CNC系统的软件结构

2016年数控原理与系统复习题一、选择题(从下列各题三个备选答案中选出一个或两个正确答案，并将其代号写在题干后面的括号内。

答案选错或未选全者,该题不得分。

每小题1分)1、闭环控制系统比开环及半闭环系统（）。

A、稳定性好B、精度高C、故障率低2、闭环控制系统的位置反馈元件应（）。

A、装在电机轴上B、装在执行部件上C、装在传动丝杆上3、开环、闭环和半闭环是按＿＿的不同分类的。

A、机床的加工功能B、进给伺服系统类型C、NC装置的构成方式4、点位、直线和轮廓控制NC机床是按＿＿的不同分类的。

A、功能B、伺服系统类型C、NC装置的构成方式5、硬线、软线NC装置是按＿＿的不同分类的。

A、机床的加工功能B、伺服系统类型C、NC装置的构成方式6、数控机床较适用于＿＿零件的加工。

A、小批量B、复杂型面C、大批量7、在ISO标准中，G指令和M指令最多可以有（）。

A、99种B、100种C、任意种8、ISO标准规定，Z坐标为（）。

A、平行于主轴轴线的坐标B、平行与共件装夹面的方向C、制造厂规定的方向9、Z坐标的正方向是指（）。

A、使工件尺寸增大的方向B、刀具远离工件的方向C、刀具趋近工件的方向10、在确定一台NC机床的坐标系时，X、Y、Z坐标的确定顺序为（）。

A、X、Y、ZB、Y、Z、XC、Z、X、Y11、脉冲当量是对于每一个脉冲信号（）。

A、传动丝杆转过的角度B、步进电机回转的角度C、机床运动部件的位移量12、逐点比较法是用＿＿来逼近曲线的。

A、折线B、直线C、圆弧和直线13、逐点比较法逼近直线或圆弧时，其逼近误差（）。

A、不大于一个脉冲当量B、与进给速度和插补周期有关C、与切削速度有关14、欲加工第一象限的斜线（起点在坐标原点），用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在（）。

A、斜线下方B、斜线上C、斜线上方15、时间分割法的插补速度与加工进给速度（）。

A、无直接关系B、成正比C、成反比16、数控铣床在加工过程，CNC系统所控制的总是（）。

计算机数控系统计算机数控系统3．1 计算机数控（CNC）系统的基本概念计算机数控（computerized numerical contro，简称CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。

CNC系统根据计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或者全部数值操纵功能．由一台计算机完成往常机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时操纵。

CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置与进给（伺眼）驱动装置构成。

由于使用了CNC装置，使系统具有软件功能，又用PLC取代了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维修也方便，同时具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

3．2 微处理器数控（MNC）系统的构成大多数CNC装置现在都使用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统（MNC）。

MNC通常由中央处理单元（CPU）与总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴操纵单元、速度进给操纵单元等构成。

图3 .2.1为MNC 的构成原理图。

3.2.1中央处理单元（CPU）与总线(BUS）CPU是微型计算机的核心，由运算器、操纵器与内寄存器组构成。

它对系统内的部件及操作进行统一的操纵，按程序中指令的要求进行各类运算，使系统成为一个有机整体。

总线（BUS）是信息与电能公共通路的总称，由物理导线构成。

CPU与存储器、I/O 接口及外设间通过总线联系。

总线按功能分为数据总线（DB）、地址总线（AB）与操纵总线（CB）。

３．２．２存储器(memory)(１)概述存储器用于存储系统软件（管理软件与操纵软件）与零件加工程序等，并将运算的中间结果与处理后的结果（数据）存储起来。

数控系统所用的存储器为半导体存储器。

（２）半导体存储器的分类①随机存取存储器（读写存储器）ＲＡＭ（random access memory）用来存储零件加工程序，或者作为工作单元存放各类输出数据、输入数据、中间计算结果，与外存交换信息与堆栈用等。

参考资料：/%C5%C9%BF%CB652/blog/item/040742fc5ab3e50eb17e c577.html一、ＣＮＣ系统的基本构成ＣＮＣ系统是一种用计算机执行其存储器内的程序来实现部分或全部数控功能的数字控制系统。

由于采用了计算机，使许多过去难以实现的功能可以通过软件来实现，大大提高了ＣＮＣ系统的性能和可靠性。

ＣＮＣ系统的控制过程是根据输入的信息，进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。

ＣＮＣ系统由硬件和软件组成，软件和硬件各有不同的特点。

软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢；硬件处理速度快，但成本高。

ＣＮＣ的工作是在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分的数控功能。

二、ＣＮＣ系统的硬件结构ＣＮＣ系统的硬件结构可分为单微处理器结构和多微处理器结构两大类。

早期的ＣＮＣ系统和现有的一些经济型ＣＮＣ系统采用单微处理器结构。

随着ＣＮＣ系统功能的增加，机床切削速度的提高，单微处理器结构已不能满足要求，因此许多ＣＮＣ系统采用了多微处理器结构，以适应机床向高精度、高速度和智能化方向的发展，以及适应计算机网络化及形成ＦＭＳ和ＣＩＭＳ的更高要求，使ＣＮＣ系统向更高层次发展。

１．单微处理器结构图６－３ＣＮＣ系统硬件的组成框图所谓单微处理器结构，即采用一个微处理器来集中控制，分时处理ＣＮＣ系统的各个任务。

某些ＣＮＣ系统虽然采用了两个以上的微处理器，但能够控制系统总线的只是其中的一个微处理器，它占有总线资源，其他微处理器作为专用的智能部件，不能控制系统总线，也不能访问存储器，是一种主从结构，故也被归入单微处理器结构中。

单微处理器结构的ＣＮＣ系统由计算机部分（ＣＰＵ及存储器）、位置控制部分、数据输入／输出等各种接口及外围设备组成。

ＣＮＣ系统硬件的组成框图可参见图６－３。

（１）计算机部分计算机部分由微处理器ＣＰＵ及存储器（ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ）等组成。

微处理器执行系统程序，首先读取加工程序，对加工程序段进行译码、预处理计算等，然后根据处理后得到的指令，对该加工程序段进行实时插补和对机床进行位置伺服控制；它还将辅助动作指令通过可编程控制器（ＰＬＣ）发给机床，同时接收由ＰＬＣ返回的机床各部分信息并予以处理，以决定下一步的操作。

CNC机床个性（特征）画面的制作软件北京FANUC 王玉琪经常有人论述CNC系统的开放性，机床厂和机械加工厂也对CNC的开放性提出了一些要求，其中最迫切的就是HMI—即操作者的“人—机界面”。

对于此项要求，各CNC系统生产厂都有各自独特的实现方法，概括起来不外乎两类：①.使用通用微机（包括工业机）的CNC系统，机床厂家直接在系统上用V C、VB或其他图形软件结合系统厂提供CNC的信息库编制自己的画面；②.专用机CNC系统，除了上述方法外，系统厂家用V C、VB为用户开发了图形库和CNC 信息库，机床厂家购买了这种软件后在微机上运行，开发自己的画面，然后将其编译后，传入CNC的Flash-ROM（早期是有内装电池的Flash-RAM）。

实践证明，专用机CNC系统要比通用机CNC系统的可靠性要高得多。

众所周知，FANUC的CNC是专用机，有人以为既然是专用机，其开放性必定不好。

其实在二十多年以前FANUC就开始了对其系统向外界开放的研究，并有产品用在了其0系统和16/18/21，15等系统上，如：Custom MACRO，MACRO Executor，C Language Executor，PMC 的window（窗口）功能。

我们可从Makino（牧野），Mori Seiki（森精机）等厂家找到其应用的实例。

HMI使用最多的是汽车件的加工厂（特别是欧、美）和模具加工厂。

FANUC和GE-FANUC 根据通用汽车（GM）厂提出的要求，在十多年前开发了相关的HMI产品，如硬件：Panel i；软件：BOP1，CSD，FOCAS1/2，HMI-PC（或称HMI-CNC）。

这些产品目前已广泛用于国内外GM 的发动机厂、变速箱厂和配件厂。

本文就当前FANUC CNC的HMI开发软件介绍如下。

FANUC/GE-FANUC 现有三种HMI的开发产品：HMI-PC；Faunc Picture和HMI-NC。

⒈ GE-FANUC HMI-PC1.1运行环境HMI-PC运行的硬件环境是Panel i，它是一台FANUC开发的专用微机，连于分离型的CNC 系统，做为前端机使用。

复习资料1．闭环控制系统比开环控制系统及半闭环控制系统（ B ）。

A．稳定性好 B．精度高 C．故障率低 D．价格低2．脉冲当量是（ D ）。

A．每个脉冲信号使伺服电动机转过的角度B．每个脉冲信号使丝杠转过的角度C．数控装置输出的脉冲数量D．每个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量3．CNC系统软件存放在（ B ）。

A．单片机 B．程序存储器 C．数据存储器 D．穿孔纸带4．在中断型软件结构中，各种中断程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排在最高级别的程序是（ B ）。

A．译码、刀具中心轨迹计算 B．CRT显示C．插补运算 D．伺服系统位置控制5．G04代码表示（ A ）。

A．进給停止 B．顺园插补 C．逆园插补 D．撤销刀具半径补偿6．能够实现加工中心换刀时主轴准停功能的检测装置是（ D ）。

A．光栅尺 B．感应同步器 C．磁栅 D．主轴脉冲编码器7．直线式感应同步器是通过鉴别（ B ）上感应电动势的相位或幅值，来测量滑尺相对于定尺的位移量。

A．滑尺绕组 B．定尺绕组 C．励磁绕组 D．输入绕组8．光栅利用( A )，使得它能测得比栅距还小的位移量。

A.莫尔条纹的作用B.数显表C.细分技术D.高分辨指示光栅9．当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会( D )。

A.以原转速继续转动B.转速逐渐加大C.转速逐渐减小D.立即停止转动10．加工中心主轴准停装置的作用是（ A ）。

A．保证刀具的自动装卸B．测量主轴的转速C．测量主轴的温升D．使切削过程得到恒线速1．简要说明数控系统进行①译码、②刀具补偿、③进给速度处理和④插补的工作容。

答：1. 译码译码是以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中零件的轮廓信息（起点、终点、直线或圆弧等），F、S、T、M等信息按一定的语法规则解释（编译）成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的存专用区域。

编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。

一、选择题第一章1.数控机床按运动控制方式分类，可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。

2.数控系统中的CNC的中文含义是_计算机数字控制_。

3.数控机床大体由输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置测量反馈装置和机床本体组成。

4.数控机床是用数字化代码来控制_刀具和工件_的相对运动，从而完成零件的加工。

5.列举两个数控特种加工机床，如_数控电火花成形机床_、_火焰切割机_。

数控激光切割机床，数控线切割机床6.按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于_轮廓控制_的数控机床。

第三章7.数控机床实现插补运算广泛应用的是直线插补和圆弧插补。

8.所谓插补就是在已知特征点之间插入一些中间点的过程，换言之，就是“数据点的密化”过程。

9.平面轮廓加工属于两轴加工方式。

10.沿刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边是G41 指令，刀具偏在工件轮廓的右边是G42 指令，刀具中心轨迹和编程轨迹生重合是G40指令。

11．刀具半径补偿的建立与取消都须在G00或G01指令下进行。

12.数控车床的刀具补偿分为两种情况，即刀具的位置补偿和刀尖_半径_补偿。

13.数控车床中的G41／G42是对刀具的__半径_进行补偿。

14.逐点比较法的四个节拍分别是偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别。

15.偏差函数F(x，y)反映了刀具偏离工件廓形曲线的情况。

若刀具在曲线上方，则F(x，y) >0，若刀具在曲线上，则F(x，y)=0；若刀具在曲线下方，则F(x，y) <0。

第四章16.程序编制的方法有手动编程和自动编程两种方法。

17.在坐标平面设定中，一般用G17 来设定XY平面，用G19来设定YZ平面。

18.各几何元素间的联结点称为基点。

19.常见的刀库的类型可分为盘式刀库和链式刀库两种。

20.G91 G01 X3.0 Y4.0 F100执行后，刀具移动了5.0mm 。

21. 走刀路线是指加工过程中，刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。

CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种通过计算机控制的数控加工技术，广泛应用于各种加工行业，如机械制造、汽车制造、航空航天等。

它通过预先编写好的程序，控制机床按照特定的路径和速度进行加工，实现高精度、高效率的加工过程。

CNC工作原理主要包括以下几个方面：1. 数控系统：CNC的核心是数控系统，它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括主控板、驱动器、电机等，用于接收和执行指令；软件则是编写加工程序和控制指令的工具，常见的有G代码和M代码。

2. 加工程序：加工程序是CNC加工的指导文件，它包含了加工路径、刀具轨迹、加工速度等信息。

程序员根据零件图纸和加工要求，使用专门的编程软件编写加工程序，并将其上传到数控系统中。

3. 坐标系：CNC机床通常采用直角坐标系（X、Y、Z轴），用于描述工件在加工过程中的位置和运动。

根据加工要求，程序员需要确定坐标系的原点和方向，以及各个轴的正向和反向。

4. 传感器和反馈系统：CNC机床配备了各种传感器，用于实时监测加工过程中的各种参数，如刀具位置、切削力、温度等。

这些传感器将采集到的数据反馈给数控系统，以便实时调整加工参数，保证加工质量和安全。

5. 运动控制：CNC机床通过驱动器和电机控制各个轴的运动。

数控系统根据加工程序中的指令，发送控制信号给驱动器，驱动器再将信号转化为电流或电压，控制电机的转动，从而实现工件在各个轴向的精确运动。

6. 刀具和切削参数：CNC加工过程中，刀具的选择和切削参数的设定对加工质量和效率有重要影响。

根据不同的材料和加工要求，程序员需要选择合适的刀具类型、刀具尺寸和切削速度等参数，并在加工程序中进行相应设置。

7. 编程和操作：CNC加工需要熟练掌握编程和操作技巧。

程序员需要具备良好的数学和几何知识，能够将零件图纸转化为加工程序。

操作人员则需要熟悉数控系统的操作界面和功能，能够正确加载加工程序、调整加工参数，并进行监控和故障排除。

数控复习题一、填空题1.数控技术由机床本体，数控系统，外围技术组成。

2.机床本体由主运动部件、进给运动部件，支承件，辅助装置组成。

3.数控系统由数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置组成。

4.数控技术的发展趋势运行高速化，加工高精化，功能复合化，控制智能化，驱动并联化，交互网络化。

5.半闭环控制带有位置检测装置，带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部，闭环控制带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执行部件上,随时检测执行部件的实际位置。

6.数控程序的编制方法有手工编程_和_自动编程两种。

7.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。

8.Z轴的正方向是刀具远离工件的方向。

9.机床原点是机床坐标系的原点，是机床上的固定点。

10.刀具补偿包括半径补偿和长度补偿。

11.G91 G00 X30.0 Y-20.0 表示刀具快速向X正方向移动30mm,Y负方向移动20 mm 。

12.G代码按功能分模态代码和非模态代码。

13.G代码和M代码统称为工艺指令，是程序的主要组成部分。

14.G90编程时，程序段中的坐标尺寸为绝对值，G91编程时，是程序段中坐标尺寸的增量坐标值。

15.在确定数控机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定其他轴。

16.常用的功能代码有：准备功能G代码和辅助功能M代码，另外还有进给功能F代码，主轴速度功能S代码，刀具功能T代码等。

17.不同的数控系统的程序格式一般都有差异但是程序的结构基本相同。

一个完整的程序由程序名、程序内容、程序结束指令三部分组成。

18.数控加工中心是指具有刀库和自动换刀装置的数控机床，有时甚至还有可以交换的工作台。

19.从外部特征来看，CNC系统是由硬件和软件两大部分组成的。

C装置的硬件结构按电路板的结构特点可分为：大板结构和模块化结构。

C系统的软件由CNC管理软件和 CNC控制软件两部分组成。

C系统的软件分为前后台型结构中断型结构功能模块型软件结构。