计算机数控(CNC)系统.pptx
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CNC培训教案课件pptx
加工过程监控和故障排除技巧展示
加工过程监控
通过实时监测切削力、振动、温度等信号，及时发现加工过程中的异常情况，并采取相应的措施进行调整和优化 。
故障排除技巧
针对加工过程中出现的常见故障，如切削力过大、振动过强、温度过高等，分析故障原因，并采取相应的措施进 行排除，如调整切削用量、更换刀具、优化加工工艺等。同时，建立故障排除档案，记录故障情况和处理措施， 以便总结经验教训，提高故障排除效率。
自动化和智能化技术
介绍CNC机床的自动化和智能化技术发展趋势，如机器人 上下料、在线检测等，展望CNC技术的未来发展。
下一步学习计划和资源推荐
深入学习CNC编程和操作技能
01
建议学员继续学习CNC编程的高级技巧和操作技能，提高编程
效率和加工精度。
参加专业培训和认证考试
02
推荐学员参加专业的CNC培训和认证考试，提升个人职业竞争
回顾CNC加工的基本工艺和切削参数的选择原则，包括刀具类型、 切削速度、进给量等，强调其对加工质量和效率的影响。
行业前沿动态分享，激发学员兴趣
智能制造和工业4.0
介绍智能制造和工业4.0的概念、发展趋势及其对CNC技 术的影响，引导学员关注行业前沿动态。
新材料和新工艺
分享当前最新的材料和工艺技术在CNC领域的应用，如高 性能复合材料、增材制造等，激发学员对新技术的兴趣。
应用领域
CNC技术广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造、模具 制造、电子制造等领域。随着智能制造和工业互联网的不断 发展，CNC技术的应用领域将进一步扩大。
02
编程与操作技巧
编程语言介绍及选用建议
G代码
一种广泛使用的CNC编程语言，易于学习和理解， 适用于简单的加工任务。
《计算机数控系统CN》课件
数控机床的附加功能控制。
3
高级编程
学习高级编程技巧，如循环嵌套、子 程序调用等，提高编程效率。
数控系统的应用
制造业
航空航天
探索CNC系统在制造业中的应 用，提高生产效率和产品质量。
了解CNC系统在航空航天领域 的关键应用，推动航空技术的 发展。
医疗行业
探索CNC系统在医疗设备制造 中的应用，推动医疗技术的进 步。
数控机床
自动化
了解数控机床与传统机床的区别，掌握自动化生产的优势。
精度控制
深入研究数控机床的精度控制技术和误差补偿方法。
组合加工
探索数控机床的组合加工技术，实现多轴联动加工和复杂形状加工。
数控编程
1
G代码入门
掌握G代码的基本语法和功能，实现
M代码应用
2
数控机床的移动和加工操作。
了解M代码的作用和使用方法，实现
《计算机数控系统CN》 PPT课件
计算机数控系统（Computer Numerical Control System，简称CNC）是一种利用 计算机软件控制机床进行运动控制的自动化设备。本课程将介绍CNC系统的基 础知识，包括数控机床、数控编程以及其在各个领域的应用。
课程介绍
1 基础知识
了解CNC系统的基本原 理和组成结构。
2 发展历程
回顾数控技术的发展历 程和重要里程碑。
3 应用领域
探索CNC系统在制造、 航空航天等领域的广泛 应用。
计算机数控系统基础
机床分类
介绍不同类型的数控机床，如 铣床、车床、钻床等。
系统组成
讲解CNC系统的各个组成部分 及其功能，如主轴驱动、伺服 系统等。
编程基础
学习数控编程的基本语法和代 码结构，以及常用的G代码和 M代码。
数控系统之CNC装置与CNC系统PPT(64张)
b) 逆圆弧
图2-40 第一象限顺、逆圆弧
2．终点判断
圆弧插补终点判别：将X、Y轴走的步数总和 存入一个计数器，∑＝∣Xb－Xa∣＋∣Yb－ Ya∣，每走一步∑减一，当∑＝0发出停止信号。
3．插补计算过程
例3-2 现欲加工第一象限顺圆弧AB，如图 2-42所示，试用逐点比较法进行插补。
图2-42 圆弧插补实例
第2章 数 控 系 统
2.1 CNC装置
CNC（ Computer Numerical Control的缩写） 即计算机数控。CNC是在早期硬件数控系统 的基础上发展起来的。早期的硬件数控（NC） 系统的输入、运算、插补、控制功能是由电子 管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻辑控 制电路，不同机床的控制系统都需要专门设计 逻辑电路，这种靠硬件逻辑电路控制的系统， 其通用性、灵活性、功能性方面都较差。
2.1.3 CNC装置的特点
1.灵活性 2.通用性 3.可靠性 4.易于实现许多复杂的功能 5.使用维修方便
2.2 C系统硬件
2.2.1 CNC系统硬件结构与分类 1．CNC系统的结构
随着大规模集成电路技术和表面安装技术的发展， CNC系统硬件模块及安装方式不断改进。从CNC系统 的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构两种。 2．CNC 系统的分类
∑=6+1=7<N
+X F8=F7－YA=3－3=0
∑=7+1=8=N
4．四象限插补
L2 F<0
y F0 F0
F<0 L3
F0 F0
L1
F<0 x
F<0
L4
四象限直线偏差符号和进给方向
5．四象限直线插补计算公式及进给方向
数控技术CNCPPT课件
20.04.2020
.
4
表5.2 数控系统的技术进步状况
年代
CPU
伺服 驱动 最小 设定 单位
进给 速度
76 77 78 79 80 81 82 83
3000C/2901位片机
16位微处理器
直流模拟伺服
1 高速、高精度型2.1m/min 高速型
84 85 86 87～90
91
32位微处理器
64位
交流模 拟伺服
交流数字伺服
0.1
0.01
8.4m/min 15m/min
33.7m/min 60m/min
快速
9.6m/min
15m/min
24m/min
扩充 功能
用软件扩充数控功能、 刀具补偿，固定循环，
存储器运行
用软件充实人机接口，彩色 显示，会话编程，仿真
60m/min
240m/min
32位CPU，高速、高精度加工， 数字伺服，高速主轴，智能化开放
ISO(国际标准化组织)的定义:“数控系统是一种控制 系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将
其译码，从而使机床移动和加工零件”。
20.04.2020
.
7
从自动控制的角度来看，CNC是一种位置（轨迹）控 制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移 量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一 种配有专用操作系统的计算机控制系统。
的专用操作系统 功能特征: 其操作系统由CNC管理软件和CNC控制软
件两部分组成。它是CNC系统的灵魂.
20.04.2020
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操作系统
管理软件
控制软件
零
人 输故
第4章 计算机数控(CNC)系统
显示设备
其他设备
计算机系统 输入/出设备
接
口
人机控制 运动控制
PMC 其他I/O
机床 机器人 测量机 ...
第1节 CNC系统概 述 第2节 CNC系统的 硬件结构 第3节 CNC系统的 软件结构 第4节 CNC系统的 插补原理 第5节 CNC系统的 刀具补偿和加减速 控制
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目录页
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退 18出
数控技术 第四章 计算机数控(CNC)系统
1.4 CNC的特点
1. 灵活性通用性
CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结 构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活
CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置 相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能
2、Siemens
第1节 CNC系统概 述 第2节 CNC系统的 硬件结构 第3节 CNC系统的 软件结构 第4节 CNC系统的 插补原理 第5节 CNC系统的 刀具补偿和加减速 控制
目录页
SINUMERIK3／8／810／820／850／ 880／805／802／840系列化
模块化结构设计 经济性好 标准硬件，配置多种软件 多种工艺类型
刀
机
编具 译半
速插位 度补置
床 输
主 轴
...
处径 处运控 入 控
理补 理算制 输 制
偿
出
第1节 CNC系统概 述 第2节 CNC系统的 硬件结构 第3节 CNC系统的 软件结构 第4节 CNC系统的 插补原理 第5节 CNC系统的 刀具补偿和加减速 控制
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第二部分 计算机数控系统.ppt
补
计
算
原
理
机电工程学院
数控加工技术 ——计算机数控装置
0 n, 0 Fi
第 6、插补程序及举例 时 插
二
钟补
原地等待
节 右图是逐点比较法直线插
数 补流程图。
Y
F≥0？
N
控 例：逐点比较法加工直线 系 OA，并画出插补轨迹。 统
进给方向+x
进给方向+y
Fi－Ye → Fi+1 Fi + X e → Fi+1
控 则有
B P ( Xi,Yi ) F>0
系 Xi2+Yi2= X02+Y02=R2 统 的 若点P（Xi,Yi） 在圆弧外侧， 插 则有Rp>R
Rp
F<0
R
A( X0,Y0)
补
Xi2+Yi2>X02+Y02=R2
O
X
计 算
若点P（Xi,Yi） 在圆弧内侧，则有Rp<R
原
Xi2+Yi2<X02+Y02=R2
统 一步，到达新加工点(Xi,Yi+1) 则新加工点的偏差值为
的 插 补
Fi+1=XeYi+1－XiYe=Xe(Yi＋1)－XiYe=XeYi＋Xe－XiYe 即Fi+1 =Fi ＋Xe
计
偏差情况 进给方向
偏差计算
算 原 理
Fi ≥0 Fi < 0
+X
Fi+1 = Fi -Ye
+Y
Fi+1 = Fi + Xe
Fi = X eYi - X iYe 机电工程学院
12计算机数控系统PPT课件
管理
控制
输 I/ 显 诊 通 译 刀
O
具
处
补
入 理示断 讯码偿
速 插位
度
置
处
控
理 补制
CNC装置软件任务分解
输入
显示
位控
诊断
I/O
译码
插补
刀补
速度处理
位控
软件任务的并行处理
13
（2）并行处理
并行处理： 是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以 上性质相同或不相同的工作。并行处理的优点是提高了运行速度。
22
2、 CNC装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为：单微处理机和多微处理 机系统，中 高档的CNC装置以多微处理机结构为多。 ■ 单微处理机结构:见下图 ■ 多微处理机CNC装置的结构：分为紧耦合和松耦 合 紧耦合主要指共享总线、共享存储器； 松耦合主要有分布式结构
并行处理的分类：
V
“资源重叠的流水处理”和“资S 源分时共享” 资源共享：
根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备。 时间重叠：
根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用 同一套设备的几个部分。
14
1）资源分时共享并行处理（对单一资源的系 统）
➢ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时 共享”并行处理技术。
3）硬件故障中断 种硬件故障检测装置发出的中断。
4）程序性中断 程序中出现的异常情况的报警中断。
（2）CNC系统中断结构模式
1）前后台软件结构中的中断模式 2）中断型软件结构中的中断模式
初始化 背景程序
实施中断 程序
20
三、 CNC系统的硬件构成
数控ppt课件完整版
工精度和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
数控ppt课件完整版
contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
数控ppt课件完整版
contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
数控系统的组成及工作原理ppt课件
２．刀具补偿的步骤：
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
计算机数控系统之CNC系统PPT(98张)
方式，即系统任务的划分方式、任务调度机 制、任务间的信息交换机制以及系统集成方 法等。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
CNC系统的软件结构教学课件ppt
2023
《cnc系统的软件结构教学 课件ppt》
contents
目录
• 介绍CNC系统 • CNC系统的软件结构概述 • CNC系统的软件结构设计 • CNC系统的软件结构实现 • CNC系统的软件结构评估与验证 • CNC系统的软件结构教学案例 • CNC系统的软件结构研究展望
01
介绍CNC系统
软件结构实现
根据该CNC加工中心的控制系统和软件架构，详细阐述其软 件结构、功能模块以及各模块之间的相互关系与实现过程。
某CNC系统的软件结构优化与改进建议
软件结构优化
针对某具体型号的CNC系统，分析现有软件结构存在的问题，提出优化方案 及实施步骤。
改进建议
根据优化后的软件结构，提出进一步改进的建议和措施，包括提高软件可靠 性、降低故障率、提升使用效率等。
基于Linux操作系统
Linux操作系统具有开放、稳定和高效的特点，适用于CNC系统的软件结构实现。
基于Qt图形界面库
Qt是一种跨平台的C图形用户界面应用程序开发框架，可用于实现CNC系统的图形界面部 分。
软件结构的实现流程
根据工艺流程和设备要求，进行软件结构设计， 确定软件结构框架。
根据控制流程，进行程序编写和调试，实现CNC 系统的各项控制功能。
性能验证
验证软件的性能是否满足要求，例如通过压力测试等方式验证。
安全验证
验证软件的安全性，例如通过漏洞扫描、安全测试等方式验证。
软件结构的性能测试和结果分析
性能测试
通过测试用例的设计和执行，测试软件的响应时间、吞吐量、稳定性等性能 指标。
结果分析
对性能测试的结果进行分析，例如对比性能指标、分析瓶颈原因等，为软件 的优化和改进提供依据。
《cnc系统的软件结构教学 课件ppt》
contents
目录
• 介绍CNC系统 • CNC系统的软件结构概述 • CNC系统的软件结构设计 • CNC系统的软件结构实现 • CNC系统的软件结构评估与验证 • CNC系统的软件结构教学案例 • CNC系统的软件结构研究展望
01
介绍CNC系统
软件结构实现
根据该CNC加工中心的控制系统和软件架构，详细阐述其软 件结构、功能模块以及各模块之间的相互关系与实现过程。
某CNC系统的软件结构优化与改进建议
软件结构优化
针对某具体型号的CNC系统，分析现有软件结构存在的问题，提出优化方案 及实施步骤。
改进建议
根据优化后的软件结构，提出进一步改进的建议和措施，包括提高软件可靠 性、降低故障率、提升使用效率等。
基于Linux操作系统
Linux操作系统具有开放、稳定和高效的特点，适用于CNC系统的软件结构实现。
基于Qt图形界面库
Qt是一种跨平台的C图形用户界面应用程序开发框架，可用于实现CNC系统的图形界面部 分。
软件结构的实现流程
根据工艺流程和设备要求，进行软件结构设计， 确定软件结构框架。
根据控制流程，进行程序编写和调试，实现CNC 系统的各项控制功能。
性能验证
验证软件的性能是否满足要求，例如通过压力测试等方式验证。
安全验证
验证软件的安全性，例如通过漏洞扫描、安全测试等方式验证。
软件结构的性能测试和结果分析
性能测试
通过测试用例的设计和执行，测试软件的响应时间、吞吐量、稳定性等性能 指标。
结果分析
对性能测试的结果进行分析，例如对比性能指标、分析瓶颈原因等，为软件 的优化和改进提供依据。
数控技术CNCPPT课件
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减少；电子元件的 集成度越来越高，硬件的不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为 可能，减少占地面积，方便操作。
20.04.2020
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18
5.2 CNC装置的硬件结构
20.04.2020
.
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5.2.1 数控装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为：单微处理机和多微处 理机系统，中高档的CNC装置以多微处理机结构为 多。 ■ 单微处理机结构:见下图 ■ 多微处理机的结构：
总线互联方式，典型的结构:共享总线型、共享存储器型及混合型结构。
（1）功能模块
1）CNC管理模块：管理和组织整VS 个CNC； 2）存储器模块：存放数据和程序； 3）CNC插补模块：插补前处理、插补运算； 4）位置控制模块：位置检测、计算； 5）操作控制数据输入、输出和显示模块：输入、显示等； 6）PLC模块：开关量、面板信号的逻辑处理等；
(这部分或者按照教材p153)
20.04.2020
.
28
二、开放体系结构CNC的优点
向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只
20.04.2020
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表5.2 数控系统的技术进步状况
年代
CPU
伺服 驱动 最小 设定 单位
进给 速度
76 77 78 79 80 81 82 83
3000C/2901位片机
16位微处理器
直流模拟伺服
1 高速、高精度型2.1m/min 高速型84 85Fra bibliotek86 87～90
91
32位微处理器
64位
交流模 拟伺服
3.位置控制单元 ●对数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制）。 （对主轴的控制一般只包括速度控制） ●C轴位置控制：包括位置和速度控制 ●刀库位置控制（简易位置控制） 进给轴位置控制的硬件：大规模专用集成电路位置控制芯片、 位置控制模板。
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5.2 CNC装置的硬件结构
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5.2.1 数控装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为：单微处理机和多微处 理机系统，中高档的CNC装置以多微处理机结构为 多。 ■ 单微处理机结构:见下图 ■ 多微处理机的结构：
总线互联方式，典型的结构:共享总线型、共享存储器型及混合型结构。
（1）功能模块
1）CNC管理模块：管理和组织整VS 个CNC； 2）存储器模块：存放数据和程序； 3）CNC插补模块：插补前处理、插补运算； 4）位置控制模块：位置检测、计算； 5）操作控制数据输入、输出和显示模块：输入、显示等； 6）PLC模块：开关量、面板信号的逻辑处理等；
(这部分或者按照教材p153)
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二、开放体系结构CNC的优点
向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只
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表5.2 数控系统的技术进步状况
年代
CPU
伺服 驱动 最小 设定 单位
进给 速度
76 77 78 79 80 81 82 83
3000C/2901位片机
16位微处理器
直流模拟伺服
1 高速、高精度型2.1m/min 高速型84 85Fra bibliotek86 87～90
91
32位微处理器
64位
交流模 拟伺服
3.位置控制单元 ●对数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制）。 （对主轴的控制一般只包括速度控制） ●C轴位置控制：包括位置和速度控制 ●刀库位置控制（简易位置控制） 进给轴位置控制的硬件：大规模专用集成电路位置控制芯片、 位置控制模板。
计算机数控系统 PPT课件
位
入
出示
断码
偿度补
控
程
程程
程程
计控程
程
序
序序
序序
算制序
序
CNC软件的构成
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
目录页
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7
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数控技术 第五章 计算机数控(CNC)系统
三、CNC装置的工作原理
调运动的自动控制 系统，是一种配有 专用操作系统的计 算机控制系统。
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
目录页
从外部特征来
看，CNC系统是
由硬件（通用硬件
和专用硬件）和软 件（专用）两大部 分组成的。 5
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数控技术 第五章 计算机数控(CNC)系统
二、CNC装置的结构
目录
5.4 CNC系统的插补原理
一、概述 二、脉冲增量插补 三、数据采样插补
5.5 CNC系统的刀具补偿和加减速控制
一、刀具补偿 二、C功能刀具半径补偿 三、CNC系统的加减速控制
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
一、CNC系统软硬件的分工 二、CNC系统控制软件的特点 三、CNC系统的软件结构
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
计算机数控系统优秀课件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
—— 固定循环功能是数控系统实现 典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗 孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为mm/min。
同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步， 单位为 mm/r。
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能
从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。它 们二者是相互支持，不可分割的。CNC的工作是 在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分数 控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统Fra bibliotek硬件9．诊断
第3章计算机数控系统精品PPT课件
3.5 CNC装置的硬件结构
图3－4CNC 系统硬件框图
3.5 CNC装置的硬件结构
（1）计算机主板和系统总线(母板)
计算机主板是CNC装置的核心。其功能结构： – CPU及其外围芯片； – 内存单元、cache及其外围芯片； – 通讯接口(串口，并口，键盘接口)。 – 软、硬驱动器以及光驱的接口
3.3 CNC装置的优点
2. 数控功能丰富
插补功能：二次曲线插补、样条插补、空 间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、 非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示， 高级人机对话窗口 编程功能：G代码、蓝图编程、部分自动编 程功能。
3.3 CNC装置的优点
3. 可靠性高
CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、 采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实 现)，从而可使系统的故障发生的频率和发 生故障后的修复时间降低。
3.5 CNC装置的硬件结构
1、概述
CNC装置从它的硬件组成结构来看，
若从系统中含有中央处理器（CPU）的多
少来多看机，系统可分为:
共享总线结构
共享存储器结构
3.5 CNC装置的硬件结构
• 单机系统: 整个CNC装置只有一个CPU，它 集中控制和管理整个系统资源，通过分时 处理的方式来实现各种NC功能。
• 多机系统: CNC装置中有两个或两个以上的 CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有 CPU。
3.5 CNC装置的硬件结构
根据部件间的相互关系又可将其分为 主从结构 多主结构 分布式结构
3.5 CNC装置的硬件结构
2、单机或主从结构模块的功能介绍
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第四章 计算机数控（CNC）系统
▪ 本章重点： ▪ 1计算机数控系统构成及其结构特点 ▪ 2运动轨迹插补原理 ▪ 3刀具补偿
§4-1 数控系统的构成与功能
▪ 1 数字控制的任务
▪ 机械制造工艺中的数字控制就是使工件与刀 具的相对运动形成规定的几何轨迹。对数控 机床来说其根本任务是：运动轨迹行程量和 开关量控制。
▪ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.10.2620.10.26Monday, October 26, 2020
▪ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。14:38:0314:38:0314:3810/26/2020 2:38:03 PM ▪ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.10.2614:38:0314:38Oct-2026-Oct-20 ▪ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:38:0314:38:0314:38Monday, October 26, 2020 ▪ 13、志不立，天下无可成之事。20.10.2620.10.2614:38:0314:38:03October 26, 2020
▪ 2 CNC系统的组成
▪ 程序、输入输出设备、CNC控制器、可编程 控制器（PLC）、主轴驱动和进给驱动单元 等组成。其结构框图如下：
CNC系统一般结构框图
输入 装置
通讯 线路
输出 装置
CNC控制器
计算机 硬件与 数控系 统软件
PLC
主轴控 制单元
电器控 制单元
数度控制 单元
主轴电机
机床电器
进给电机 位置检测
▪ 1） 多重中断型结构 除初始化外，整个系 统软件的各种任务模块分别安排成不同级别 的中断服务程序中，所有功能程序根据实时 重要程度不同，分成不同的优先级，从而整 个系统软件成为大的中断系统。
▪ 日本的FANUC—7、6系统都属这类。
▪ 2）前后台型结构 前台程序是中断 服务程序。后台程序是个循环运行 程序，不断被前台程序所中断，二 者共同配合完成零件的加工任务。 适合于单微处理器硬件结构。如A-B 7360CNC。
数据宽度，寻址能力和运算速度的限制。
3）多微处理器结构
▪ 多微处理器结构的数控装置中有两个或两以 上CPU，各CPU之间采用紧耦合，资源 共享， 有集中的操作系统。
▪ 多微处理器结构多采用模块化结构，通常采 用共享总线或共享存储器两种典型结构实现 模块间的互连与通讯。
4）共享总线结构
▪ 只有主模块有权控制系统总线。 ▪ 这类结构以系统总线为中心 ▪ 支持多微处理器结构的总线均设计有总线仲
▪ 1 常规CNC的硬件结构 ▪ 三种结构形式： ▪ （1）总线式模块化结构的CNC，32位多用于
多轴控制的高档数控机床。
▪ （2）是以单板或专用芯片及模板组成的结构 紧凑的CNC，大量用于中档数控机床
▪ （3）基于通用计算机基础之上开发的CNC ▪ 1） 单微处理器结构 ▪ 发展初期的一些经济型数控机床采用此结构。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
单微处理器结构的CNC框图
2） 单微处理器的结构特点
▪ A）只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入 输出控制、CRT显示等CPU实现集中控制分时处理。
▪ B）微处理器通过总线与存储器、输入、输出等各 种接口相连，构成CNC装置。
▪ C）结构简单，易于实现。 ▪ D）实时性要求很高的插补运算受微处理器、字长、
▪
来自机床 的控制信号
I/O CPU1
输到机床的 控制信号
插补 CPU2
共享存储器
CRT CPU4
轴控制 CPU3
5）多微处理器结构特点
▪ 性能价格比高。计算速度快，适于多轴控制、 高速、高精度、高效率的要求。
▪ 采用模块化结构，有良好的适应性和扩展性。 ▪ 硬件易于组织规模生产，降低成本。 ▪ 可靠性高。
装置
3 CNC控制器的一般工作过程
▪ CNC的工作是在计算机硬件支持下，执行软 件控制功能的全过程。具体来说经过了
▪ 1）输入 ▪ 2）译码 ▪ 3）刀具补偿 ▪ 4）进给速度处理 ▪ 5）插补
▪ 6）位置控制 ▪ 7）I/O处理 ▪ 8）显示 ▪ 9）故障诊断
CNC信息流程
4 CNC的控制主要功能
裁电路 ▪ 总线仲裁通常有串行和并行两种裁决方式。
共享总线多微处理器的结构框图
4）共享存储器结构
▪ 采用多端口存储器RAM来实现各CPU间的互 连和通讯，每个端口都配有一套数据、地址、 控制线以供访问。
▪ 有专门的多端口逻辑控制电路解决访问冲突。 ▪ ActrionⅢ系统就采用这种结构。
共享存储器结构框图Fra bibliotek插补插补
位控
位控 速控 电机 测量
数据流程
2 CNC系统的多任务与实时中断处理
▪ 1）多任务
系统任务
管理
控制
输
速
入 输 出
显 示
I/O 处 理
诊 断
译 码
刀 补
度 处 理
插 补
位 控
2）并行处理多重实时中断
3 常规的软件结构
▪ 数控系统的基本功能是由各个功能子程序 实 现，不同的软件结构对这些子程序的安排方 式不同，管理方法也不同。
2 开放式CNC的硬件结构
▪ 可互操作性 ▪ 可移植性 ▪ 可缩放性 ▪ 可相互替代性
§4-3 CNC系统软件
概述 数控机床实现零件的自动加工原因。 数控装置是依靠其硬件支持，通过运行其软 件完成零件自动加工过程。 各个软件相互协调完成数控任务。
1 三种典型软硬件界面
输入
插补 准备
输入
插补 准备
▪ 1）轴控制功能 ▪ 2）指令机床运动方式的准备功能 ▪ 3）插补功能 ▪ 4）进给功能 工进、快进、倍率进给、同步进给
（车螺纹）
▪ 5）主轴功能 ▪ 6）刀具功能和第二辅助功能（指定工作台分度） ▪ 7）字符图形显示功能 ▪ 8）通讯功能 ▪ 9）自诊断功能 ▪ 10）人机交互图形编程功能
§4-2 CNC的硬件结构
▪ 本章重点： ▪ 1计算机数控系统构成及其结构特点 ▪ 2运动轨迹插补原理 ▪ 3刀具补偿
§4-1 数控系统的构成与功能
▪ 1 数字控制的任务
▪ 机械制造工艺中的数字控制就是使工件与刀 具的相对运动形成规定的几何轨迹。对数控 机床来说其根本任务是：运动轨迹行程量和 开关量控制。
▪ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.10.2620.10.26Monday, October 26, 2020
▪ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。14:38:0314:38:0314:3810/26/2020 2:38:03 PM ▪ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.10.2614:38:0314:38Oct-2026-Oct-20 ▪ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:38:0314:38:0314:38Monday, October 26, 2020 ▪ 13、志不立，天下无可成之事。20.10.2620.10.2614:38:0314:38:03October 26, 2020
▪ 2 CNC系统的组成
▪ 程序、输入输出设备、CNC控制器、可编程 控制器（PLC）、主轴驱动和进给驱动单元 等组成。其结构框图如下：
CNC系统一般结构框图
输入 装置
通讯 线路
输出 装置
CNC控制器
计算机 硬件与 数控系 统软件
PLC
主轴控 制单元
电器控 制单元
数度控制 单元
主轴电机
机床电器
进给电机 位置检测
▪ 1） 多重中断型结构 除初始化外，整个系 统软件的各种任务模块分别安排成不同级别 的中断服务程序中，所有功能程序根据实时 重要程度不同，分成不同的优先级，从而整 个系统软件成为大的中断系统。
▪ 日本的FANUC—7、6系统都属这类。
▪ 2）前后台型结构 前台程序是中断 服务程序。后台程序是个循环运行 程序，不断被前台程序所中断，二 者共同配合完成零件的加工任务。 适合于单微处理器硬件结构。如A-B 7360CNC。
数据宽度，寻址能力和运算速度的限制。
3）多微处理器结构
▪ 多微处理器结构的数控装置中有两个或两以 上CPU，各CPU之间采用紧耦合，资源 共享， 有集中的操作系统。
▪ 多微处理器结构多采用模块化结构，通常采 用共享总线或共享存储器两种典型结构实现 模块间的互连与通讯。
4）共享总线结构
▪ 只有主模块有权控制系统总线。 ▪ 这类结构以系统总线为中心 ▪ 支持多微处理器结构的总线均设计有总线仲
▪ 1 常规CNC的硬件结构 ▪ 三种结构形式： ▪ （1）总线式模块化结构的CNC，32位多用于
多轴控制的高档数控机床。
▪ （2）是以单板或专用芯片及模板组成的结构 紧凑的CNC，大量用于中档数控机床
▪ （3）基于通用计算机基础之上开发的CNC ▪ 1） 单微处理器结构 ▪ 发展初期的一些经济型数控机床采用此结构。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
单微处理器结构的CNC框图
2） 单微处理器的结构特点
▪ A）只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入 输出控制、CRT显示等CPU实现集中控制分时处理。
▪ B）微处理器通过总线与存储器、输入、输出等各 种接口相连，构成CNC装置。
▪ C）结构简单，易于实现。 ▪ D）实时性要求很高的插补运算受微处理器、字长、
▪
来自机床 的控制信号
I/O CPU1
输到机床的 控制信号
插补 CPU2
共享存储器
CRT CPU4
轴控制 CPU3
5）多微处理器结构特点
▪ 性能价格比高。计算速度快，适于多轴控制、 高速、高精度、高效率的要求。
▪ 采用模块化结构，有良好的适应性和扩展性。 ▪ 硬件易于组织规模生产，降低成本。 ▪ 可靠性高。
装置
3 CNC控制器的一般工作过程
▪ CNC的工作是在计算机硬件支持下，执行软 件控制功能的全过程。具体来说经过了
▪ 1）输入 ▪ 2）译码 ▪ 3）刀具补偿 ▪ 4）进给速度处理 ▪ 5）插补
▪ 6）位置控制 ▪ 7）I/O处理 ▪ 8）显示 ▪ 9）故障诊断
CNC信息流程
4 CNC的控制主要功能
裁电路 ▪ 总线仲裁通常有串行和并行两种裁决方式。
共享总线多微处理器的结构框图
4）共享存储器结构
▪ 采用多端口存储器RAM来实现各CPU间的互 连和通讯，每个端口都配有一套数据、地址、 控制线以供访问。
▪ 有专门的多端口逻辑控制电路解决访问冲突。 ▪ ActrionⅢ系统就采用这种结构。
共享存储器结构框图Fra bibliotek插补插补
位控
位控 速控 电机 测量
数据流程
2 CNC系统的多任务与实时中断处理
▪ 1）多任务
系统任务
管理
控制
输
速
入 输 出
显 示
I/O 处 理
诊 断
译 码
刀 补
度 处 理
插 补
位 控
2）并行处理多重实时中断
3 常规的软件结构
▪ 数控系统的基本功能是由各个功能子程序 实 现，不同的软件结构对这些子程序的安排方 式不同，管理方法也不同。
2 开放式CNC的硬件结构
▪ 可互操作性 ▪ 可移植性 ▪ 可缩放性 ▪ 可相互替代性
§4-3 CNC系统软件
概述 数控机床实现零件的自动加工原因。 数控装置是依靠其硬件支持，通过运行其软 件完成零件自动加工过程。 各个软件相互协调完成数控任务。
1 三种典型软硬件界面
输入
插补 准备
输入
插补 准备
▪ 1）轴控制功能 ▪ 2）指令机床运动方式的准备功能 ▪ 3）插补功能 ▪ 4）进给功能 工进、快进、倍率进给、同步进给
（车螺纹）
▪ 5）主轴功能 ▪ 6）刀具功能和第二辅助功能（指定工作台分度） ▪ 7）字符图形显示功能 ▪ 8）通讯功能 ▪ 9）自诊断功能 ▪ 10）人机交互图形编程功能
§4-2 CNC的硬件结构