數(shù)控技術(shù)第4章

1、2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置(CNC) (CNC) 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 EIA(EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)) )所屬的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的定義所屬的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的定義: :“CNC“CNC是是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫存儲(chǔ)器中的控用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫存儲(chǔ)器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝置制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部

2、分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝置是接口是接口”。 ISO(ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織) )的定義的定義: :“數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床移動(dòng)和加工讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床移動(dòng)和加工零件零件”。 4.1.1 CNC系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 從自動(dòng)控制的角度來看從自動(dòng)控制的角度來看，CNCCNC系統(tǒng)是一種位置系統(tǒng)是一種位置（軌跡）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件（軌跡

3、）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件( (各運(yùn)各運(yùn)動(dòng)軸動(dòng)軸) )的的位移量位移量、速度速度為控制對象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的為控制對象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)。 從外部特征來看從外部特征來看，CNCCNC系統(tǒng)是由系統(tǒng)是由硬件硬件（通用（通用硬件和專用硬件）和硬件和專用硬件）和軟件軟件（專用）兩大部分組成（專用）兩大部分組成的。的。2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕控制單元控制單元主軸電機(jī)主軸電機(jī)進(jìn)給進(jìn)給伺服電機(jī)伺服電機(jī)電子手輪電子手輪I/OI/O

4、模塊模塊機(jī)床控制面板機(jī)床控制面板CNCCNC鍵盤鍵盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕程序輸入設(shè)備輸出設(shè)備CNC裝置PLC 位置檢測器進(jìn)給電機(jī)機(jī)床主軸電機(jī)主軸控制單元速度控制單元2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 CNCCNC系統(tǒng)平臺(tái)系統(tǒng)平臺(tái)硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件控制軟件控制軟件數(shù)控加工程序數(shù)控加工程序 接接口口被控設(shè)備被控設(shè)備 機(jī)機(jī) 床床 機(jī)器人機(jī)器人 測量機(jī)測量機(jī) .2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)

5、機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 CNCCNC系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了CNCCNC系統(tǒng)的系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)；系統(tǒng)平臺(tái)； 硬件和軟件的構(gòu)筑方式稱為硬件和軟件的構(gòu)筑方式稱為CNCCNC系統(tǒng)的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)。 體系結(jié)構(gòu)的重要性：體系結(jié)構(gòu)的重要性：直接關(guān)系到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開直接關(guān)系到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、更新、擴(kuò)展以及使用、維護(hù)的效率、成本。發(fā)、更新、擴(kuò)展以及使用、維護(hù)的效率、成本。 學(xué)習(xí)了解學(xué)習(xí)了解CNCCNC體系結(jié)構(gòu)的目的：體系結(jié)構(gòu)的目的：指導(dǎo)設(shè)計(jì)開發(fā)；指導(dǎo)設(shè)計(jì)開發(fā)；有助于對現(xiàn)有系統(tǒng)的了解、分析、評估、選用、維有助于對現(xiàn)有系統(tǒng)的了解、分析、評估、選用、維護(hù)、診

6、斷。護(hù)、診斷。硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 美國艾倫美國艾倫勃蘭特雷公司二十世紀(jì)勃蘭特雷公司二十世紀(jì)7070年代中期生年代中期生產(chǎn)的產(chǎn)的73607360系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)CNCCNC系統(tǒng)，是系統(tǒng)，是該公司于該公司于19711971年公布的。年公布的。2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕73607360系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)鍵盤鍵盤CRTCRT閱讀機(jī)閱讀機(jī)穿孔機(jī)穿孔機(jī)DNCDNC主控主控計(jì)算機(jī)計(jì)

7、算機(jī)主控制主控制面板面板輔助控輔助控制面板制面板工業(yè)工業(yè)處理機(jī)處理機(jī)I/OI/O多多路接口路接口位位 置置反反 饋饋直流開關(guān)直流開關(guān)輸入接口輸入接口直流電磁直流電磁驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)接口主軸伺服主軸伺服入出接口入出接口機(jī)機(jī) 床床伺服伺服輸出輸出調(diào)速調(diào)速環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)MMR RI IRAMRAM處理處理機(jī)前機(jī)前面板面板2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕操作面板操作面板B A C KSPA C EC TRLIN SC RTA BA LT0SH IFT ZEN D WH OM E TPgDn OPgUp JR ST E65“432？198:7 YX

8、VU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色顯 示 器空運(yùn)行Z 軸鎖定MST 鎖定任選程序段機(jī)床鎖定快進(jìn)+JOG-JOG主軸正轉(zhuǎn) 主軸停 主軸反轉(zhuǎn)急停超程解除循環(huán)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給保持冷卻液開關(guān) 刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進(jìn)給修調(diào)16050403020100電 源關(guān)開1自動(dòng)方式選擇回零手搖點(diǎn)動(dòng)步進(jìn)單段驅(qū) 動(dòng) 器NC機(jī)床電源XYZA主軸超程報(bào)警手搖脈沖發(fā)生器2010 090增量倍率1000101001坐標(biāo)軸選擇Z YXw它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。信息交流的工具。w組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）陣列

9、（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；和顯示器；w它是數(shù)控機(jī)床特有部件。它是數(shù)控機(jī)床特有部件。安裝形式：吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺(tái)式安裝形式：吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺(tái)式2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.1.2 CNC系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的軟件輸入數(shù)據(jù)處理程序輸入數(shù)據(jù)處理程序插補(bǔ)運(yùn)算及位置控制程序插補(bǔ)運(yùn)算及位置控制程序速度控制程序速

10、度控制程序系統(tǒng)管理程序系統(tǒng)管理程序診斷程序診斷程序 方法方法 1 1 運(yùn)行中診斷運(yùn)行中診斷: : 1 1）代碼和檢查內(nèi)存）代碼和檢查內(nèi)存 2 2）格式檢查（奇、偶、補(bǔ)償指令、數(shù)）格式檢查（奇、偶、補(bǔ)償指令、數(shù)據(jù)超限）據(jù)超限） 3 3）雙向傳遞檢查）雙向傳遞檢查 4 4）清單檢驗(yàn)，用打印機(jī)、）清單檢驗(yàn)，用打印機(jī)、CRTCRT 5 5）電壓溫度、速度檢測監(jiān)控）電壓溫度、速度檢測監(jiān)控2 2 停機(jī)診斷停機(jī)診斷 有自診斷程序有自診斷程序 3 3 通訊診斷通訊診斷 由診斷中心進(jìn)行，發(fā)出診斷程序。由診斷中心進(jìn)行，發(fā)出診斷程序。 接收輸入的零件加工程序，對用標(biāo)接收輸入的零件加工程序，對用標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令

11、和數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行翻譯翻譯/整理，按所規(guī)定的格式存放。整理，按所規(guī)定的格式存放。w輸入輸入w譯碼譯碼w數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理根據(jù)合成速度計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐根據(jù)合成速度計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向的分速度?？刂泼}沖標(biāo)方向的分速度?？刂泼}沖分配的速度，即控制插補(bǔ)運(yùn)分配的速度，即控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率。算的頻率。對數(shù)據(jù)輸入、處理對數(shù)據(jù)輸入、處理及加工過程服務(wù)等及加工過程服務(wù)等各個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)各個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)度度商業(yè)化的商業(yè)化的CNCCNC裝置多數(shù)配有裝置多數(shù)配有自診斷自診斷程序。程序。2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.1.3 計(jì)算機(jī)數(shù)控

12、系統(tǒng)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)w靈活性靈活性w通用性通用性w可靠性可靠性w易于實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的功能易于實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的功能w使用維修方便使用維修方便只要改變系統(tǒng)軟件，就可改變和只要改變系統(tǒng)軟件，就可改變和擴(kuò)展其功能，補(bǔ)充新技術(shù)，延長擴(kuò)展其功能，補(bǔ)充新技術(shù)，延長硬件結(jié)構(gòu)的使用期硬件結(jié)構(gòu)的使用期硬件有多種通用的模塊化結(jié)硬件有多種通用的模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展構(gòu)，易于擴(kuò)展許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件結(jié)構(gòu)許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件結(jié)構(gòu)大大簡化大大簡化,用大規(guī)模和特大規(guī)模通用和專用用大規(guī)模和特大規(guī)模通用和專用集成電路集成電路如高次曲線插補(bǔ)、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示如高次曲線插補(bǔ)、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示等功能等功能CNC的診斷程序使維修

13、非常方便的診斷程序使維修非常方便2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 CNC CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)分為：裝置的體系結(jié)構(gòu)分為： 單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)單微處理機(jī)結(jié)構(gòu) PC PC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)多微處理機(jī)結(jié)構(gòu) w主從結(jié)構(gòu)主從結(jié)構(gòu)w多主結(jié)構(gòu)多主結(jié)構(gòu)w分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中只有一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)CPU(CPU(主主CPU)CPU)處于主處于主導(dǎo)地位，對系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)，導(dǎo)地位，對系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)，其他其他CPUCPU處于從屬地位，只能接受主處于從屬地位，只能接受主CPUCPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主的控制命令或數(shù)據(jù)，

14、或向主CPUCPU發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶CPU的功能部件對系統(tǒng)資源有控制和使用的功能部件對系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)。模塊間采用緊耦合。權(quán)。模塊間采用緊耦合。整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶CPU的功的功能模塊，每個(gè)模塊有獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模能模塊，每個(gè)模塊有獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模塊間采用松耦合。塊間采用松耦合。2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕CPUROMRAMIN接口接口OUT接口接口閱讀機(jī)閱讀機(jī)接口接口MDI/CRT接

15、口接口位置位置控制控制其它其它接口接口總線總線單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖以一個(gè)以一個(gè)CPUCPU（中央處理器）為核心，（中央處理器）為核心，CPUCPU通過通過總線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控總線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控制、分時(shí)處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個(gè)制、分時(shí)處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個(gè)任務(wù)任務(wù)微處理器、存儲(chǔ)器、總微處理器、存儲(chǔ)器、總線、接口等。線、接口等。 接口包括接口包括I/O接口、串接口、串行接口、行接口、CRT/MDI接接口、數(shù)控技術(shù)中的控制口、數(shù)控技術(shù)中的控制單元部件和接口電路，單元部件和接口電路，如位置控制單元、可編如位置控制單元、可編

16、程控制器（程控制器（PLC）、主）、主軸控制單元、穿孔機(jī)和軸控制單元、穿孔機(jī)和紙帶閱讀機(jī)接口，以及紙帶閱讀機(jī)接口，以及其它選件接口等其它選件接口等2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕微微處處理理器器CPU總總線線EPROMRAM程序輸入程序輸入/輸出輸出I/O接口接口位置控制器位置控制器MDI/CRT可編程控制器可編程控制器通信接口通信接口經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)常用結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)常用結(jié)構(gòu)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕多微處理機(jī)多微處理機(jī)CNC裝置結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)裝置結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

17、 （1）性能價(jià)格比高）性能價(jià)格比高 （2）可靠性高）可靠性高 （3）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性 （4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)在多微處理機(jī)組成的在多微處理機(jī)組成的CNC裝置中可以根據(jù)裝置中可以根據(jù)具體情況合理劃分功能模塊：具體情況合理劃分功能模塊：1）CNC管理模塊管理模塊2）存儲(chǔ)器模塊）存儲(chǔ)器模塊 3）CNC插補(bǔ)模塊插補(bǔ)模塊4）位置控制模塊）位置控制模塊5）操作控制數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊）操作控制數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊6）PLC模塊模塊 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕其其 他他 外外

18、 圍圍 設(shè)設(shè) 備備I/OI/O接口接口輔助功能輔助功能CPUCPU| |輸入端輸入端| |輸出端輸出端可編程控制器可編程控制器 CNC CNC插補(bǔ)模塊插補(bǔ)模塊| |位置控制位置控制模塊模塊|幾何處理幾何處理其其 他他功功 能能管理模塊管理模塊存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器多多微處理機(jī)微處理機(jī)CNCCNC系統(tǒng)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕典型的結(jié)構(gòu)典型的結(jié)構(gòu):共享總線型、共享存儲(chǔ)器型及混合型結(jié)共享總線型、共享存儲(chǔ)器型及混合型結(jié)構(gòu)構(gòu)多微處理機(jī)共享總線結(jié)構(gòu)框圖多微處理機(jī)共享總線結(jié)構(gòu)框圖 所有主、從模塊都插在所有主、從模塊都

19、插在配有總線插座的機(jī)柜內(nèi)，配有總線插座的機(jī)柜內(nèi)，共享嚴(yán)格設(shè)計(jì)定義的標(biāo)共享嚴(yán)格設(shè)計(jì)定義的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線準(zhǔn)系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線的作用是把各個(gè)模塊有的作用是把各個(gè)模塊有效地連接在一起，按照效地連接在一起，按照要求交換各種數(shù)據(jù)和控要求交換各種數(shù)據(jù)和控制信息，構(gòu)成一個(gè)完整制信息，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的功能。的功能?？偩€：總線： STD bus （支持（支持8位和位和16位字長）位字長） Multi bus （型支持型支持16位字長，位字長，型支持型支持32位字長）位字長） S-100 bus （可支持（可支持16位字長）位字長） VERSA bus （可支持（可支持

20、32位字長）位字長） VME bus （可支持（可支持32位字長）位字長）只有主模塊有權(quán)控制使用系統(tǒng)總線。只有主模塊有權(quán)控制使用系統(tǒng)總線。由于某一時(shí)刻只能由一個(gè)主模塊占有總線，必須要有仲裁電路來裁決。由于某一時(shí)刻只能由一個(gè)主模塊占有總線，必須要有仲裁電路來裁決。結(jié)構(gòu)與仲裁結(jié)構(gòu)與仲裁總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式 串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按連接位置確定。串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按連接位置確定。 并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案模塊之間的通訊模塊之間的通訊：公共存儲(chǔ)器：公共存儲(chǔ)器2

21、022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕串行總線仲裁連接方式串行總線仲裁連接方式主模塊主模塊1主模塊主模塊2主模塊主模塊3入入忙忙出出入入忙忙出出優(yōu)先權(quán)的排列是按連接位置決定的。優(yōu)先權(quán)的排列是按連接位置決定的。某個(gè)主模塊只有在前面優(yōu)先權(quán)更高的某個(gè)主模塊只有在前面優(yōu)先權(quán)更高的主模塊不占用總線時(shí)，才可使用總線，主模塊不占用總線時(shí)，才可使用總線，同時(shí)通知它后面優(yōu)先權(quán)較低的主模塊同時(shí)通知它后面優(yōu)先權(quán)較低的主模塊不得使用總線。不得使用總線。FANUC系統(tǒng)系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕

22、黃新燕并行總線仲裁連接方式并行總線仲裁連接方式總線優(yōu)總線優(yōu) 總線總線 總線優(yōu)總線優(yōu)先權(quán)入先權(quán)入 忙忙 先權(quán)出先權(quán)出入入 忙忙 出出譯譯 器器 碼碼入入 忙忙 出出優(yōu)先權(quán)編器碼優(yōu)先權(quán)編器碼要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權(quán)編碼方案優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權(quán)編碼方案2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖 多多CPUCPU共享存儲(chǔ)器框圖共享存儲(chǔ)器框圖端口端口1 1存儲(chǔ)存儲(chǔ)控制邏輯控制邏輯地址和數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器RAMRAM共享存共享存

23、儲(chǔ)器儲(chǔ)器I/OI/O(CPU)(CPU)CRTCRT(CPU2)(CPU2)軸控制軸控制（COU4COU4）插補(bǔ)插補(bǔ)(CPU3)(CPU3)端口端口2 2中斷中斷控制控制從機(jī)床來的從機(jī)床來的 控制信號(hào)控制信號(hào)至機(jī)床的至機(jī)床的控制信號(hào)控制信號(hào)共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)解決訪問沖突解決訪問沖突美國美國GE公司的公司的MTC1-CNC系統(tǒng)系統(tǒng)采用多端口存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)采用多端口存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)各微處理機(jī)之間的互各微處理機(jī)之間的互聯(lián)和通信聯(lián)和通信2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕7 7MM系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)CRT/MDICRT/MDI

24、操作面板操作面板模塊模塊(CPU)(CPU)通信模塊通信模塊(CPU)(CPU)自動(dòng)編程自動(dòng)編程模塊模塊(CPU)(CPU)主存儲(chǔ)主存儲(chǔ)器模塊器模塊通信模塊通信模塊(CPU)(CPU)I/OI/O單元單元驅(qū)動(dòng)伺服單元驅(qū)動(dòng)伺服單元主軸單元主軸單元PLCPLC模塊模塊(CPU)(CPU)位置控制位置控制模塊模塊(CPU)(CPU)主軸控主軸控制模塊制模塊FANUC BUSFANUC BUS2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活（功能可組、可擴(kuò)展、可添加）（功能

25、可組、可擴(kuò)展、可添加）的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當(dāng)前的的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當(dāng)前的“封閉式的封閉式的”數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)。硬件硬件配置配置單元單元軟件軟件配置配置單元單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)基本硬件基本硬件數(shù)控功能數(shù)控功能應(yīng)用程序應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口應(yīng)用程序接口NCNC構(gòu)件庫構(gòu)件庫開放式數(shù)控開放式數(shù)控裝置的概念裝置的概念結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展 幾大研究計(jì)劃幾大研究計(jì)劃

26、n美國：美國：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和和OMAC(Open Modular Architecture Controller) )計(jì)計(jì)劃劃n歐共體：歐共體：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)計(jì)劃計(jì)劃n日本：日本：OSEC(Open System Environment for Controller)計(jì)劃計(jì)劃n華中華中I I型型基于基于IPCIPC的的CNCCNC開放體系結(jié)構(gòu)開放體系結(jié)構(gòu)n航天航天I I型型

27、CNCCNC系統(tǒng)系統(tǒng)基于基于PCPC的多機(jī)的多機(jī)CNCCNC開放體系結(jié)構(gòu)開放體系結(jié)構(gòu)開放程度：開放程度：1 1）CNCCNC可以直接地或通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件可以直接地或通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件2 2）用戶操作界面的開放。）用戶操作界面的開放。3 3）NCNC內(nèi)核的深層次開放內(nèi)核的深層次開放( ( PC+ PC+實(shí)時(shí)硬插件；實(shí)時(shí)硬插件； PC+ PC+實(shí)時(shí)軟中斷實(shí)時(shí)軟中斷) )。開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：1 1）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)、軟件）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)、軟件 技術(shù)五大方面開發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)、適銷的經(jīng)濟(jì)

28、、合理的開放式數(shù)技術(shù)五大方面開發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)、適銷的經(jīng)濟(jì)、合理的開放式數(shù) 控系統(tǒng)?？叵到y(tǒng)。2 2）主攻方向是進(jìn)一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動(dòng)化加工的）主攻方向是進(jìn)一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動(dòng)化加工的 需求。需求。3 3）網(wǎng)絡(luò)化）網(wǎng)絡(luò)化2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕電源濾波器計(jì)算機(jī)輸入輸出控制顯示器鍵 盤鼠 標(biāo)操作面板繼電器控制限位開關(guān)X軸驅(qū)動(dòng)器Y軸驅(qū)動(dòng)器Z軸驅(qū)動(dòng)器PLC變頻器主軸ENCSMENCSMENCSMSKY數(shù)控銑床系統(tǒng)框圖數(shù)控銑床系統(tǒng)框圖2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工

29、大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕I/O設(shè)備設(shè)備計(jì)算機(jī)主板計(jì)算機(jī)主板顯顯 示示 卡卡功能模板功能模板m功能模板功能模板1存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器多功能卡多功能卡位置控制板位置控制板n位置控制板位置控制板1PLC模塊模塊主軸控制模板主軸控制模板機(jī)床機(jī)床I/O控制面板控制面板速度控制單元速度控制單元1速度控制單元速度控制單元n功能驅(qū)動(dòng)功能驅(qū)動(dòng)1功能驅(qū)動(dòng)功能驅(qū)動(dòng)m系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線（BUS）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)華中數(shù)控華中數(shù)控I型型CNC系統(tǒng)系統(tǒng)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 是控制技術(shù)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是控制技術(shù)與運(yùn)

30、動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以微處理器、它以微處理器、DSPDSP為核心，綜合硬件設(shè)計(jì)、軟為核心，綜合硬件設(shè)計(jì)、軟件編程、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)、控制算法分析、實(shí)時(shí)伺件編程、運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)、控制算法分析、實(shí)時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)等功能，以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)軌跡、位移、速度、服驅(qū)動(dòng)等功能，以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)軌跡、位移、速度、加速度、力和力矩的自動(dòng)控制，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加速度、力和力矩的自動(dòng)控制，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、食品、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生以及家制造、航空航天、食品、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生以及家用電氣等眾多領(lǐng)域。用電氣等眾多領(lǐng)域。高性能運(yùn)動(dòng)控制卡高性能運(yùn)動(dòng)控制卡 是各類專用數(shù)控系統(tǒng)快速開發(fā)是各類專用數(shù)控系統(tǒng)快速開發(fā)的支撐技術(shù)。的支撐技術(shù)。 20

31、22-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕DeltaTauDeltaTau PMAC I PMAC I型多軸運(yùn)動(dòng)控制卡型多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 (PCI)(PCI)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)DeltaTauDeltaTau PMAC I PMAC I型多軸運(yùn)動(dòng)控制卡型多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 (PC104)(PC104)2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕紙紙 帶帶輸輸 入入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備插插 補(bǔ)補(bǔ)位位 控控軟軟 件件硬硬 件件硬硬 件件第一種第一種介介 質(zhì)質(zhì)輸輸 入入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備插插 補(bǔ)補(bǔ)位位 控控硬

32、件硬件硬件硬件介介 質(zhì)質(zhì)輸輸 入入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備插插 補(bǔ)補(bǔ)位位 控控速速 控控電電 機(jī)機(jī)測測 量量軟軟 件件硬硬 件件軟軟 件件硬硬 件件第二種第二種第三種第三種2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 1. 1. 零件程序的輸入零件程序的輸入 零件程序的輸入包括兩方面的內(nèi)容零件程序的輸入包括兩方面的內(nèi)容: : 1 1）從）從U U盤、鍵盤輸入到零件程序存儲(chǔ)器。盤、鍵盤輸入到零件程序存儲(chǔ)器。 2 2）從零件程序存儲(chǔ)器將零件程序的程序段送入緩沖器（緩沖存儲(chǔ)）從零件程序存儲(chǔ)器將零件程序的程序段送入緩沖器（緩沖存儲(chǔ)區(qū)）。區(qū)）。4.5.1 C

33、NC系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕存數(shù)過程存數(shù)過程取數(shù)過程取數(shù)過程磁盤（磁盤（U U盤盤）零件程序零件程序零件程序零件程序緩沖器緩沖器零件程序零件程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器零件程序零件程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器零件程序零件程序緩沖器緩沖器譯譯 碼碼2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕閱讀機(jī)閱讀機(jī)零件程序存儲(chǔ)器零件程序存儲(chǔ)器MDI鍵盤鍵盤零件程序緩沖區(qū)零件程序緩沖區(qū)MDI緩沖區(qū)緩沖區(qū)譯碼譯碼磁盤磁盤2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大

34、學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.5.2 輸入數(shù)據(jù)處理輸入數(shù)據(jù)處理輸入數(shù)據(jù)處理程序又叫插補(bǔ)準(zhǔn)備程序，主要任務(wù)有輸入數(shù)據(jù)處理程序又叫插補(bǔ)準(zhǔn)備程序，主要任務(wù)有3項(xiàng)：譯碼、項(xiàng)：譯碼、刀具補(bǔ)刀具補(bǔ)償償 （運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算）和進(jìn)給速度計(jì)算。另外，還包括（運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算）和進(jìn)給速度計(jì)算。另外，還包括諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開、閉等輔助功能。諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開、閉等輔助功能。譯碼程序是一個(gè)翻譯，即把零件程序段的信息按一譯碼程序是一個(gè)翻譯，即把零件程序段的信息按一定規(guī)則翻譯成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按定規(guī)則翻譯成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按系統(tǒng)規(guī)定的格式存放在譯碼結(jié)果緩沖器（系統(tǒng)規(guī)定的格式存放在

35、譯碼結(jié)果緩沖器（DS）中）中 刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償，目的是刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償，目的是將零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)化成刀具中心軌跡，減輕程編工作將零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)化成刀具中心軌跡，減輕程編工作量。刀具補(bǔ)償后刀具中心軌跡的數(shù)據(jù)存放在刀補(bǔ)緩沖量。刀具補(bǔ)償后刀具中心軌跡的數(shù)據(jù)存放在刀補(bǔ)緩沖器（器（CS）中）中 速度計(jì)算主要解決加工運(yùn)動(dòng)中的速度問題。速度速度計(jì)算主要解決加工運(yùn)動(dòng)中的速度問題。速度處理因插補(bǔ)方式而異，對于脈沖增量插補(bǔ)方式主處理因插補(bǔ)方式而異，對于脈沖增量插補(bǔ)方式主要是計(jì)算輸出脈沖的頻率；對于數(shù)字采樣插補(bǔ)方要是計(jì)算輸出脈沖的頻率；對于數(shù)字采樣插補(bǔ)方式則需根據(jù)程編速度計(jì)

36、算出采樣周期內(nèi)的位移量式則需根據(jù)程編速度計(jì)算出采樣周期內(nèi)的位移量( L)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的結(jié)果存放在系統(tǒng)工作緩。這部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的結(jié)果存放在系統(tǒng)工作緩沖器（沖器（AS）中）中 數(shù)據(jù)流動(dòng)過程數(shù)據(jù)流動(dòng)過程 零件程序零件程序 緩沖器緩沖器 BS 零件結(jié)果零件結(jié)果 緩沖器緩沖器 DS 刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)處理 緩沖器緩沖器 CS 系統(tǒng)工作系統(tǒng)工作 緩沖器緩沖器 AS 插補(bǔ)工作插補(bǔ)工作 寄存器寄存器 OS 譯碼譯碼 刀具刀具補(bǔ)補(bǔ) 償償 速度速度計(jì)算計(jì)算 傳送傳送 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕加工程序加工程序譯譯 碼碼刀刀 補(bǔ)補(bǔ) 處處 理理速度預(yù)

37、處理速度預(yù)處理插插 補(bǔ)補(bǔ) 處處 理理位位 置置 處處 理理伺伺 服服 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng)刀補(bǔ)刀補(bǔ)緩沖區(qū)緩沖區(qū)CSCS運(yùn)行運(yùn)行緩沖區(qū)緩沖區(qū)OSOSPLCPLC控制控制譯碼譯碼緩沖區(qū)緩沖區(qū)DSDS位置位置反饋反饋插補(bǔ)插補(bǔ)緩沖區(qū)緩沖區(qū)ASAS2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕（1）譯碼）譯碼 定義：譯碼程序是以程序段為單位對信息進(jìn)行處理，把定義：譯碼程序是以程序段為單位對信息進(jìn)行處理，把其中的各種工件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)，直線和圓其中的各種工件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)，直線和圓弧）、加工速度?。⒓庸に俣菷和其它輔助信息（和其它輔助信息（M.S

38、.T）依照計(jì)算機(jī)）依照計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警。查，若發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警。 方法：解釋和編譯。方法：解釋和編譯。 內(nèi)容：代碼識(shí)別、各功能代碼的譯碼內(nèi)容：代碼識(shí)別、各功能代碼的譯碼字符字符EIA碼碼ISO碼碼內(nèi)部代碼內(nèi)部代碼字符字符EIA碼碼ISO碼碼內(nèi)部代碼內(nèi)部代碼020H30H00HX37HB9H12H101HB1H01HY38H59H13H202HB2H02HZ29H5AH14H313H33

39、H03HI79HC9H15H404HB4H04HJ51HCAH16H515H35H05HK52H4BH17H616H36H06HF76HC6H18H707HB7H07HM54H4DH19H808HB8H08HLF/CR80H0AH20H919H39H09H40H2DH21HN45H4EH10HDEL7FHFFHFFHG67H47H11H0BHA5H22H2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕經(jīng)代碼識(shí)別設(shè)立了各功能代碼的標(biāo)志后，就可以分別對各功能碼進(jìn)經(jīng)代碼識(shí)別設(shè)立了各功能代碼的標(biāo)志后，就可以分別對各功能碼進(jìn)行處理了。行處理了。對于不同的

40、對于不同的CNC系統(tǒng)來說，編程格式是有各自的規(guī)定的?？蓪⒆g碼系統(tǒng)來說，編程格式是有各自的規(guī)定的?？蓪⒆g碼結(jié)果緩沖器設(shè)計(jì)與零件程序段格式相對應(yīng)。結(jié)果緩沖器設(shè)計(jì)與零件程序段格式相對應(yīng)。對于對于16位字長的計(jì)算機(jī)來說：功能地址碼只要一個(gè)單元就夠了。坐位字長的計(jì)算機(jī)來說：功能地址碼只要一個(gè)單元就夠了。坐標(biāo)值等以二進(jìn)制數(shù)存放數(shù)據(jù)的功能字，需準(zhǔn)備二個(gè)單元。標(biāo)值等以二進(jìn)制數(shù)存放數(shù)據(jù)的功能字，需準(zhǔn)備二個(gè)單元。MAMC，GAGG是考慮到了是考慮到了CNC系統(tǒng)允許一個(gè)程序段中同時(shí)出系統(tǒng)允許一個(gè)程序段中同時(shí)出現(xiàn)不止一個(gè)準(zhǔn)備功能（現(xiàn)不止一個(gè)準(zhǔn)備功能（G代碼）和輔助功能（代碼）和輔助功能（M代碼）而設(shè)置的。在代碼）而設(shè)

41、置的。在此沒有必要為每一種此沒有必要為每一種G代碼或代碼或M代碼準(zhǔn)備一個(gè)單元，因?yàn)槟承┐a準(zhǔn)備一個(gè)單元，因?yàn)槟承〨代碼代碼或或M代碼是不允許同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)程序段中的，即是互相排斥的。代碼是不允許同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)程序段中的，即是互相排斥的。例如，例如，G00，G01，G02，G03和和G33是不可能在同一程序段中出現(xiàn)是不可能在同一程序段中出現(xiàn)的，否則將是編程出錯(cuò)。如果將的，否則將是編程出錯(cuò)。如果將G代碼（代碼（M代碼）整理分組，把不能代碼）整理分組，把不能同時(shí)出現(xiàn)在同一程序段的同時(shí)出現(xiàn)在同一程序段的G代碼（代碼（M代碼）歸為一組，就可以縮小緩代碼）歸為一組，就可以縮小緩沖器容量，還能查出編程錯(cuò)誤。

42、沖器容量，還能查出編程錯(cuò)誤。地址碼地址碼字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)存放形式數(shù)據(jù)存放形式N1二二十進(jìn)制十進(jìn)制X2二進(jìn)制二進(jìn)制Y2二進(jìn)制二進(jìn)制Z2二進(jìn)制二進(jìn)制I2二進(jìn)制二進(jìn)制J2二進(jìn)制二進(jìn)制K2二進(jìn)制二進(jìn)制F2二進(jìn)制二進(jìn)制S2二進(jìn)制二進(jìn)制T1二二二進(jìn)制二進(jìn)制MA1特征字特征字MB1特征字特征字GA1特征字特征字GB1特征字特征字GC1特征字特征字GD1特征字特征字GE1特征字特征字GF1特征字特征字GG1特征字特征字組組 號(hào)號(hào)G 代代 碼碼功功 能能GAG00定位（快速進(jìn)給）定位（快速進(jìn)給）G01直線插補(bǔ)（切削進(jìn)給）直線插補(bǔ)（切削進(jìn)給）G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G3

43、3(G32)螺紋切削螺紋切削GBG04暫停暫停GDG40取削刀具補(bǔ)償取削刀具補(bǔ)償G41刀具半徑補(bǔ)償（刀具在工刀具半徑補(bǔ)償（刀具在工件左側(cè)）件左側(cè)）G42刀具半徑補(bǔ)償（刀具在工刀具半徑補(bǔ)償（刀具在工作右側(cè)）作右側(cè)）GCG28自動(dòng)返回參考點(diǎn)自動(dòng)返回參考點(diǎn)G29自動(dòng)離開參考點(diǎn)自動(dòng)離開參考點(diǎn)GEG80取消固定循環(huán)取消固定循環(huán)G8189固定循環(huán)固定循環(huán)GFG90絕對值輸入方式絕對值輸入方式G91增量值輸入方式增量值輸入方式GGG92工作坐標(biāo)系設(shè)立工作坐標(biāo)系設(shè)立2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕N005G90G01Y60X436F46M05L

44、FNXYZIJKFSTMAMBMCGAGBGCGDGEGFGG2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕入 口清譯碼工作區(qū)讀取一字符是數(shù)字或負(fù)號(hào)？存入數(shù)字碼暫存區(qū)為第一個(gè)地址嗎？數(shù)字?jǐn)?shù)=0？零件程序存儲(chǔ)器地址加 1是否有語法錯(cuò)誤把數(shù)字送入功能碼的地址單元中剛讀入的字符為結(jié)束符嗎？輸入不使用的字符報(bào) 警返 回YNYYY第一個(gè)地址碼為 N？報(bào) 警出錯(cuò)指示NNN譯碼程序譯碼程序2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.5 4.5 刀具補(bǔ)償原理刀具補(bǔ)償原理編制零件加工程序時(shí)，零件的尺寸信

45、息取自零件輪廓線，但是實(shí)際切削編制零件加工程序時(shí)，零件的尺寸信息取自零件輪廓線，但是實(shí)際切削時(shí)，時(shí)，CNC系統(tǒng)通過控制刀具中心實(shí)現(xiàn)加工軌跡，切削時(shí)是使用刀尖或刀系統(tǒng)通過控制刀具中心實(shí)現(xiàn)加工軌跡，切削時(shí)是使用刀尖或刀刃邊緣完成，這樣就需要在刀具中心與刀具切削點(diǎn)之間進(jìn)行位置偏置，刃邊緣完成，這樣就需要在刀具中心與刀具切削點(diǎn)之間進(jìn)行位置偏置，從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對象由刀具中心變換到刀尖或刀刃邊緣。這種變從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對象由刀具中心變換到刀尖或刀刃邊緣。這種變換的過程就稱之為刀具補(bǔ)償。換的過程就稱之為刀具補(bǔ)償。 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償 2022-4-272022-4-

46、27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.5.1 4.5.1 刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償 假設(shè)刀頭半徑假設(shè)刀頭半徑RS=0，這時(shí)可采用刀，這時(shí)可采用刀具長度測量裝置測出理論刀尖點(diǎn)具長度測量裝置測出理論刀尖點(diǎn)P相相對于刀架參考點(diǎn)的坐標(biāo)對于刀架參考點(diǎn)的坐標(biāo)XPF和和ZPF，并存入刀具參數(shù)表中并存入刀具參數(shù)表中 XPF=XP X ZPF=ZP Z 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.5.2 4.5.2 刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償 將編程時(shí)工件輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刀將編程時(shí)工件輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡數(shù)據(jù)具中心軌跡數(shù)

47、據(jù),刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償方法主要分：方法主要分：B刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償C刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償 B功能刀具半徑補(bǔ)償不能處理尖角過渡問題功能刀具半徑補(bǔ)償不能處理尖角過渡問題ABC外輪廓加工內(nèi)輪廓加工轉(zhuǎn)接輪廓加工ABC”C刀具2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕B功能刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算功能刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算 直線加工時(shí)刀具半徑補(bǔ)償直線加工時(shí)刀具半徑補(bǔ)償VSVSYXA(x,y)A(x,y)yxOO ryyyxxxAKAXOA2222cossinyxxrryyxyrrx2222yxrxyyyxryxx2022-4-272022-4-2

48、7南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕圓弧加工時(shí)刀具半徑補(bǔ)償圓弧加工時(shí)刀具半徑補(bǔ)償圓弧刀具半徑補(bǔ)償圓弧刀具半徑補(bǔ)償r(x0,Y 0)(xe,Y e)(Xe,ye,yyyxxxeeeeBKBBOXRyrryRxrrxeesincosRryyyRrxxxeeeeee2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕C功能刀具半徑補(bǔ)償功能刀具半徑補(bǔ)償處理兩個(gè)程序段間轉(zhuǎn)接（即尖角過渡）的各種情況處理兩個(gè)程序段間轉(zhuǎn)接（即尖角過渡）的各種情況 CSASOSDSCNCASOSNCASOSDS改進(jìn)NCC C刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)思想刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)

49、計(jì)思想緩沖寄存器：緩沖寄存器：DSDS存放再下一個(gè)程序段存放再下一個(gè)程序段刀補(bǔ)緩沖區(qū)：刀補(bǔ)緩沖區(qū)：CSCS存放下一個(gè)的程序段存放下一個(gè)的程序段工作寄存器：工作寄存器：ASAS存放正在加工的程序段存放正在加工的程序段輸出寄存器：輸出寄存器：OSOS存放運(yùn)算結(jié)果為伺服系統(tǒng)的控制信存放運(yùn)算結(jié)果為伺服系統(tǒng)的控制信息息2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 刀具半徑補(bǔ)償是在譯碼之后進(jìn)行，譯碼譯出一刀具半徑補(bǔ)償是在譯碼之后進(jìn)行，譯碼譯出一 段并不立即進(jìn)行刀補(bǔ)，譯出的若是下一段，則段并不立即進(jìn)行刀補(bǔ)，譯出的若是下一段，則 對本段進(jìn)行刀補(bǔ)，而正在插補(bǔ)

50、加工的是上一段。對本段進(jìn)行刀補(bǔ)，而正在插補(bǔ)加工的是上一段。 r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rr rP Pi+1i+1CNCCNC系統(tǒng)專門設(shè)立了刀補(bǔ)緩沖區(qū)系統(tǒng)專門設(shè)立了刀補(bǔ)緩沖區(qū)CS. CS. 刀補(bǔ)過程刀補(bǔ)過程: :2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-11 1P Pi-1i-1 r rP Pi ir rr rP Pi i2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工

51、程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rDSDS緩沖寄存器緩沖寄存器P Pi iCSCS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-1P Pi-1i-1DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)P Pi iASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi-1i-1P Pi-1i-12022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕DSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)ASAS工作寄

52、存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器P Pi iDSDS緩沖寄存器緩沖寄存器CSCS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)ASAS工作寄存器工作寄存器OSOS輸出寄存器輸出寄存器6 6P Pi iP Pi+1i+1P Pi+2i+2P Pi-1i-1P Pi+1i+1P Pi iP Pi-1i-1P Pi+1i+1r rP Pi+1i+1r rr rP Pi iP Pi-1i-1 r rP Pi+2i+22022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過程分為三個(gè)步驟：刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過程分為三個(gè)步驟：1）刀補(bǔ)建立）刀補(bǔ)建立刀具從起刀點(diǎn)

53、接近工件過程中，根據(jù)刀具從起刀點(diǎn)接近工件過程中，根據(jù)G41或或G42所指所指定的刀補(bǔ)方向，控制刀具中心軌跡相對原來的編程軌跡的法線方定的刀補(bǔ)方向，控制刀具中心軌跡相對原來的編程軌跡的法線方向伸長或縮短一個(gè)刀具半徑值的距離。向伸長或縮短一個(gè)刀具半徑值的距離。2）刀補(bǔ)進(jìn)行）刀補(bǔ)進(jìn)行控制刀具中心軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個(gè)刀具控制刀具中心軌跡始終垂直偏移編程軌跡一個(gè)刀具半徑值的距離。半徑值的距離。3）刀補(bǔ)撤消）刀補(bǔ)撤消在刀具撤離工作表面返回到起刀點(diǎn)的過程中，根據(jù)在刀具撤離工作表面返回到起刀點(diǎn)的過程中，根據(jù)刀補(bǔ)撤消前刀補(bǔ)撤消前G41或或G42的情況，控制刀具中心軌跡相對原來的編程的情況，控制刀具中心軌

54、跡相對原來的編程軌跡法線方向伸長或縮短一個(gè)刀具半徑值的距離。軌跡法線方向伸長或縮短一個(gè)刀具半徑值的距離。 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕180 36090 180 0 90 直線與直線直線與直線直線與圓弧直線與圓弧圓弧與圓弧圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接方式：轉(zhuǎn)接方式：依據(jù)前后兩段軌跡的連接方式分為依據(jù)前后兩段軌跡的連接方式分為縮短型縮短型伸長型伸長型插入型插入型據(jù)前后兩段軌跡的矢量據(jù)前后兩段軌跡的矢量 夾角夾角 和刀補(bǔ)方向分為和刀補(bǔ)方向分為轉(zhuǎn)接類型轉(zhuǎn)接類型：轉(zhuǎn)接角轉(zhuǎn)接角 為兩個(gè)相鄰零件輪廓段交點(diǎn)為兩個(gè)相鄰零件輪廓段交點(diǎn)處在工件側(cè)的夾角處在工

55、件側(cè)的夾角 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕刀補(bǔ)建立示意圖刀補(bǔ)建立示意圖a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型 刀補(bǔ)進(jìn)行示意圖刀補(bǔ)進(jìn)行示意圖 a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型 刀補(bǔ)撤消示意圖刀補(bǔ)撤消示意圖a）縮短型）縮短型 b）伸長型）伸長型 c）插入型）插入型2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕方向矢量和刀具半徑矢量方向矢量和刀具半徑矢量 為了便于對各種編程情況進(jìn)行綜合分析，為了便于對各種編程情況進(jìn)行綜合分析，從中找出內(nèi)

56、在規(guī)律來，從中找出內(nèi)在規(guī)律來，C刀補(bǔ)計(jì)算過程中均刀補(bǔ)計(jì)算過程中均采用矢量方法進(jìn)行采用矢量方法進(jìn)行 （1）方向矢量）方向矢量 與運(yùn)動(dòng)方向一致的與運(yùn)動(dòng)方向一致的單位矢量單位矢量，用用ld表示表示 dllXiYjl21221212)()(YYXXXXXl21221212)()(YYXXYYYl)02/()(00GRXXYRYYXll順圓)03/()(00GRXXYRYYXll逆圓)()(逆圓順圓RRRdllXi Y jlRYYXl0RXXYl)(02022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕 刀具半徑矢量與方向矢量刀具半徑矢量與方向矢量a a）左

57、刀補(bǔ)）左刀補(bǔ) b b）右刀補(bǔ)）右刀補(bǔ)（2 2）刀具半徑矢量）刀具半徑矢量指加工過程中始終垂直于編程軌跡，指加工過程中始終垂直于編程軌跡，且大小等于刀具半徑值，且大小等于刀具半徑值，方向指向刀具中心的矢量。用方向指向刀具中心的矢量。用dr設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡相對于設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡相對于X X軸的傾軸的傾角為角為 ，直線的方向矢量為，直線的方向矢量為l ld d，刀具半徑為刀具半徑為r r，刀具半徑矢，刀具半徑矢量為量為 rd = Xd i + Yd j， sin =Yl cos =Xl 規(guī)定左刀補(bǔ)（規(guī)定左刀補(bǔ)（G41）時(shí)）時(shí)r0，右刀補(bǔ)（，右刀補(bǔ)（G42）時(shí)）時(shí)r0：)()(右刀補(bǔ)左刀補(bǔ)rrrldldrXYrY

58、X2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕C伸長伸長型轉(zhuǎn)接：型轉(zhuǎn)接：OKJBDAFYGXC插入型轉(zhuǎn)接：插入型轉(zhuǎn)接：JBCDOFKXYAG縮短縮短型轉(zhuǎn)接：型轉(zhuǎn)接：OBADCFJKGYX2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕轉(zhuǎn)接類型的判別轉(zhuǎn)接類型的判別XYA(X0,Y0)B(X1,Y1)C(X2,Y2)sin = sgn (r) (Y2X1X2Y1)/(d1d2) cos = (Y2Y1+X2X1)/(d1d2) )(sgnsin2112llllXYXYr)(cos2121llll

59、XXYY)42,0(1)41,0(1)sgn(GrGrr0sin縮短型條件：縮短型條件：0cos0sin伸長型條件：伸長型條件：0cos0sin插入型條件：插入型條件：2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕4.5.3 刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算 運(yùn)用矢量方法求出刀補(bǔ)軌跡上的運(yùn)用矢量方法求出刀補(bǔ)軌跡上的各個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值。分：各個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)坐標(biāo)值。分：w直線接直線直線接直線w直線接圓弧直線接圓弧w圓弧接直線圓弧接直線w圓弧接圓弧圓弧接圓弧 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕

60、（1）直線接直線）直線接直線 Xsl=X1 rYl2 Ysl=Y1+rX l2刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)建立Xsl=X1 rYl1 Ysl=Y1+rX l1刀補(bǔ)撤銷刀補(bǔ)撤銷jYiXllld111jYiXllld222刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)進(jìn)行rYXXYll11rYXXYll22122112)(llllllYXYXrXXX122122)(llllllYXYXrYYY12211211llllllsYXYXrXXXX)(12211211llllllsYXYXrXXYY)(（）縮短型縮短型 2022-4-272022-4-27南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黃新燕黃新燕（ ）伸長）伸長型型 Xsl=X1 r