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计算机数控( CNC) 装置. 单元一 CNC 装置的组成与特点. 单元二 CNC 装置的硬件结构. 单元三 CNC 装置的软件结构. 单元四 CNC 装置的插补原理. 单元五 刀具半径补偿原理. 单元六 数控系统中的可编程控制器. 单元一 CNC 装置的组成与特点. 一 、 CNC 装置. 二 、 CNC 装置得组成及其工作过程. 三 、 CNC 装置的特点及可执行的功能. Exit. 单元一 CNC 装置的组成与特点. 一 、 CNC 装置. Exit. 单元一 CNC 装置的组成与特点.

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Presentation Transcript
slide2

单元一 CNC装置的组成与特点

  • 单元二 CNC装置的硬件结构
  • 单元三 CNC装置的软件结构
  • 单元四 CNC装置的插补原理
  • 单元五 刀具半径补偿原理
  • 单元六 数控系统中的可编程控制器
slide3
单元一 CNC装置的组成与特点

一、CNC装置

二、CNC装置得组成及其工作过程

三、CNC装置的特点及可执行的功能

Exit

slide5

单元一 CNC装置的组成与特点

二、CNC装置得组成及其工作过程

图2-2 CNC装置硬件的组成框图

Exit

[ 1、2、3 ]

slide6

单元一 CNC装置的组成与特点

二、CNC装置得组成及其工作过程

图2-3 CNC装置软件的组成

Exit

[ 1、2、3 ]

slide7

单元一 CNC装置的组成与特点

二、CNC装置得组成及其工作过程

图2-4 CNC装置的工作流程及软硬件界面

Exit

[ 1、2、3 ]

slide8

单元一 CNC装置的组成与特点

三、CNC装置的特点及可执行的功能

1、CNC装置的特点

(1)灵活通用

(2)控制功能的多样化

(3)使用可靠、维修方便

(4)易于实现机电一体化

Exit

[ 1、2、3 ]

slide9

功 能

功 能 说 明

控制功能

主要反映CNC装置能够控制以及能够同时控制的轴数(即联动轴数)。控制的轴数越多,特别是联动轴数越多,CNC装置就越复杂。

准备功能

是指机床动作方式的功能。主要有移动、坐标设定、坐标平面选择、刀具补偿、固定循环等指令。G代码的使用有模态(续效)和非模态(一次性)两种。

插补功能

是指CNC装置可实现的插补加工线型的能力,如直线插补、圆弧插补和其它二次曲线与多坐标插补能力。

进给功能

是指切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率等。它反映刀具进给速度,一般用F代码直接指定各轴的进给速度。

刀具功能

用来选择刀具,用T和它后面的2位或4位数字表示。

主轴功能

是指定主轴转速的功能,用S代码表示。主轴的转向用指令M03(正转)、M04(反转)指定。机床面板上设有主轴倍率开关,可以不修改程序就可改变主轴转速。

辅助功能

也称M功能,用来规定主轴的起停和转向、切削液的接通和断开、刀库的起停、刀具的更换、工件的夹紧或松开。

字符显示功 能

CNC装置可通过软件和接口在CRT显示器上实现字符显示,如显示程序、参数、坐标位置和故障信息等。

自诊断

功 能

CNC装置有各种诊断程序,可以防止故障的发生和扩大。

单元一 CNC装置的组成与特点

三、CNC装置的特点及可执行的功能

2、CNC装置可执行的功能

(1)基本功能

Exit

[ 1、2、3 ]

slide10

补偿功能

CNC装置可以对加工过程中由于刀具磨损、更换刀具、机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差给予补偿。

固定循环功 能

是指CNC装置为常见的加工工艺所编制的、可以多次循环加工的功能。该固定程序使用前,要由用户选择合适的切削用量和重复次数等参数,然后按固定循环约定的功能进行加工。用户若需编制适于自己的固定循环,可借助用户宏程序功能。

固定显示功 能

CNC装置一般可配置14英寸彩色CRT显示器,能显示人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具轨迹等。

通信功能

CNC装置通常备有RS-232C接口,有的还备有DNC接口,设有缓冲存储器,可以按数控格式输入,也可以按二进制格式输入,进行高速传输。有的CNC装置还能与制造自动协议MAP相连,进入工厂通信网络,以适应FMS、CIMS的要求。

人机对话编程功能

不但有助于编制复杂零件的程序,而且可以方便编程。

单元一 CNC装置的组成与特点

三、CNC装置的特点及可执行的功能

2、CNC装置可执行的功能

(2)选择功能

Exit

[ 1、2、3 ]

slide11
单元二 CNC装置的硬件结构

一、单微处理机与多微处理机结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

三、华中数控系统硬件结构简介

Exit

slide12

单元二 CNC装置的硬件结构

一、单微处理机与多微处理机结构

+24V、+5V、+15V

CPU

稳压电源

主印刷线路板

ROM控

制程序

1、单微处理机结构

读带接

口电路

纸带

读带装置

地 址 总 线

数 据 总 线

手摇脉冲发生器

手摇脉冲发生

器接口电路

速度控

制单元

位置控制电路

DC伺服马达

磁泡存储器

控制电路

变换器

磁泡存储器

I/O接口控制电路

输入装置

MDI/CRT装置

打印机接口电路

连接装置2

三相交流电源输入

连接装置1

打印机

图2-5 单微处理机CNC系统框图

附加轴控制

模拟主轴控制

附加轴和模拟主轴

控制接口电路

Exit

[ 1、2、3 ]

slide13

单元二 CNC装置的硬件结构

一、单微处理机与多微处理机结构

2、多微处理机结构

图2-6 多微处理机共享存储器的结构

Exit

[ 1、2、3 ]

slide14

单元二 CNC装置的硬件结构

一、单微处理机与多微处理机结构

2、多微处理机结构

图2-7 多微处理机共享总线结构框图

Exit

[ 1、2、3 ]

slide15

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

1、CPU及总线

2、存储器

3、输入/输出接口电路及相应的外部设备

4、机床的I/O控制通道

Exit

slide16

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

2、存储器

(1)概述

(2)半导体存储电路的分类和特点

Exit

slide17

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

3、输入/输出接口电路及相应的外部设备

(1)I/O接口

(2)外部I/O设备及I/O接口

① 纸带阅读机及接口

图2-9 光电转换原理

图2-10 纸带阅读机接口框图

② MDI接口

Exit

[ 1、2、3 ]

slide18

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

3、输入/输出接口电路及相应的外部设备

(2)外部I/O设备及I/O接口

② MDI接口

图2-11 MDI接口框图

Exit

[ 1、2、3 ]

slide19

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

3、输入/输出接口电路及相应的外部设备

(3)CRT接口

图2-13 CRT显示器接口框图

Exit

[ 1、2、3 ]

slide20

单元二 CNC装置的硬件结构

二、硬件各组成部分的功能和原理

4、机床的I/O控制通道

(1)控制器的特点

(2)I/O控制器的组成

图2-14 简易型计算机数控系统组成框图

Exit

slide21

单元二 CNC装置的硬件结构

三、华中数控系统硬件结构简介

图2-15 单机或主从结构的CNC装置硬件结构

Exit

slide22
单元三 CNC装置的软件结构

一、概述

二、CNC的软件结构

三、华中数控系统的软件结构

Exit

slide23

输入

显示

控制

诊断

I/O

译码

刀具补偿

速度处理

插补

位置控制

单元三 CNC装置的软件结构

一、概述

图2-16 并行处理关系

Exit

slide24

单元三 CNC装置的软件结构

二、CNC的软件结构

1、前后台型结构

2、中断型结构

3、功能模块软件结构

Exit

slide25

单元三 CNC装置的软件结构

二、CNC的软件结构

1、前后台型结构

图2-17 前后台型结构

图2-18 前后台型软件结构中的信息流

Exit

slide26

优先级

主要功能

中断源

0

初始化

开机后进入

1

CRT显示,ROM奇偶校验

由初始化程序进入

2

工作方式选择及预处理

16ms软件定时

3

PLC控制,M、S、T处理

16ms软件定时

4

参数、变量、数据存储器控制

硬件DMA

5

插补运算,位置控制,补偿

8ms软件定时

6

监控和急停信号,定时2、3、5

2ms硬件时钟

7

ARS键盘输入及RS232C输入

硬件随机

8

纸带阅读机

硬件随机

9

报警

串行传送报警

10

RAM校验,电源断开

硬件,非屏幕中断

单元三 CNC装置的软件结构

二、CNC的软件结构

2、中断性型结构

表2-5 中断服务程序的优先级及其功能

Exit

slide27

单元三 CNC装置的软件结构

二、CNC的软件结构

3、功能模块软件结构

图2-22 功能模块软件结构

Exit

slide28

单元三 CNC装置的软件结构

三、华中数控系统的软件结构

1、软件结构说明

Exit

[ 1、2 ]

slide29

单元三 CNC装置的软件结构

三、华中数控系统的软件结构

2、NCBASE的功能

a、实时多任务的调度

b、设备驱动程序

c、位置控制

d、插补器

e、PLC调度

d、内部监控

Exit

[ 1、2 ]

slide30
单元四 CNC装置的插补原理

一、概述

二、逐点比较法直线插补

三、圆弧插补计算原理

Exit

slide31

单元四 CNC装置的插补原理

二、逐点比较法直线插补

1、偏差计算公式

2、终点判别法

3、插补计算过程

4、不同象限的直线插补过程

5、直线插补计算流程

6、直线插补的软件实现

Exit

slide32

单元四 CNC装置的插补原理

二、逐点比较法直线插补

1、偏差计算公式

图2-25 逐点比较法直线插补

Exit

slide33

线型

Fm>0时,进给方向

Fm<0时,进给方向

偏差计算

公式

L1

+△x

+△y

Fm>0时:

Fm+1=Fm-ye

Fm<0时:

Fm+1=Fm+xe

L2

-△x

+△y

L3

-△x

-△y

L4

+△x

-△y

单元四 CNC装置的插补原理

二、逐点比较法直线插补

4、不同象限的直线插补过程

Exit

slide34

单元四 CNC装置的插补原理

二、逐点比较法直线插补

5、直线插补计算流程

图 2-26 第一象限逐点比较法直线插补的运算流程

Exit

slide35

单元四 CNC装置的插补原理

三、圆弧插补计算原理

1、偏差计算公式

2、终点判别法

3、插补计算过程

4、4个象限圆弧插补计算公式

5、圆弧插补计算流程

6、圆弧插补的软件实现

Exit

slide36

B

(x

,y

)

e

e

M(x

,y

)

m

m

A

(x

,y

)

0

0

单元四 CNC装置的插补原理

三、圆弧插补计算原理

1、偏差计算公式

图2-29 逐点比较法圆弧插补

Exit

slide37

开始

初始化:X

Y

,Y

J

,0

J

A

A

A

Y

F

∑=|X

-X

|+|Y

-Y

|

J

)

e

e

A

A

Y

N

F

0

?

进给+

Δ

y

进给-

Δ

X

F-2X+1→F

F+2Y+1→F

X-1→X

Y-1→Y

J

-1→J

N

J

=0?

Y

结束

单元四 CNC装置的插补原理

三、圆弧插补计算原理

5、圆弧插补计算流程

图2-30 逐点比较法圆弧插补流程

Exit

slide38
单元五 刀具半径补偿原理

一、概述

二、刀具半径补偿的工作过程和常用方法

三、程序段间转接情况分析

四、刀具半径补偿实例

五、加工过程中的过切判别原理

Exit

slide39

刀具

刀具中心轨迹

编程轨迹

G41

刀具

C

G42

B

C

单元五 刀具半径补偿原理

一、概述

图2-32 刀具半径补偿示意图

Exit

slide40

编程轨迹

刀具中心轨迹

刀补撤消

刀补进行

起刀点

刀补建立

单元五 刀具半径补偿原理

二、刀具半径补偿的工作过程和常用方法

1、刀具半径补偿的工作过程

(1)刀补建立

(2)刀补进行

(3)刀补撤消

2、刀具半径补偿的常用方法

(1)B刀补

(2)C刀补

图2-33 刀具半径补偿的工作过程

Exit

slide41

单元五 刀具半径补偿原理

三、程序段间转接情况分析

1、直线与直线转接

2、圆弧与圆弧转接

3、直线与圆弧转接(类2)

Exit

slide42

Y

Y

K

Y

C

E

F

Y

C

刀具中心轨迹

B

F

Y

C

B

B

编程轨迹

B

D

B

L

K

α

α

α

α

L

C

K

G

L

G

G

α

E

B

E

G

G

X

C

A

Y

L

A

X

D

L

C

B

Y

X

A

A

X

Y

Y

E

D

Y

C

B

A

X

F

D

O

X

K

O

F

X

O

O

X

K

X

F

O

X

(b

)

(c)

(e)

(a)

(d)

Y

G

Y

K

Y

F

α

D

Y

Y

C

α

B

C

G

F

F

K

G

A

D

B

G

α

X

D

α

α

K

X

E

Y

A

B

C

C

Y

G

B

F

E

B

D

Y

A

X

X

X

O

A

Y

X

K

Y

A

D

C

O

C

E

X

F

L

M

X

C

N

B

C

B

B

L

O

O

O

X

X

L

K

L

(b

)

L

(d)

(c)

(e)

(a)

单元五 刀具半径补偿原理

三、程序段间转接情况分析

1、直线与直线转接

图2-34 G41直线与直线转接情况

图2-35 G42直线与直线转接情况

Exit

slide43

单元五 刀具半径补偿原理

三、程序段间转接情况分析

2、圆弧与圆弧转接

图2-36 G41圆弧接圆弧的转接情况

Exit

slide44

E

O

h

D

g

C

f

a

A

B

e

b

c

d

单元五 刀具半径补偿原理

四、刀具半径补偿实例

实例如图2-37所示,

1、读入OA

2、读入AB

3、读入BC

4、读入CD

5、读入DE

6、刀具半径补偿处理结束

图2-37 刀具半径补偿的实例

Exit

slide45

刀具

刀具中心轨迹

A

D

D

A

发出报警程序段

编程轨迹

C

B

过切削部分

C

B

单元五 刀具半径补偿原理

五、加工过程中的过切判别原理

1、直线加工时的过切判别

图2-38 直线加工时的过切

2、圆弧加工时的过切判别

图2-39 圆弧加工时的过切

Exit

slide46
单元六 数控系统中的可编程控制器

一、概述

二、可编程控制器的结构

三、梯形图

四、可编程控制器的工作过程

Exit

slide47

PLC规模

输入/输出的点数

程序存储器容量

小 型

小于128点

1kB以下

中 型

128点~512点

1~4kB

大 型

512点以上

4kB以上

单元六 数控系统中的可编程控制器

一、概述

表2-13 可编程控制器的规模

Exit

slide48

单元六 数控系统中的可编程控制器

二、可编程控制器的结构

图2-40 PC的硬件结构框图

Exit

slide49

梯形图开头

1/n

梯形图结尾

END2

n/n

单元六 数控系统中的可编程控制器

三、梯形图

图2-42 两地控制电动机起、停的控制电路与其控制逻辑

图2-41 梯形图结构

图2-43 梯形图程序的执行过程

Exit

slide50

输入输出状态采集

解算梯形图

扫描I/O,输出状态更新

扫描编程器

更新显示

强行I/O操作

单元六 数控系统中的可编程控制器

四、可编程控制器的工作过程

图2-45 程序执行过程图

图2-44 可编程控制器工作的扫描过程

Exit