數(shù)控 2.4數(shù)控系統(tǒng) 學(xué)習(xí)課件

2.4、數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)(數(shù)控裝置)組成：是數(shù)控機床的中樞，在普通數(shù)控機床中一般由輸入裝置、存儲器、控制器、運算器和輸出裝置組成。數(shù)控系統(tǒng)的工作原理：數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息（加工程序），并將其代碼加以識別、儲存、運算，輸出相應(yīng)的指令脈沖（確定刀具或工件的運動軌跡）和驅(qū)動信號，用以驅(qū)動伺服系統(tǒng)，進而控制機床動作。2.4.1

數(shù)控系統(tǒng)基本構(gòu)成

1．硬件構(gòu)成基本硬件結(jié)構(gòu)：由三大部分構(gòu)成：微機部分、外圍設(shè)備部分和機床控制部分。

a．微機部分：是CNC的核心，主要由CPU、存儲器和接口電路組成。

外圍設(shè)備主要包括操作面板、鍵盤、顯示器、光電閱讀機、紙帶穿孔機和外部存儲器、手搖脈沖發(fā)生器等。·操作面板：由于不同數(shù)控機床的動作不同，所配備的操作面板是不同的。一般操作面板具有如下按鈕和開關(guān)：＃進給軸手動控制按鈕，用于手動調(diào)整時移動各坐標(biāo)軸。＃主軸啟停與主軸倍率選擇按鈕：用于主軸的啟停與正、反轉(zhuǎn)以及主軸調(diào)速。＃自動加工啟停按鈕：用于自動加工過程的啟動于停止。＃條件程序段選擇開關(guān)：用于條件程序段是否執(zhí)行。＃倍率選擇開關(guān)：用于選擇進給速度的倍率及點動量。等等另外還有一些狀態(tài)指示等、報警裝置等。手搖脈沖發(fā)生器b．外圍設(shè)備部分：主要是通過對伺服機構(gòu)的控制來實現(xiàn)對機床移動部件的控制。包括速度和位移的控制以及它們反饋裝置的控制。

C．機床控制部分

MST代碼2．軟件構(gòu)成：這里指的是為實現(xiàn)NC系統(tǒng)各項功能所編制的專用軟件，即存放于計算機內(nèi)存中的系統(tǒng)程序。它一般由輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補運算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序等組成。

數(shù)控程序的常用輸入方法數(shù)控機床常用的輸入方法：1、鍵盤手動輸入2、存儲介質(zhì)輸入（硬盤、軟盤、U盤）3、通信接口輸入（RS232、RS422）4、連接上一級計算機的

DNC接口輸入（邊輸入邊加工）。從

工作方式看：分為先存貯再加工和邊輸入邊加工兩種:1、存儲工作方式是將加工的零件程序一次且全部輸入到數(shù)控裝置的內(nèi)存中，加工時再從存儲器逐個程序段調(diào)出。2、DNC工作方式則是邊輸入邊加工，即前一個程序段正在加工時，輸入后一個程序段內(nèi)容。

插補計算原理

插補技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)插補的定義

數(shù)據(jù)密集化的過程。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的基本數(shù)據(jù)（直線起點、終點坐標(biāo)，圓弧圓心、起點、終點坐標(biāo)、進給速度等）運用一定的算法，自動的在有限坐標(biāo)點之間形成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而自動的對各坐標(biāo)軸進行脈沖分配，完成整個線段的軌跡分析，以滿足加工精度的要求。加工直線的程序

N3G01X-45000Y-75000F150數(shù)學(xué)模型：直線、圓弧、二次曲線、螺旋線、自由曲線等插補要求：實時性好，算法誤差小、精度高、速度均勻性好插補方法:逐點比較法插補方法非常多，如基準(zhǔn)脈沖插補、逐點比較法、數(shù)字脈沖乘法器、數(shù)字積分法、矢量判別法、比較積分法。其中逐點比較法應(yīng)用廣泛，能實現(xiàn)平面直線、圓弧、二次曲線插補，精度高。1、逐點比較法直線插補

yoxA(xe,ye)脈沖當(dāng)量δ

相對于每個脈沖信號，機床移動部件的位移，常見的有：0.01mm0.005mm0.001mm

a.基本原理

在刀具按要求軌跡運動加工零件輪廓的過程中，不斷比較刀具與被加工零件輪廓之間的相對位置，并根據(jù)比較結(jié)果決定下一步的進給方向，使刀具向減小誤差的方向進給。其算法最大偏差不會超過一個脈沖當(dāng)量δ。

每進給一步需要四個節(jié)拍：

坐標(biāo)進給偏差判別新偏差計算終點比較1、逐點比較法直線插補b.算法分析（第Ⅰ

象限）偏差判別P(xi,yj)F>0F<0A(xe,ye)yox直線上直線上方直線下方偏差判別函數(shù)坐標(biāo)進給F>0F<0yox直線上直線上方直線下方+△x或+△y方向+△x方向+△y方向A(xe,ye)

新偏差計算

+△x進給：

+△y進給：終點比較

用Xe+Ye作為計數(shù)器，每走一步對計數(shù)器進行減1計算，直到計數(shù)器為零為止。

第一拍判別第二拍進給第三拍運算第四拍比較總結(jié)2、逐點比較法圓弧插補（第Ⅰ

象限逆圓?。┢钆袆e圓弧上圓弧外圓弧內(nèi)偏差判別函數(shù)yoxP(x0,y0)F<0F>0坐標(biāo)進給圓弧上圓弧外圓弧內(nèi)

新偏差計算yoxF<0F>0-△x或+△y方向-△x方向+△y方向P(x0,y0)終點比較

用(X0-Xe)+(Ye-Y0)作為計數(shù)器，每走一步對計數(shù)器進行減1計算，直到計數(shù)器為零為止?？偨Y(jié)

第一拍判別第二拍進給第三拍運算第四拍比較3逐點比較法總結(jié)判別：判別刀具當(dāng)前位置相對于給定輪廓的偏差狀況。進給：根據(jù)判斷結(jié)果，控制相應(yīng)坐標(biāo)軸的進給方向。運算：按偏差計算公式重新計算新位置