计算机数字控制装置CNC装置

第3章计算机数控系统3.1数字控制与计算机数字控制3.2计算机数控（CNC）系统3.3控制系统的工作原理3.4计算机数控装置的功能数字控制的含义数字控制的概念是在1951年由MIT提出。NC与CNC数字控制的含义数字控制意味着控制数据是以数字的形式构成。给予的数字和字母代表几何和技术数据。NC与CNCNC控制通过数字指示控制。采用硬接线逻辑电路的方法。NC程序通常是通过穿孔带读入的。灵活性差，使用很不方便，现已被淘汰。NumericalControlNC与CNCCNC控制ComputerizedNumericalControl通过计算机进行数字控制。核心是一个或更多的可编程的计算机。在计算机上可书写并且编辑NC程序，不需要准备一个新的穿孔带。灵活性和通用性很强。现多数采用。NC与CNC数控机床的控制任务实现刀具相对工件各坐标轴几何运动规律的数字控制。这是主要任务，由计算机数控装置完成。机床辅助机械动作的顺序控制。通常称强电逻辑控制。由PLC（可编程控制器）实现。内装型独立型NC与CNCCNC系统框图主轴电机机床进给电机位置检测器主轴控制单元速度控制单元可编程控制器（PLC）计算机数字控制装置（CNC装置）输出设备输入设备程序CNC系统CNC装置的硬件结构单处理器系统框图CNC系统CNC装置的硬件结构多微处理器共享总线结构框图CNC系统CNC系统软件CNC系统系统软件管理软件零件程序的输入输出显示诊断译码刀具补偿速度控制插补运算位置控制控制软件控制系统控制系统是指用于控制机床传动的设备和系统。这个控制取决于接收，传输和储存的信号。一个控制系统包括一个输入，处理和输出模块。控制系统工作原理NC程序可通过手动方式或通过一个数据存储介质（磁盘，穿孔带）输入。系统译解NC程序并且将信息分解成所需的轨迹值（刀架的放置）并且执行。控制系统工作原理通过插补器控制同时沿着几个轴的移动（纵向或旋转）。不断计算刀架移动所需（设置）的位置，并且与反馈进行比较。这个设置位置的计算参照插补法，执行根据给定的规则。插补器控制系统工作原理每个轴需要自己的测量系统和进给驱动。测量系统将刀架的实际位置反馈给控制系统。控制系统工作原理设置/实际值比较器将插补器提供的设置值与从测量系统接收到的实际值进行比较。当实际值与设置值相等时，命令被输送到进给驱动电机。设置/实际值比较器控制系统工作原理针对一个给定类型的设备，调整控制系统修订相适应的控制系统。它也协调路径与实际命令之间的关系，也就是说给定一个命令后控制系统等待设备的反馈，然后下一个命令被执行。调整控制系统计算机数控装置计算机数控装置的功能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。CNC装置的功能包括：基本功能：NC系统基本配置的功能，即必备功能选择功能：供用户实际要求选择CNC装置的主要功能1.控制功能指能够控制以及能够同时控制的轴数。2.准备功能即G功能，用来指令机床动作方式。它包括基本移动、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、单位(如公英)制转换等指令。3.插补功能指数控系统实现零件轮廓（平面或空间）加工轨迹运算的功能。CNC装置必须具有直线、圆弧、抛物线等插补功能。实现插补计算的方法有逐点比较法、数字积分法、矢量法和直接函数法。4.固定循环加工功能数控机床加工零件时，钻孔、镗孔、攻丝等典型的加工工序，其加工的循环过程十分典型，将这些循环加工过程预先用G代码进行定义，这样可大大简化程序的编制。CNC装置的主要功能5.进给功能指数控系统进给速度的控制功能，用F代表。切削进给速度：控制刀具相对工件的运动速度，为每分钟进给量，用字母F和它后续的数值来表示。同步进给速度：实现切削速度和进给速度的同步，为每转进给量，如0.01mm/r。快速进给速度：通过参数设定并用G00代码给出。进给倍率：实现人工实时修调进给速度，由操作面板上设置的进给倍率开关来改变，不用修改程序中的F代码。6.主轴功能用于指定主轴转速的功能，用字母S和它后续的2位或4位数值来表示，单位为r/min。主轴转向用M03(正转)和M04(反转)指定。操作面板上设有主轴倍率开关，用它可不修改程序而改变主轴转速。CNC装置的主要功能7.辅助功能用于指令机床辅助操作的功能，如主轴的启、停、转向，冷却泵的接通和断开，刀库的启、停等。用字母M和它后续的两位数值表示，ISO标准中辅助功能有100种。8.刀具功能和第二辅助功能刀具功能用来选择刀具，用字母T和它后续的2位或4位数值来表示。第二辅助功能来指定工作台分度，用字母B和它后续的3位数值来表示。9.补偿功能作用就是把刀具长度或直径的补偿量，丝杠螺距误差和反向间隙误差的补偿量输入CNC装置的存储器，重新修订刀具的运动轨迹和坐标尺寸。10.显示功能通过软件和接口，该功能可在CRT上显示字符和图形。可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具轨迹等。CNC装置的主要功能11.自诊断功能CNC装置中设置各种自诊断程序，以防故障发生或扩大。这一功能可以是联机诊断，即在系统运行过程中进行检索和诊断；也可脱机诊断，即在系统运行前或故障停机后进行诊断，查出故障部位。12.通信功能指CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。通常通过RS－232C接口与编程机或上位机进行通信。13.人机对话编程功能比较先进的CNC装置具有人机对话编程功能；有的则是利用计算机(或编程机)进行人机对话编程，然后通过RS－232C接口传输到CNC装置。