第三章　計算機(jī)數(shù)控（ＣＮＣ）系統(tǒng)

第三章計算機(jī)數(shù)控（SCNC）

3—1概述

一CNC系統(tǒng)的定義與組成

1.CNC的定義

用一臺計算機(jī)代替先前的數(shù)控裝置所完成的功

能，是一種包含計算機(jī)在內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)。

EIA的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會的定義：CNC是用一個

存儲程序的計算機(jī)，按照存儲在計算機(jī)內(nèi)的讀

寫存儲器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的一部

分或全部功能。

2.CNC的組成

CNC系統(tǒng)是由數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝

置、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和

進(jìn)給驅(qū)動裝置（包括檢測裝置）等組成。

CNC與傳統(tǒng)NC系統(tǒng)的區(qū)別：

CNC系統(tǒng)附加了一個計算機(jī)作為控制器的

一部分，計算機(jī)接收各種輸入信息，執(zhí)行

各種控制功能。硬件電路完成其他一些控

制操作。

CNC裝置的組成

CNC裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的

支持下運(yùn)行，離開軟件，硬件便無法工作,

兩者缺一不可。

1.CNC裝置的硬件

CNC裝置的硬件具有一般計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),

另外一方面還有數(shù)控機(jī)床所特有功能的功能

一模塊與接口單元。

2.CNC裝置的軟件

件

零

序

程

顯

故

輸

的

障

輸

入

診

出

程

斷

示

廠

CNC裝置的軟件又稱系統(tǒng)軟件，由管理軟件和

-控制軟件兩部分組成。

三CNC裝置工作過程

1.輸入

輸入內(nèi)容包括零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)

據(jù)。輸入方式有存儲工作方式和NC工作方式。

2.譯碼

將加工程序按照一定的語法規(guī)則解釋成計算

機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并完成對程序段的

語法檢查。

3.刀具補(bǔ)償

包括長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。作用是把零件輪

廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。

4.進(jìn)給速度處理

將編程所給的刀具合成速度轉(zhuǎn)化為沿坐標(biāo)方一

向的分速度，并進(jìn)行自動加減速處理。

5.插補(bǔ)

插補(bǔ)的任務(wù)是在一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線

上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。一般的CNC裝置中,

僅能對直線、圓弧進(jìn)行插補(bǔ)計算。

6.位置控制

在每個采樣周期內(nèi)，將理論位置與實(shí)際反饋

位置進(jìn)行比較，用其差值控制進(jìn)給電動機(jī)。

7.輸入/輸出（I/O）處理

CNC的I/O處理是CNC與機(jī)床之間的信息傳遞一

和變換的通道。

8.顯不

為操作者使用提供方便，一般位于機(jī)床的控

制面板上。通常應(yīng)有：零件程序的顯示，參

數(shù)顯示，刀具位置顯示等。

9.診斷

可以有聯(lián)機(jī)診斷、脫機(jī)診斷、遠(yuǎn)程診斷等形

CNC的工作流程

進(jìn)給電動機(jī)

四CNC裝置的優(yōu)點(diǎn)

1.靈活性

通過改變相應(yīng)的硬件模塊和控制軟件就可

改變其功能，從而滿足不同加工要求。

2.可靠性

零件程序一次送入存儲器，加工時再被調(diào)

用，避免加工中出錯。許多功能由軟件實(shí)

現(xiàn)，可靠性大為改善。

3.通用性

硬件采用模塊結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，且可

依靠軟件變化來滿足各種機(jī)床的不同要求。

4.豐富的數(shù)控功能

CNC裝置利用計算機(jī)很強(qiáng)的計算能力來實(shí)

現(xiàn)一些復(fù)雜的數(shù)控功能。大量的輔助功

能可以被編程，子程序和宏程序概念的

引入簡化了程序的編制。

5.使用和維修方便

CNC裝置有診斷程序。CNC裝置有零件程

序編輯功能，程序編制和檢驗(yàn)都很方便。

6.易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

五CNC裝置的功能

CNC裝置的功能通常包括基本功能和選擇功能

1.控制功能

控制功能是指CNC裝置能夠控制的并且能夠

同時控制聯(lián)動的軸數(shù)。

2.準(zhǔn)備功能

準(zhǔn)備功能又稱G功能，用來指明機(jī)床的下一

步如何動作。

3.插補(bǔ)功能

用于對零件輪廓加工的控制。

4.固定循環(huán)加工功能一

固定循環(huán)指令是將典型動作事先編好程序

并儲存在內(nèi)存中，用G代碼進(jìn)行指定。使用

固定循環(huán)加工功能可以使編程工作簡化。

5.進(jìn)給功能

進(jìn)給功能用F指令給出各進(jìn)給軸的進(jìn)給速度。

6.主軸功能

主要是用來指定主軸轉(zhuǎn)速，還可以實(shí)現(xiàn)主

軸準(zhǔn)停等功能。

7.輔助功能

輔助功能主要用于指定主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、

停止、冷卻液的開關(guān)、換刀等動作，用M指

令指定。

8.刀具功能

刀具功能用來選擇刀具并且指定有效刀具

的幾何參數(shù)的地址。

9.補(bǔ)償功能

補(bǔ)償包括刀具補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和

反向間隙補(bǔ)償。

1o.顯示功能

用作顯示程序、零件圖形、人機(jī)對話編程

菜單、故障信息等。

11.通信功能

通信功能主要完成上級計算機(jī)與CNC裝置之

間的數(shù)據(jù)和命令傳送。

12.自診斷功能

13.人機(jī)對話編程功能

可根據(jù)引導(dǎo)圖和說明顯示進(jìn)行對話式編程。

3-2CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)

CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制功能的復(fù)雜程度

可分別采用單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)。

一單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置

在單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置中，只有一個

中央處理器（CPU）,因此多采用集中控制,

分時處理的方式完成數(shù)控的每一項(xiàng)任務(wù)。

單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置框圖

1.微處理器

實(shí)施對數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算和管理。由運(yùn)算器和一

控制器組成。

運(yùn)算器—進(jìn)行算術(shù)與邏輯運(yùn)算。

控制器——對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一指揮和控制。

--------程序指令---------控制信苫」---------

存儲器控制器y—執(zhí)行部件

反饋信息

.、、、b

2.總線

總線一般可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控

制總線三組。

數(shù)據(jù)總線：為各部分之間傳送數(shù)據(jù)，采用

雙方向線。

地址總線：與數(shù)據(jù)總線結(jié)合使用，確定數(shù)

據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來源或目

的施，采用單方向線。

控制總線：傳輸控制信號，采用單方向線。

?存儲器

儲存系統(tǒng)軟件、加工程序、中間運(yùn)算結(jié)

果、最終結(jié)果。

(1)ROM——存放系統(tǒng)程序

(2)RAM——存放中間數(shù)據(jù)

4.I/O(輸入/輸出)接口一

CNC裝置和機(jī)床之間的信號通過輸入(Input)

和輸出(Output)接口(I/O)電路連接。

接口電路的主要任務(wù)是：

(1)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。

(2)進(jìn)行必要的電氣隔離，防止干擾信號引

起誤動作。

(3)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。

.位置控制器

位置控制主要是對數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動的

坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制。

對主軸的控制要求在很寬的范圍內(nèi)速度連

續(xù)可調(diào)，并且每一種速度下均能提供足夠

的切削所需的功率和轉(zhuǎn)矩。

在有換刀裝置的機(jī)床中還需要對主軸進(jìn)行

位置控制（準(zhǔn)停）。

.MDI/CRT接口

MDI（手動數(shù)據(jù)輸入）是通過數(shù)控面板上的

鍵盤操作。

CRT接口是在CNC軟件配合下，在顯示器上

實(shí)現(xiàn)字符和圖形顯示。

.可編程序控制器（PLC）

可編程控制器用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床強(qiáng)電的繼

電器邏輯控制，實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)量（S、M、T

的控制。

、二

8.通信接口一

通信接口用來與外部設(shè)備進(jìn)行信息傳輸。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

(1)CNC裝置內(nèi)只有一個微處理器，對各種

功能實(shí)現(xiàn)集中控制分時處理。

(2)微處理器通過總線與存儲器、輸入輸出

控制等接口電路相連，構(gòu)成CNC裝置。

(3)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易。

“一

一

多微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置

多微處理器CNC裝置一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式,

即緊耦合結(jié)構(gòu)和松耦合結(jié)構(gòu)。

多微處理器CNC裝置多采用模塊化結(jié)構(gòu)，每

個微處理器分管各自的任務(wù)，形成特定的

功能單元，即功能模塊。

它與單微處理器CNC裝置相比，其運(yùn)算速度

有了很大的提高，因此更適合于多軸控制、

高進(jìn)給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求。

1.多微處理器CNC裝置的基本功能模塊.

(l)CNC管理模塊：用于管理和組織整個CNC

系統(tǒng)的工作。

(2)CNC插補(bǔ)模塊：該模塊主要是完成插補(bǔ)

前的預(yù)處理。然后進(jìn)行插補(bǔ)計算，為各

坐標(biāo)軸提供位置給定量。

(3)位置控制模塊：用來進(jìn)行插補(bǔ)后的坐標(biāo)

位置給定值與位置檢測器測得的位置實(shí)

際值的比較，然后驅(qū)動進(jìn)給電機(jī)。

、二

(4)存儲器模塊：該模塊為存放程序和數(shù)據(jù)

的主存儲器，或是功能模塊間數(shù)據(jù)傳送

用的共享存儲器。

(5)PLC模塊：對零件加工程序中的某些輔

助功能和從機(jī)床來的信號作邏輯處理，

實(shí)現(xiàn)各功能與操作方式之間的連鎖。

(6)操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊：

包括零件加工程序、參數(shù)和數(shù)據(jù)、各種

操作命令的輸入輸出、顯示所需要的各

種接口電路。

2.多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的典型結(jié)構(gòu)

多微處理器的互連方式有總線互連、環(huán)型

互連、交叉開關(guān)互連、多級開關(guān)互連和混

合交換互連等。

多微處理器的CNC裝置一般采用總線互連

方式來實(shí)現(xiàn)各模塊之間的互連和通信。典

型的結(jié)構(gòu)有共享總線和共享存儲器兩類結(jié)

構(gòu)。

?、才r

.

(1)共享總線結(jié)構(gòu)

以系統(tǒng)總線為中心，把各個功能部件劃分

為帶有CPU的主模塊和不帶CPU的從模塊兩

大類。

(2)共享存儲結(jié)構(gòu)

通常采用多端口存儲器來實(shí)現(xiàn)各微處理機(jī)

之間的互連和通信，由多端口控制邏輯電

路解決訪問沖突。

插補(bǔ)軸控制

(CPU3)(CPU4)

3.多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)計算處理速度高

每個微處理器相互獨(dú)立，且并行工作，所

以運(yùn)算速度快。

(2)有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性

采用模塊化結(jié)構(gòu)?？蓪⒏鞴δ芙M成相應(yīng)的

硬件模塊和軟件模塊，進(jìn)而形成各功能模

塊。這樣就形成積木式結(jié)構(gòu)。有良好的適

應(yīng)性和擴(kuò)展性，維修方便。

(3)可靠性高

每個微處理器功能模塊工作獨(dú)立，某一功

能模塊出故障，其他模塊照常工作。提高

了系統(tǒng)的可靠性。

(4)硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)

軟件可以開發(fā)更新。一般硬件是通用的，

便于組織規(guī)模生產(chǎn)，保證質(zhì)量，形成批量。

、二

開放式數(shù)控系統(tǒng)

開放式數(shù)控系統(tǒng)是一種模塊化的、可重構(gòu)

的、可擴(kuò)充的通用數(shù)控系統(tǒng)，它以工業(yè)PC

機(jī)作為CNC裝置的支撐平臺，再由各專業(yè)數(shù)

控廠商根據(jù)需要裝入自己的控制卡和數(shù)控

軟件構(gòu)成相應(yīng)的CNC裝置。

開放式數(shù)控系統(tǒng)采用系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊

的分布式控制結(jié)構(gòu)，各模塊相互獨(dú)立，各

模塊接口協(xié)議明確，可移植性好。

數(shù)控系統(tǒng)三種不同層次的開放：

(1)CNC系統(tǒng)的開放

CNC系統(tǒng)可以直接運(yùn)行各種應(yīng)用軟件，這大大

改善了CNC的相應(yīng)功能。

(2)用戶操作界面的開放

使CNC系統(tǒng)具有更加友好的用戶接口，并具備

一些特殊的診斷功能。

(3)CNC內(nèi)核的深層次開放

通過執(zhí)行用戶自己開發(fā)的程序，可以把應(yīng)用

軟件加到標(biāo)準(zhǔn)CNC的內(nèi)核中，稱為編譯循環(huán)。

3-3CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)

CNC系統(tǒng)的軟件是為完成各項(xiàng)功能而專門

設(shè)計和編制的，是數(shù)控加工系統(tǒng)的一種專

用軟件，又稱為系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序）。

不同的CNC裝置，其功能和控制方案也不

同，各廠家的軟件互不兼容。

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的功能大都采用軟件來實(shí)現(xiàn)。

所以，系統(tǒng)軟件的設(shè)計及功能是CNC系統(tǒng)

的關(guān)鍵。

、二

CNC裝置的軟硬件界面

CNC裝置由軟件和硬件組成，硬件為軟件的

運(yùn)行提供了支持環(huán)境。

硬件一處理速度快，造價相對較高，適應(yīng)性差。

軟件一設(shè)計靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但是處理速度慢。

CNC裝置中軟、硬件的分配比例是由性能價

格比決定的。這也在很大程度上涉及到軟、

硬件的發(fā)展水平。

-€

補(bǔ)

插

位置

件

零

輸

入

「

控制

序

程

I一

備

硬

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插

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Wfr-I機(jī)

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件

件

軟

硬

件

硬

第

二

硬

軟

件

第

三

件

和

CNC裝置的三種典型軟、硬件界面

CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

.CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性

CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性表現(xiàn)在它必須完成管

理和控制兩大任務(wù)。故CNC裝置系統(tǒng)軟件

分為管理軟件和控制軟件兩部分。各種

任務(wù)之間是并行處理的關(guān)系。

速位

輸顯插

刀度置

I/O

處診譯

入

理示處補(bǔ)控

補(bǔ)理制

斷

碼

CNC系統(tǒng)任務(wù)分解

2.并行處理

是指計算機(jī)在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完

成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作。

運(yùn)用并行處理技術(shù)可以提高運(yùn)算速度。

并行處理方法有：資源共享、資源重復(fù)和時

間重疊。

CNC裝置的硬件設(shè)計普遍采用資源重復(fù)的并

行處理方法。

CNC裝置的軟件設(shè)計常采用資源分時共享和

資源重疊的流水線處理技術(shù)。

(i)資源分時共享并行處理方法'

此方法主要應(yīng)用在單CPU的CNC裝置中。分

時共享要解決的主要問題是如何分配各任

務(wù)占用CPU的時間，各任務(wù)占用CPU是用循

環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結(jié)合的方法來解決。

■?、??才，A.r

(2)資源重疊流水并行處理方法

流水處理的關(guān)鍵是時間重疊，即在一段時

間間隔內(nèi)不是處理一個子過程，而是處理

兩個或更多的子過程。

空間

1234~~一輸出

234-^一輸出

1234輸出

△“A，3AQA/5A/6時間

3.實(shí)時中斷處理

CNC系統(tǒng)的中斷管理主要由硬件完成，而

系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)決定了軟件結(jié)構(gòu)。

CNC裝置的中斷類型如下：

(1)外部中斷

(2)內(nèi)部定時中斷

(3)硬件故障中斷

(4)程序性中斷

、二

常規(guī)CNC系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)形式

CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)決定于系統(tǒng)采用的中斷

結(jié)構(gòu)。

1.中斷型結(jié)構(gòu)模式

中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是除了初始化程序

之外，整個系統(tǒng)軟件的各種功能模塊分別

安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，整個

軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功

能主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的相互

通信來解決。

中斷級別主要功能中斷源一___

0控制CRT顯示硬件

1譯碼、刀具中心軌跡計算，顯示器控制軟件，16nls定時

2鍵盤監(jiān)控，I/O信號處理，穿孔機(jī)控制軟件，16nls定時

3操作面板和電傳機(jī)處理硬件

4插補(bǔ)運(yùn)算、終點(diǎn)判別和轉(zhuǎn)段處理軟件，8nls定時

5紙帶閱讀機(jī)讀紙帶處理硬件

6伺服系統(tǒng)位置控制處理4nls定時

7系統(tǒng)測試硬件

FANUC-BESK7CMCNC系統(tǒng)的各級中斷功能

2.前后臺型結(jié)構(gòu)模式

適于采用集中控制的

單微處理器CNC裝置。

前臺程序：為實(shí)時中

斷程序，承擔(dān)了幾乎

全部實(shí)時功能。

后臺程序：主要用來

完成準(zhǔn)備工作和管理

工作，通常稱為背景

程序。

-X

譯段程序，預(yù)處理

插補(bǔ)信息送插補(bǔ)緩沖存儲區(qū)

輔助信息送系統(tǒng)工作寄存器

A

插補(bǔ)緩沖存儲區(qū)信息-----插補(bǔ)工作存儲區(qū)

系統(tǒng)工作寄存器信息------系統(tǒng)標(biāo)志單元

置數(shù)據(jù)交換結(jié)束標(biāo)志

置開放插補(bǔ)標(biāo)志

預(yù)譯一段，并進(jìn)行預(yù)處理

插補(bǔ)信息送插補(bǔ)緩沖存儲區(qū)

輔助信息送系統(tǒng)工作寄存器

N

3-4CNC裝置軟件的控制功能

CNC的系統(tǒng)軟件是為完成特定的各項(xiàng)

功能所編制的專用軟件，又稱為控制

軟件（或系統(tǒng)程序）。因?yàn)镃NC（或

MNC）系統(tǒng)的功能設(shè)置與控制方案各

不相同，各種系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模

上差別很大。

、二

零件程序的輸入

紙帶閱讀機(jī)和鍵盤輸入大都采用中斷方

式，由相應(yīng)的中斷服務(wù)程序完成輸入。

從其它輸入裝置送來的信息均需通過緩

沖器后才能被存入零件程序存儲器。在

譯碼時，又將零件程序存儲器中的零件

程序調(diào)至緩沖器，供譯碼處理程序用。

1.數(shù)據(jù)存放的形式

在零件程序存儲器中可以儲存多個零件

程序，零件程序一般是按順序存放的。

目錄區(qū)

程序名稱

程序首址

程序末址

程序名稱

程序首址

程序末址

字符EIA碼ISO碼內(nèi)部代碼字符EIA碼ISO碼內(nèi)部代碼

020H30HOOHX37HD8H12H

101HB1H01HY38H59H13H

202HB2H02HZ29H5AH14H

313H33H03HI79HC9H15H

404HB4H04HJ51HCAH16H

515H35H05HK52H4BH17H

616H36H06HF76HC6H18H

707HB7H07HM54H4DH19H

808HB8H08HCR/LF80HOAH20H

919H39H09H40H2DH21H

N45H4EH10HDEL7FHFFH22H

G67H47H11H%/EROBHA5H23H

N10G91G01X100Y-50F150M03LF

儲存器地址內(nèi)容儲存器地址內(nèi)容儲存器地址內(nèi)容

8000H10H800AH12H8013H01H

8001H01H800BHO1H8014H05H

8002HOOH800CHOOH8015HOOH

8003H11H800DHOOH8016H19H

8004H09H800EH13H8017HOOH

8005H01H800FH21H8018H03H

8006H11H8010H05H8019H20H

8007HOOH8011HOOH

8009H01H8012H18H

2.零件加工程序的編輯

一般通過鍵盤配合CRT進(jìn)行。主要包括以

下幾方面工作：

(1)插入(Insert)

(2)刪除(Delete)

(3)修改(Edit)

(4)替換(Replace)

為縮短編輯處理工作的時間,

用的存儲方式為：

(1)鏈表存儲方式

(2)順序存儲方式

、二

譯碼

把零件程序段的各種工件輪廓信息（如起

點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等）、加工速度F

和其它輔助信息（M、S、T）按一定規(guī)律

翻譯成計算機(jī)系統(tǒng)能識別的數(shù)據(jù)形式，并

按系統(tǒng)規(guī)定的格式放在譯碼結(jié)果緩沖器中。

在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法

檢查。

譯碼有兩種方法。

(1)解釋

(2)編譯

在CNC控制軟件中多數(shù)采用解釋方法。

譯碼工作主要有：

代碼識別和各項(xiàng)功能的譯碼。

1.代碼識別

N

2.各功能碼的譯碼

經(jīng)過代碼識別設(shè)立了各功能代碼的標(biāo)

志后，就可以分別對各功能碼進(jìn)行處

理了。

對于不同的CNC系統(tǒng)來說，編程格式有

自己的規(guī)定，所以可以將譯碼結(jié)果緩

沖器的設(shè)計與零件程序段格式相對應(yīng)。

譯碼結(jié)果緩沖器格式

地址碼字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)存放格式地址碼字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)存放格式

N2二-十進(jìn)制MA1特征字

X3二進(jìn)制MB1特征字

Y3二進(jìn)制MC1特征字

Z3二進(jìn)制GA1特征字

I3二進(jìn)制GB1特征字

J3二進(jìn)制GC1特征字

K3二進(jìn)制GD1特征字

F2二進(jìn)制GE1特征字

S2二進(jìn)制GF1特征字

T2二-十進(jìn)制GG1特征字

譯碼程序流程圖

存入數(shù)字

碼寄你器

把數(shù)字碼寄存器中

數(shù)據(jù)送入上——個地

址的緩沖寄存器中

三刀具補(bǔ)償

刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀

具長度補(bǔ)償兩部分。

刀具長度的計算較簡單，在這里

我們重點(diǎn)討論刀具半徑補(bǔ)償。

在進(jìn)行外輪廓

加工時，刀具

中心需要偏移

零件的外輪廓

面一個半徑值。

這種偏移計算

被稱為刀具半

徑補(bǔ)償。

G42（右刀補(bǔ)）—刀具中心軌跡在編程

軌跡（零件輪廓）前

進(jìn)方向的右邊。

G41（左刀補(bǔ)）一刀具中心軌跡在編程

軌跡（零件輪廓）前

進(jìn)方向的左邊。

G40一取消刀具補(bǔ)償。

刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過程分為以下三步:

(1)刀補(bǔ)建立

(2)刀補(bǔ)進(jìn)行

刀補(bǔ)建立后一直有效，直至刀補(bǔ)取消。在

軌跡轉(zhuǎn)接處，采用圓弧過渡或直線過渡。

(3)刀補(bǔ)撤消

刀具撤離工件，回到起刀點(diǎn)。

注：刀具半徑補(bǔ)償是在加工平面內(nèi)

討論的，刀具半徑值由刀具號

D(H)指定的。

.B功能刀具半徑補(bǔ)償

主要是計算直線或圓弧的起點(diǎn)和終

點(diǎn)的刀具中心值，以及圓弧刀補(bǔ)后

刀具中心軌跡的圓弧半徑值。有了

這些值就能實(shí)施軌跡控制（直線或

圓弧插補(bǔ)）。

(1)直線刀具半徑補(bǔ)償

被加工直線?！昶饄

點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，終

￡(xj)

點(diǎn)為E(x.y)o

石'點(diǎn)的坐標(biāo)為：￡‘(X'J')

X=X+匕=X+/X

,rxO'

=

y=》+Gy~

7^7

(2)圓弧刀具半徑補(bǔ)償

被加工圓弧/￡,

半徑為R)圓心在

坐標(biāo)原點(diǎn)，圓弧起

點(diǎn)為，(乙，”)，終

點(diǎn)為￡(%,”)。

￡'點(diǎn)的坐標(biāo)。

r演x

Z=&+々=%+〃不

IA

2.C功能刀具半徑補(bǔ)償

B刀補(bǔ)只能計

算出直線或圓

弧終點(diǎn)的刀具

中心值，而對

于程序段之間戶

在刀補(bǔ)后可能

出現(xiàn)的特殊情

況沒有考慮。

c

僅有B刀補(bǔ)功能的CNC系統(tǒng)對編程人員

很不方便，一旦疏忽就會因刀具干涉

而產(chǎn)生過切現(xiàn)象。

而C刀補(bǔ)則由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)和實(shí)際輪

廓完全一樣的編程軌跡，直接算出刀

具中心軌跡的轉(zhuǎn)接交點(diǎn)C點(diǎn)和C"點(diǎn)，

然后再對原來的編程軌跡作相應(yīng)的修

正。

(I)C功能刀具半徑補(bǔ)償?shù)幕驹O(shè)計思想

a)為普通NC系

統(tǒng)的工作方

法

b)為改進(jìn)后的

NC系統(tǒng)的工

作方法。

c)為采取C刀具

補(bǔ)彳嘗曲方法

a)b)c)

(2)編程軌跡轉(zhuǎn)接類型

一般有以下四種軌跡轉(zhuǎn)接方式：

直線與直線轉(zhuǎn)接、直線與圓弧轉(zhuǎn)接、

圓弧與直線轉(zhuǎn)接、圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接。

根據(jù)兩個程序段軌跡矢量的夾角(銳

角和鈍角)和刀具補(bǔ)償?shù)牟煌?，又?/p>

以下過渡類型：

伸長型、縮短型和插入型。

1）直線與直線轉(zhuǎn)接

根據(jù)編程指令中的刀補(bǔ)方向G41/G42和

過程類型有8種情況。

G41直線與直線轉(zhuǎn)接情況

G41直線與直線轉(zhuǎn)接情況

C）縮短型轉(zhuǎn)接d）縮短型轉(zhuǎn)接

G42直線與直線轉(zhuǎn)接情況

直線與直線轉(zhuǎn)接分類

刀具補(bǔ)償方向sinacosa象限轉(zhuǎn)接類型

>0>0I

縮短

>0<0II

G41

<0<0III插入（I）

<0>0IV伸長

>0>0I