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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第四章 計算機數控（,CNC,）系統,本章重點：,1,計算機數控系統構成及其結構特點,2,運動軌跡插補原理,3,刀具補償,4-1,數控系統的構成與功能,1,數字控制的任務,機械制造工藝中的數字控制就是使工件與刀具的相對運動形成規定的幾何軌跡。對數控機床來說其根本任務是：運動軌跡行程量和開關量控制。,2 CNC,系統的組成,程序、輸入輸出設備、,CNC,控制器、可編程控制器（,PLC,）、主軸驅動和進給驅動單元等組成。其結構框圖如下：,CNC,系統一般結構框圖,輸入,裝置,通訊,線路,輸出,裝置,PLC,主軸
2、控,制單元,數度控制,單元,主軸電機,機床電器,進給電機,位置檢測,裝置,電器控,制單元,計算機,硬件與,數控系,統軟件,CNC,控制器,3,CNC,控制器的一般工作過程,CNC,的工作是在計算機硬件支持下，執行軟件控制功能的全過程。具體來說經過了,1,）輸入,2,）譯碼,3,）刀具補償,4,）進給速度處理,5,）插補,6,）位置控制,7,）,I/O,處理,8,）顯示,9,）故障診斷,CNC,信息流程,4 CNC,的控制主要功能,1,）軸控制功能,2,）指令機床運動方式的準備功能,3,）插補功能,4,）進給功能 工進、快進、倍率進給、同步進給（車螺紋）,5,）主軸功能,6,）刀具功能和第二輔助
3、功能（指定工作臺分度）,7,）字符圖形顯示功能,8,）通訊功能,9,）自診斷功能,10,）人機交互圖形編程功能,4-2,CNC,的硬件結構,1,常規,CNC,的硬件結構,三種結構形式：,（,1,）總線式模塊化結構的,CNC,，,32,位多用于多軸控制的高檔數控機床。,（,2,）是以單板或專用芯片及模板組成的結構緊湊的,CNC,，大量用于中檔數控機床,（,3,）基于通用計算機基礎之上開發的,CNC,1,）單微處理器結構,發展初期的一些經濟型數控機床采用此結構。,單微處理器結構的,CNC,框圖,2,）單微處理器的結構特點,A,）只有一個微處理器，對存儲、插補運算、輸入輸出控制、,CRT,顯示等,C
4、PU,實現集中控制分時處理。,B,）微處理器通過總線與存儲器、輸入、輸出等各種接口相連，構成,CNC,裝置。,C,）結構簡單，易于實現。,D,）實時性要求很高的插補運算受微處理器、字長、數據寬度，尋址能力和運算速度的限制。,3,）多微處理器結構,多微處理器結構的數控裝置中有兩個或兩以上,CPU,，各,CPU,之間采用緊耦合，資源 共享，有集中的操作系統。,多微處理器結構多采用模塊化結構，通常采用共享總線或共享存儲器兩種典型結構實現模塊間的互連與通訊。,4,）共享總線結構,只有主模塊有權控制系統總線。,這類結構以系統總線為中心,支持多微處理器結構的總線均設計有總線仲裁電路,總線仲裁通常有串行和并
5、行兩種裁決方式。,共享總線多微處理器的結構框圖,4,）共享存儲器結構,采用多端口存儲器,RAM,來實現各,CPU,間的互連和通訊，每個端口都配有一套數據、地址、控制線以供訪問。,有專門的多端口邏輯控制電路解決訪問沖突。,Actrion,系統就采用這種結構。,共享存儲器結構框圖,共享存儲器,CRT,CPU4,I/O,CPU1,插補,CPU2,軸控制,CPU3,來自機床,的控制信號,輸到機床的,控制信號,5,）多微處理器結構特點,性能價格比高。計算速度快，適于多軸控制、高速、高精度、高效率的要求。,采用模塊化結構，有良好的適應性和擴展性。,硬件易于組織規模生產，降低成本。,可靠性高。,2,開放式,
6、CNC,的硬件結構,可互操作性,可移植性,可縮放性,可相互替代性,4-3,CNC,系統軟件,概述,數控,機床實現零件的自動加工原因。,數控裝置是依靠其硬件支持，通過運行其軟件完成零件自動加工過程。,各個軟件相互協調完成數控任務。,1,三種典型軟硬件界面,輸入,插補,準備,插補,位控,輸入,插補,準備,插補,位控,速控,電機,測量,數據流程,2 CNC,系統的多任務與實時中斷處理,1,）多任務,2,）并行處理多重實時中斷,3,常規的軟件結構,數控系統的基本功能是由各個功能子程序 實現，不同的軟件結構對這些子程序的安排方式不同，管理方法也不同。,1,）多重中斷型結構 除初始化外，整個系統軟件的各種任務模塊分別安排成不同級別的中斷服務程序中，所有功能程序根據實時重要程度不同，分成不同的優先級，從而整個系統軟件成為大的中斷系統。,日本的,FANUC7,、,6,系統都屬這類。,2,）前后臺型結構 前臺程序是中斷服務程序。后臺程序是個循環運行程序，不斷被前臺程序所中斷，二者共同配合完成零件的加工任務。適合于單微處理器硬件結構。如,A-B 7360CNC,。,
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