计算机数控(CNC)装置.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,；,程序段号,准备功能,尺寸指令,进给速度指令,主轴转速指令,辅助指令,程序段结束符,程序段、几何数据、工艺数据、辅助开关命令,存储,信息输入,译码,预处理,插补位置控制,位置反馈,伺服放大,PLC,处理,I/O,电机,机 床,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,微处理器,CPU,EPROM,机床,总 线,RAM,存储器,I/O,接口,MDI/CRT,接口,PLC,串口及通讯接口,位置控制,数控面板,CRT,速度控制单元,电机,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,CNC,管理模块（,CPU,）,主存储器模块,操作面板显示模块,CNC,插补模块（,CPU,）,PLC,功能模块（,CPU,）,位置控制模块（,CPU,）,系统总线,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,来自机床的控制信号,I/O,（,CPU1,）,输到机床的控制信号,共享存储器,CRT,（,CPU4,）,轴控制（,CPU3,）,插补（,CPU2,）,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、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,PLC-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,BACK,SPACE,CTR,L,INS,CR,TAB,ALT,0,SHI,FT,畗,Z,END,瑌,W,HO,ME,瘆,T,P,g,D,n,瓆,O,P,g,U,p,J,RST,E,6,5,“,4,3,2,？,1,9,8,:,7,Y,X,V,U,S,R,P,Q,N,M,K,L,I,H,F,G,D,C,A,B,ESC,14,彩,色,显,示,器,空运行,Z,轴锁定,MST,锁定,任选程序段,机床锁定,快进,+JOG,-JOG,主轴正转,主轴停,主轴反转,急停,超程解除,循环驱动,进给保持,冷却液开,/,关,刀松,/,刀紧,主轴修调,160,10,进给修调,160,50,40,30,20,10,0,电,源,关,开,1,自动,方式选择,回零,手摇,点动,步进,单段,驱,动,器,NC,机床,电源,X,Y,Z,A,主轴,超程,报警,-,+,手摇脉冲发生器,20,10,0,90,增量倍率,1000,10,100,1,坐标轴选择,Z,Y,X,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,操作系统,管理软件,控制软件,零,件,程,序,管,理,显,示,处,理,人,机,交,互,交,互,位,置,控,制,输,入,输,出,管,理,插,补,运,算,故,障,诊,断,处,理,速,度,处,理,机,床,输,入,输,出,编,译,处,理,主,轴,控,制,刀,具,半,径,补,偿,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。,