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1、第三章 CNC装置及其接口,数控加工程序,程序译码（或解释）,几何数据：X,Y,Z,A工艺数据：F,S,G.,插补,调节器,反馈位置处理,开关命令M,T,PLC换刀、切削液开/关,同步,X,Y,Z,一、CNC机床主要工作过程,1、数控加工程序示例N010 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 T01 M03 ；,程序段、几何数据、工艺数据、辅助开关命令,二、 CNC装置控制流程,输入译码预处理插补位置控制I/O处理显示诊断,三、CNC装置所具备的功能,基本（核心）功能是数控系统必备的功能，如控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能、字符显示功能和自诊断
2、功能等。选择（可选）功能是供用户根据不同机床的特点和用途进行选择的功能，如补偿功能、固定循环功能、通信功能和人机对话编程功能等。,1基本功能控制功能 控制功能是指CNC装置控制各类转轴的功能，其功能的强弱取决于能控制的轴数以及能同时控制的轴数（即联动轴数）多少。 控制轴有移动轴和回转轴、基本轴和附加轴。控制轴数越多，尤其是联动轴数越多，CNC装置（系统）就越复杂，编制程序也越困难。,准备功能 准备功能也称G功能，用来指定机床的动作方式，包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环、公英制转换等指令。它用字母G和其后的两位数字表示。G00至G99，不同数控系统差别较
3、大。插补功能,进给功能 进给功能用F指令直接指定各轴的进给速度。1）切削进给速度 以每分钟进给距离的形式指定刀具切削速度，用字母F和其后的数字指定。ISO标准中规定F1F5位。字母F后的数字代表进给速度的位数。2）同步进给速度 以主轴每转进给量规定的进给速度，单位为mm/r。3）快速进给速度 数控系统规定了快速进给速度，它通过参数设定，用 G00指令执行快速，还可用操作面板上的快速倍率开关分档。,主轴功能 主轴功能是指定主轴转速的功能，用字母S和其后的数值表示。单位为r/min或mm/min。主轴转向用M03（正向）和M04（反向）指定。机床操作面板上设置主轴倍率开关，可以不修改程序改变主轴转
4、速。辅助功能 辅助功能是用来指定主轴的起停转向、冷却泵的开关等功能，用字母M和其后的两位数字表示。ISO标准中辅助功能有M00至M99。,刀具功能 刀具功能是用来选择刀具的功能，用字母T和其后的2位或4位数字表示。 字符图形显示功能 CNC装置可配置单色或彩色不同尺寸的CRT或液晶显示器，通过软件和接口实现字符和图形显示。可以显示程序、参数、补偿值、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形等。,自诊断功能 CNC装置中设置了故障诊断程序，可以防止故障的发生或扩大。在故障出现后可迅速查明故障类型及部位，减少故障停机时间。 不同的CNC装置诊断程序的设置不同，可以设置在系统运行前或故障停机后
5、诊断故障的部位。还可以进行远程通信完成故障诊断。,2选择功能补偿功能 在加工过程中，由于刀具磨损或更换刀具，以及机械传动中的丝杠螺距误差和反向间隙等，将使实际加工出的零件尺寸与程序规定的尺寸不一致，造成加工误差。CNC装置的补偿功能是把刀具长度或半径的补偿量、螺距误差和反向间隙误差的补偿量输入它的存储器，存储器就按补偿量重新计算刀具运动的轨迹和坐标尺寸，加工出符合要求的零件。,固定循环功能 用数控机床加工零件，一些典型的加工工序，如钻孔、镗孔、深孔钻削、攻螺纹等，所需完成的动作循环十分典型，将这些典型动作预先编好程序并存储在内存中，用G代码进行指令，形成固定循环功能。固定循环功能可以大大简化程
6、序编制。 通信功能 CNC装置通常具有RS232C接口，有的还配置有DNC接口，可以连接多种输入、输出设备，实现程序和参数的输入、输出和存储。有的CNC装置可以与MAP（制造自动化协议）相连，接入工厂的通信网络，以适应FMS、CIMS的要求。,（4）人机对话编程功能 有的CNC装置可以根据蓝图直接编程，编程员只需输入表示图样上几何尺寸的简单命令，就能自动的计算出全部交点、切点和圆心坐标，生成加工程序。有的CNC装置可以根据引导图和说明显示进行对话式编程。（5）宏程序 有的CNC装置还备有用户宏程序，用户宏程序是用户根据CNC装置提供的一套编程语言宏程序编程指令，自己编写的一些特殊加工子程序，使
7、用时由零件主程序调入，可以重复使用。未受过编程训练的操作工人都能用此很快进行编程。,四、CNC装置的硬件结构,（一）单微处理器结构CNC装置,集中控制，分时处理方式完成数控的各项任务。,四、CNC装置的硬件结构,（二）多微处理器结构CNC装置,基本功能模块（1）CNC管理模块，管理和组织整个CNC系统工作（2）CNC插补模块，预处理：译码、刀补、坐标量计算、速度处理，插补计算：为各个坐标轴提供位置给定值。（3）位置控制模块，进行位置给定值与检测器测得的位置实际值比较。,采用模块化结构，每个微处理器分管各自的任务，形成特定的功能模块。,四、CNC装置的硬件结构,（二）多微处理器结构CNC装置,基
8、本功能模块（4）存储模块（5）PLC模块，对零件程序中的开关功能和机床侧来的信号进行逻辑处理，实现机床电气设备的启、停，刀具交换，主轴速度控制，转台分度等。（6）指令、数据的输入/输出及显示模块,四、CNC装置的硬件结构,2. 共享总线结构,总线的作用是把各模块有效地连接在一起，按照标准协议交换各种数据和控制信息设置。 总线仲裁电路，各模块的优先级别不同。,四、CNC装置的硬件结构,3. 共享存储器结构,采用多端口存储器来实现各微处理器之间的连接与信息交换。 设置多端口控制逻辑电路解决访问的冲突。,（三） 开放式CNC装置,(1)专门CNC装置 专门厂商设计、制造，专用性强、布局合理、系统封闭
9、、没有通用性，硬件之间彼此不能交换，各厂商的产品不能互换，与通用计算机不能兼容，维修、升级困难，费用高。Siemens、Fanuc。,（2） 开放式CNC装置 模块化的、可重构的、可扩充的通用数控系统，以工业PC机作为CNC装置的支撑平台，各专业厂再装入自己的控制卡和数控软件。,计算机系统,位置控制板,PLC控制板,数控装置,控制软件,通讯接口板,特殊功能模块,硬件主要由微处理器、存储器、位置控制、输入/输出接口、可编程控制器、图形控制、电源等模块组成。,CNC(计算机数控系统)由硬件和软件组成,COM,MMC-CPU,CNC-CPU,主模块(主CPU),伺服装置,人机控制模块,通信模块,PL
10、C-CPU,PLC,输入/输出,数控面板键盘,手轮,控制线,控制线,RS-232C,数据处理计算机,终端,内部系统总线,二、 计算机数控系统内部构成示意图,它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。组成：工程面板、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器。,三、操作面板,华中世纪星车床操作面板,数控车床界面,注意：各种界面互不相同,计算机数控系统软件由管理软件和控制软件组成： 管理软件指零件加工程序的输入输出、系统的显示功能和诊断功能。控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。,计算机数控系统软件,CNC软件结构模式有两种：1. 前后台型软件结构 前后台型软件结构适合于采用集中控制的单微处理器CNC系统。前台程序为实时中断程序，后台程序主要用来完成准备工作和管理工作。,三CNC系统的软件结构,2. 中断型软件结构 中断型软件结构没有前后台之别，除初始化程序外，根据各控制模块实时要求不同，将控制程序安排成不同级别的中断服务程序。,
