--计算机数控装置PPT课件

1、.,1,数控装备设计,本章讲授主要内容：,1、概述,2、 CNC装置的硬件结构,3、CNC装置的软件结构,第五章 计算机数控装置,4、CNC装置的插补原理,5、刀具半径补偿原理,.,2,数控技术,第五章 计算机数控装置,5.1 概述,.,3,数控技术,5.1 概述,数控系统（CNC系统）是由数控程序、I/O设备、数控装置（CNC装置）、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进给伺服系统共同组成的一个完整的系统，其核心是数控装置。,第五章 计算机数控装置,.,4,数控技术,第三章 数控编程技术,5.1.1 CNC装置的组成,5.1 概述,3. CNC装置硬件、软件的相互关系,第五章 计算机数控装

2、置,CNC装置的硬件和软件构成了CNC装置的系统平台,.,5,数控技术,第三章 数控编程技术,5.1.2 CNC装置的功能,5.1 概述,CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能；选择功能是用户可根据实际要求选择的功能。,第五章 计算机数控装置,CNC装置的主要功能有：,1控制功能 2准备功能 3固定循环功能 4. 插补功能 5. 进给功能 6. 主轴功能,7. 辅助功能 8. 刀具管理功能 9. 补偿功能 10. 人机对话功能 11. 自诊断功能 12. 通信功能,.,6,数控技术,第五章 计算机数控装置,5.2 CNC

3、装置的硬件结构,.,7,数控技术,第三章 数控编程技术,5.2.1 单机或主从结构模块的功能,5.2 CNC装置的硬件结构,CNC装置的硬件结构一般分为单(微处理)机结构和多(微处理)机结构。单机结构用在经济型、一般型的数控装置中；而多机结构则用在高级型的数控装置中。,第五章 计算机数控装置,单机结构,单(微处理)机结构是指整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能。 现在这种结构已被多（微处理）机系统的主从结构所取代。,.,8,数控技术,第三章 数控编程技术,5.2.1 单机或主从结构模块的功能,5.2 CNC装置的硬件结构,第五章 计算

4、机数控装置,单机或主从结构的CNC装置硬件结构,.,9,数控技术,第三章 数控编程技术,5.2.2 多主结构的CNC装置硬件,5.2 CNC装置的硬件结构,第五章 计算机数控装置,1. 多主结构CNC装置的基本结构,.,10,数控技术,第三章 数控编程技术,5.2.2 多主结构的CNC装置硬件,5.2 CNC装置的硬件结构,第五章 计算机数控装置,2. 多主结构CNC装置的典型结构,（1）共享总线结构,.,11,数控技术,第三章 数控编程技术,5.2.2 多主结构的CNC装置硬件,5.2 CNC装置的硬件结构,第五章 计算机数控装置,2. 多主结构CNC装置的典型结构,（2）共享存储器结构,.

5、,12,数控技术,第五章 计算机数控装置,5.3 CNC装置的软件结构,.,13,数控技术,第三章 数控编程技术,5.3 CNC装置的软件结构,第五章 计算机数控装置,5.3.1 CNC装置软件和硬件的功能界面,.,14,数控技术,第三章 数控编程技术,5.3 CNC装置的软件结构,第五章 计算机数控装置,5.3.3 CNC装置软件结构模式,结构模式是指系统软件的组织管理方式，即系统任务的划分方式、任务调度机制、任务间的信息交换机制以及系统集成方法等。 CNC装置软件结构模式主要有： 前后台型结构模式 该结构仅适用于控制功能 较简单的系统。,.,15,数控技术,第三章 数控编程技术,5.3 C

6、NC装置的软件结构,第五章 计算机数控装置,5.3.3 CNC装置软件结构模式,CNC装置软件结构模式主要有： 中断型结构模式,20世纪80年代至90年代初的CNC系统大多采用的是这种结构。,.,16,数控技术,第三章 数控编程技术,5.3 CNC装置的软件结构,第五章 计算机数控装置,5.3.3 CNC装置软件结构模式,CNC装置软件结构模式主要有： 3. 基于实时操作系统的结构模式,用该模式开发的方法有两种： 在商品化的实时操作系统下开发CNC装置软件，国外有些著名厂家采用了这种方式； 将通用PC机操作系统(DOS、WINDOWS)扩充扩展成实时操作系统，然后在此基础上开发CNC装置软件。

7、目前国内有些生产厂家就是采用的这种方法。采用这种方法的优点在于DOS、WINDOWS是得到普遍应用的操作系统，扩充扩展相对较容易。,.,17,数控技术,第五章 计算机数控装置,5.4 CNC装置的插补原理,.,18,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.1 数控多轴联动的实现方法,数控机床加工复杂轮廓时，通过插补运算程序，运算、判断出每一步应进哪一个坐标，进多少，从而实现坐标轴联动，加工出所需曲线。,.,19,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.2 插补的概念及分类,插补的定义：,

8、插补就是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或插补原理。而对于每种方法(原理)又可以用不同的计算方法来实现，这种具体的计算方法称之为插补算法。,.,20,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,逐点比较法是这类算法最典型的代表，逐点比较法是以折线来逼近直线或圆弧曲线的，它与规定的直线或圆弧之间的最大误差不超过一个脉冲当量，因此，只要将脉冲当量(每走一步的距离)取得足够小，就可达到加工精度的要求。,.,21,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置

9、的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（1）偏差函数的构造,1. 直线插补,若点（X ,Y）在直线上，则：XeY- YeX = 0； 若点（X ,Y）位于直线上方，则：XeY- YeX 0； 若点（X ,Y）位于直线下方，则：XeY- YeX 0。 定义偏差判别式为：F =XeY- YeX,.,22,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（2）偏差函数的递推计算,1. 直线插补,F0时，应向+X发出一进给脉冲，刀具从现加工点（Xi,Yi）向+X方向前进一步，达到新加工点（Xi+1,Yi），

10、则新加工点的偏差值为： Fi+1= XeYi Xi+1Ye= XeYi (Xi+1)Ye = XeYi XiYe - Ye =Fi Ye,.,23,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（2）偏差函数的递推计算,1. 直线插补,F0时，应向+Y发出一进给脉冲，刀具从现加工点（Xi,Yi）向+Y方向前进一步，达到新加工点（Xi+1,Yi），则新加工点的偏差值为： Fi+1= XeYi+1 XiYe= Xe(Yi+1) XiYe = XeYi XiYe +Xe =Fi + Xe,.,24,数控技术,第三章 数控编程技术,

11、5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（3）终点判别方法,1. 直线插补,=|Xe | + | Ye |,.,25,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（4）插补计算过程,1. 直线插补,.,26,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（1）偏差计算公式,2. 圆弧插补,任意加工点Pi（Xi，Yi），偏差函数Fi可表示为 若Fi=0，表示加工点位于圆上； 若Fi0，表示加工点位于圆外； 若Fi

12、0，表示加工点位于圆内,.,27,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（2）偏差函数的递推计算,2. 圆弧插补,1） 逆圆插补 若F0，规定向-X方向 走一步 若Fi0，规定向+Y方向 走一步,.,28,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（2）偏差函数的递推计算,2. 圆弧插补,2）顺圆插补 若Fi0，规定向-Y方向 走一步 若Fi0，规定向+y方向 走一步,.,29,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五

13、章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（3）终点判别法,2. 圆弧插补,1）判断插补或进给的总步数： 2）分别判断各坐标轴的进给步数；,.,30,数控技术,第三章 数控编程技术,5.4 CNC装置的插补原理,第五章 计算机数控装置,5.4.3 脉冲增量插补算法,（4）插补计算过程,2. 圆弧插补,圆弧插补的计算过程和直线插补的计算过程基本相同，但由于偏差公式中含有动点坐标，故在偏差计算的同时还要进行坐标计算，以便为下一点的偏差计算做好准备。,.,31,数控技术,第五章 计算机数控装置,5.5 刀具半径补偿原理,.,32,数控技术,第三章 数控编程技术,5.5 刀具半径补偿原理,第五

14、章 计算机数控装置,5.5.1 刀具半径补偿的概念,使用一定半径的刀具（如圆锥铣刀、球头铣刀、线切割丝等）进行轮廓加工时，刀具中心的轨迹并不等于编程轨迹（即所需加工的零件轮廓）。无论进行内轮廓加工，还是外轮廓加工，刀具中心轨迹总是相对于零件轮廓偏移一个刀具半径值。这个偏移量称为刀具半径补偿量。 刀具半径补偿（简称刀补）的作用就是根据零件轮廓和刀具半径值计算出刀具中心的运动轨迹，作为插补计算的依据。,.,33,数控技术,第三章 数控编程技术,5.5 刀具半径补偿原理,第五章 计算机数控装置,5.5.2 刀具半径补偿的常用方法,1. B刀补 这种方法的特点是刀具中心轨迹的段间连接都是以圆弧进行的。 B刀补法在确定刀具中心轨迹时，采用的是读一段，算一段，再走一段的处理方法。这样，就无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响。 2. C刀补 这种方法的特点是相邻两段轮廓的刀具中心轨迹之间用直线进行连接 。C刀补采用的方法是：一次对两