第二部分 计算机数控系统.ppt

第二部分计算机数控装置，基本要求：掌握CNC系统的定义、结构和特点，熟悉CNC系统的硬件和软件特点，掌握直线插补运算、圆弧插补运算的基本原理。 重点和难点：数控插补的原理和方法。 机电工程学院、2.1计算机数控设备2.2数控系统的插值计算原理、本部分重要内容、机电工程学院、美国电子工程协会(EIA )数控标准化委员会定义通过计算机执行该存储器内的程序，完成NC要求的一部分或全部功能，是具备接口电路、伺服驱动的专用计算机系统。 2.1.1计算机数控装置硬件、第一节计算机数控装置、机电工程学院、CNC系统根据输入的程序和指令，由计算机进行插补运算，形成理想的运动轨迹，将插补计算出的位置数据输出到伺服单元，控制电机驱动器，加工必要的部件。 CNC系统的计算机主要进行数值和逻辑运算，只要实时控制机床，改变计算机的控制软件就能实现新的控制方式。 第一节计算机数字控制装置、机电工程学院、输入输出装置(I/O )、数字控制装置、伺服系统、机床电逻辑控制装置、一、数字控制系统结构、第一节计算机数字控制装置、机电工程学院、CNC系统的灵活可变， 容易变化和扩展CNC系统的通用性高的CNC系统具有多功能、复杂程序的控制CNC系统的使用、容易维护的第一节计算机NC装置、第二、NC系统的特征、机电工程学院、第三、计算机NC装置的硬件结构类型、第一、通常的CNC的硬件总线模块结构的CNC是基于由专用芯片和模板构成的紧凑型CNC或基于通用计算机开发的CNC，第一节计算机NC装置、机电工程学院、第二节、单微处理器结构和多微处理器结构，第一节) 如果CNC系统具有多于一个微处理器，则其中只能控制系统总线并占用一个总线资源。 第一节计算机数控设备、机电学院、机电工程学院、2 )多处理器结构、(1)总线结构共享总线高效连接各模块，根据要求交换各种数据和控制信息，实现各种预定功能。 另外，第一节计算机NC装置；(2)共享存储结构为了实现各微处理器间的相互连接和通信而采用多端口存储器，各端口有数据、地址、控制线。CNC管理模块、CNC插补模块、PLC模块、指令和数据输入输出和显示模块、存储模块、机电工程学院、机电工程学院、3、开放式CNC结构、1)PC连接型CNC将现有的CNC和PC用串行线连接而构成2 )在PC内置型CNCCNC内部附加PC，通过专用总线连接PC和CNC之间。 3 )基于PC的开放式CNC通过在通用PC的扩展槽中插入专用CNC卡来构成。 第一节计算机数值控制装置、机电工程学院、1、输入数据处理程序2、插补运算程序3、速度控制程序4、管理程序5、诊断程序、1、CNC系统软件构成、第一节计算机数值控制装置、2.1.2CNC系统机电工程学院、2、CNC系统软件组成CNC软件设计始终采用资源时分共享并行处理和资源重复流并行处理技术。 前者适用于单微处理器系统，主要采用CPU时分共享来解决多任务并行处理。 后者被应用于多处理器系统是在一定时间间隔内处理两个或更多任务，即，时间交叠。 由于两种技术处理方式不同，对应的CNC软件也设计成不同的结构形式。 第一节计算机数控装置、机电工程学院、机床数控系统轮廓控制的主要问题是如何控制刀具和工件的运动轨迹。无论是硬NC(NC )系统、计算机NC(CNC )系统还是微机NC(MNC )系统，都需要完成插补功能的部分，所采用的方式不同。 第二节NC系统的插值计算原理、2.2插值原理、机电工程学院、第二节NC系统的插值计算原理、插值任务根据进给速度的要求，在轮廓指令的起点和终点之间计算若干中间点的坐标值，各中间点的计算所需的时间直接影响系统的控制速度，插值中间点坐标值的计算精度受NC系统的控制插值速度和插值精度是插值的两个重要指标，直接决定了数控机床的精度和进给速度。 因此，插值算法是整个数控系统控制的核心。 机电工程学院，2.2.1逐次比较插补，第二节NC系统的插补计算原理，基本原理：在刀具按要求轨迹加工零件的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓的相对位置，根据比较结果确定下一进给方向，使刀具沿减小偏差的方向进给，而且只有单向进给。 可按点用比较法进行直线插补和圆弧插补。 该算法的特点是运算直观，插值误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲速度变化小，调节方便，因此广泛应用于两坐标联动的数控机床。 机电工程学院，图中的AB是需要插值的曲线，依次用比较法插值之前根据AB的形状构筑函数，F=F(x，y)x，y是刀具的坐标，函数f的正负必须反映刀具与曲线的相对位置关系的关系表示为F(x， y )反映了刀具偏离了曲线，因此称为偏差函数，1，偏差函数的构筑第二节NC系统的插值计算原理，一、插值原理，机电工程学院，二、逐次比较法的程序流程，偏差判别偏差函数的正负，确定刀具相对于加工后的曲线的位置，进给根据上次节拍的判断结果确定刀具的进给方向进给使刀具靠近曲线，并朝向曲线的终点移动。 偏差计算计算刀具进给后新位置的偏差值，准备下一个插补周期，终点判断刀具是否到达曲线的终点。 到达终点时，插值作业结束，如果没有到达，返回节拍1继续插值，第二节数控制系统的插值计算原理，一个插值周期由偏差判别、进给、偏差计算和目标判别4个节拍构成。 各节拍功能：机械工程学院，即加工点p位于直线OA上的情况下，即，如果设某时刻刀具运动到P(Xi，Yi )的偏差函数为Fi，则Fi的数值为该点的偏差值、1、偏差函数、OA为加工的直线。 起点坐标o为坐标原点，终点a坐标为。 点p是任意加工点(刀具)，在p点正好位于直线OA上的情况下，下式成立，x、第二节数控系统的插补计算原理、第二、逐次比较法的直线插补、机电工程学院，如上所述，在直线插补中，偏差函数与刀具位置的关系为，F0刀具在直线上，F=0刀具在直线上，F0刀具在直线下， 第二节数控系统的插补计算原理、2、偏差判别、机电工程学院、3、进给方向，如果点p在直线上或上方(f0 )，点p在直线之下(F0)，请向y方向前进。 第二节NC系统的插值计算原理，机电工程学院，Fi 1=XeYi 1-Xi 1Ye，第二节NC系统的插值计算原理，4，新点