為該刀具需此即為該刀具需要的磨損補(bǔ)償。要的磨損補(bǔ)償。 2 2、磨損補(bǔ)償、磨損補(bǔ)償3 3、刀具幾何補(bǔ)償?shù)暮铣?、刀具幾何補(bǔ)償?shù)暮铣?若設(shè)定的刀具若設(shè)定的刀具幾何位置補(bǔ)償幾何位置補(bǔ)償和

50、和磨損補(bǔ)償磨損補(bǔ)償都有效存都有效存在時(shí)，實(shí)際幾何補(bǔ)償將是這兩者的在時(shí)，實(shí)際幾何補(bǔ)償將是這兩者的矢量和。矢量和。 X=X= Xj+Xj+ XmXm、 Z=Z= Zj+Zj+ ZmZmXm,Xm,ZmZm：磨損補(bǔ)償量磨損補(bǔ)償量65 刀具的幾何補(bǔ)償是通過引用程序中使用的刀具的幾何補(bǔ)償是通過引用程序中使用的TxxxxTxxxx來實(shí)現(xiàn)的。來實(shí)現(xiàn)的。 T T x xx x x xx x 當(dāng)前刀具號(hào)當(dāng)前刀具號(hào) 刀補(bǔ)地址號(hào)刀補(bǔ)地址號(hào)4 4、刀具幾何補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)、刀具幾何補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)過程：過程：1 1）將某把車刀的幾何偏置和磨損補(bǔ)償值存入相）將某把車刀的幾何偏置和磨損補(bǔ)償值存入相應(yīng)的刀補(bǔ)地址中。應(yīng)的刀補(bǔ)地址中。2

51、2）程序執(zhí)行）程序執(zhí)行 TxxxxTxxxx指令時(shí)，調(diào)用刀偏參數(shù)，換指令時(shí)，調(diào)用刀偏參數(shù)，換刀并驅(qū)動(dòng)刀架拖板進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整。刀并驅(qū)動(dòng)刀架拖板進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整。注：注：T XX 00T XX 00取消幾何補(bǔ)償。取消幾何補(bǔ)償。66程程編編輪輪廓廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓2 2、刀具半徑對(duì)零件輪廓的影響、刀具半徑對(duì)零件輪廓的影響銑削刀具：銑削刀具：使工件的實(shí)使工件的實(shí)際輪廓比程編輪廓小一際輪廓比程編輪廓小一個(gè)刀具半徑。個(gè)刀具半徑。圓弧頭車刀：圓弧頭車刀：在加工錐在加工錐面或圓弧面時(shí)，會(huì)造成面或圓弧面時(shí)，會(huì)造成過切或欠切。過切或欠切。四、刀具半徑補(bǔ)償基本功能四、刀具半徑補(bǔ)償基本功能1 1、刀具半徑補(bǔ)償、

52、刀具半徑補(bǔ)償 根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的刀具根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的刀具半徑偏置參數(shù)，半徑偏置參數(shù)，CNCCNC裝置能實(shí)時(shí)自動(dòng)生成刀具中裝置能實(shí)時(shí)自動(dòng)生成刀具中心軌跡的功能稱為刀具半徑補(bǔ)償功能。心軌跡的功能稱為刀具半徑補(bǔ)償功能。67圓頭車刀造成的圓頭車刀造成的正錐欠切正錐欠切A A零件輪廓零件輪廓B B不補(bǔ)償實(shí)際輪廓不補(bǔ)償實(shí)際輪廓C C刀補(bǔ)后假想刀尖輪廓刀補(bǔ)后假想刀尖輪廓A A假想刀尖假想刀尖B B刀具中心刀具中心683 3、刀具半徑補(bǔ)償對(duì)銑削帶來的新問題、刀具半徑補(bǔ)償對(duì)銑削帶來的新問題在兩輪廓段轉(zhuǎn)接尖角過渡時(shí)，在兩輪廓段轉(zhuǎn)接尖角過渡時(shí)，外輪廓產(chǎn)生間斷，外輪廓產(chǎn)生間斷，

53、內(nèi)輪廓產(chǎn)生過切；內(nèi)輪廓產(chǎn)生過切；在間斷、交接過切的輪廓需要人工處理；在間斷、交接過切的輪廓需要人工處理；間斷間斷的的B B刀補(bǔ)刀補(bǔ)處理處理69C C刀補(bǔ)：在兩輪廓轉(zhuǎn)接刀補(bǔ)：在兩輪廓轉(zhuǎn)接尖角過渡處尖角過渡處通過伸長(zhǎng)、通過伸長(zhǎng)、縮短、插入刀具中心縮短、插入刀具中心軌跡，實(shí)現(xiàn)軌跡，實(shí)現(xiàn)刀具中心刀具中心軌跡直線過渡的軌跡直線過渡的刀補(bǔ)刀補(bǔ)方法方法。ABC”CBAG41G42編程軌跡編程軌跡CO刀具刀具刀具刀具刀具中心軌跡刀具中心軌跡4 4、刀具半徑補(bǔ)償分類：、刀具半徑補(bǔ)償分類：B B刀補(bǔ)：在兩輪廓轉(zhuǎn)刀補(bǔ)：在兩輪廓轉(zhuǎn)接尖角過渡處接尖角過渡處人工插人工插入入圓弧的刀補(bǔ)方法；圓弧的刀補(bǔ)方法；間斷的間斷的B

54、B刀刀補(bǔ)處理補(bǔ)處理705 5、刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行及計(jì)算、刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行及計(jì)算1 1）刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過程）刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過程起刀點(diǎn)起刀點(diǎn)起刀點(diǎn)起刀點(diǎn)G41G41G42G42 根據(jù)根據(jù)ISOISO規(guī)定，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在程序規(guī)定的規(guī)定，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在程序規(guī)定的前進(jìn)前進(jìn)方向的右邊時(shí)稱為右刀補(bǔ)方向的右邊時(shí)稱為右刀補(bǔ)，用用G42G42表示表示；反之稱為反之稱為左刀補(bǔ)，用左刀補(bǔ)，用G41G41表示表示。71刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)建立即刀具以起刀點(diǎn)接近工件，由刀補(bǔ)方向即刀具以起刀點(diǎn)接近工件，由刀補(bǔ)方向G41/G42G41/G42決決定刀具中心軌跡在原來的編程軌跡基礎(chǔ)上是伸長(zhǎng)定刀具中心軌跡在原來的編程軌跡基礎(chǔ)上是伸長(zhǎng)還是縮短一個(gè)刀具半徑值。還是縮短一個(gè)刀具半徑值。刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)進(jìn)行一旦刀補(bǔ)建立則一直維持，直至被取消。在刀補(bǔ)一旦刀補(bǔ)建立