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第二章数控系统.pptx

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数控原理与系统PPT演示文稿

数控原理与系统PPT演示文稿

FFH
G
67H
47H 11H EOR 0BH A5H
22H
21
第五节 数控加工程序的预处理
地址 2000H 2001H 2002H 2003H 2004H 2005H 2006H 2007H
表2-6 数控加工程序存储器
内容
地址
内容
地址
内容
10H
2008H
01H
2010H
00H
00H
2009H
12H
25
第五节 数控加工程序的预处理
刀具 A B
图2-7 刀具半径补偿
26
第五节 数控加工程序的预处理
2 刀具长度补偿及刀具半径补偿 具体应用 加工中心：一个重要组成部分就是自动换刀装置，在一次加 工中使用多把长度不同的刀具，需要有刀具长度补偿功能。 轮廓铣削加工：为刀具中心沿所需轨迹运动，需要有刀具半 径补偿功能。 车削加工：可以使用多种刀具，数控系统具备了刀具长度和 刀具半径补偿功能，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸尽量无关， 可大大简化编程。
进给速度控制方法和所采用的插补算法有关 1.开环控制系统--脉冲增量插补方式下进给速度控制
以步进电机作为执行元件的开环数控系统中，各坐标的进 给速度是通过控制向步进电机发出脉冲的频率来实现的，所以 进给速度处理是根据程编的进给速度值来确定脉冲源频率的过
28
第五节 数控加工程序的预处理
三、 进给速度处理（控制）
为什么要控制进给速度
对于任何一个数控机床来说，都要求能够对进给速度进行 控制，它不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且 与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。
按照加工工艺的需要，进给速度的给定一般是将所需的进 给速度用F代码编入程序。对于不同材料的零件，需根据切削速 度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，选择合适的进给速 度。

第二章数控系统及工作原理_图文

第二章数控系统及工作原理_图文

char G0；
//以标志形式存放G指令。
char G1；
char M0；
//以标志形式存放M指令。
char M1；
char T；
//存放本段换刀的刀具号。
char D；
//存放刀具补偿的刀具半径值。
}；
以标志形式存放G指令示例
在系统软件中各程序间的数据交换方式一般都 是通过缓冲区进行的。该缓冲区由若干个数据结构 组成，当前程序段被解释完后便将该段的数据信息 送入缓冲区组中空闲的一个。后续程序（如刀补程 序）从该缓冲区组中获取程序信息进行工作。
• 6.位移与速度检测装置
• 位移检测装置：测量装置按各坐标轴方向安装在 机床的工作台或丝杠上，将机床工作台各坐标轴 的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，供数 控装置与指令值相比较产生误差信号，以控制机 床向消除该误差的方向移动。
• 速度检测装置：将进给速度反馈给进给伺服驱动 单元；将主轴转速反馈给主轴调速驱动单元。
• （7）I/O处理
• I/O处理是指CNC与机床之间电气信号的输入、输出处理 和控制（如换刀、主轴速度换挡、冷却等）。
• （8）显示
• 显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息 等。
• 有些CNC还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
• （9）诊断
• 联机诊断：是指CNC中的自诊断程序融合在各部分，随 时检查不正常的事件。
刀补处理的主要工作：
Y
• 根据G90/G91计算零件轮
廓的终点坐标值。
• 根据R和G41/42，计算本 段刀具中心轨迹的终点 （P’e/P〃e）坐标值。
• 根据本段与前段连接关 系，进行段间连接处理 。
Pe’ G41

第二部分 计算机数控系统.ppt

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

数控系统工作原理简介PPT课件( 66页)

数控系统工作原理简介PPT课件( 66页)

按所用进给伺服系统
开环数控系统 半闭环数控系统 控制系统 闭环数控系统
步进电机
数控装置
伺服马达
数控装置
机床工作台
伺服马达
机床工作台
机床工作台
位置检 测器 位置检测器
按数控系统加工功能
点位控制系统（Positioning Control System）
特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制.在移动过 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床
+Y
F 4F 3Xe154 E=E-1=5-1=4≠0
F4 40 F5 10
+X F5F4Ye431 E=E-1=4-1=3≠0
+X
F 6F 5Ye132 E=E-1=3-1=2≠0
F6 20
+Y
F 7F 6Xe253 E=E-1=2-1=1≠0
•数字积分原理 •数字积分(DDA)直线插补
① 原理
Y
y f (t)
例：右图下，若要使从O点到E点的插补过程进
给脉冲均匀，就必须使分配给x,y方向的单位增
量成正比。设需要在t=10秒内使加工到达终点E，
则每单位时间间隔△t内，x和y的增量分别为
△t
△x’=xe/10=0.7
y
△y’=ye/10=0.4
F i 1 ,i X e Y i X i 1 Y e X e Y i ( X i 1 ) Y e X e Y i X i Y e Y e
即
i 1 F i-Y e F
当偏差值F <0时，刀具从现加工点 (Xi,Yi ) 向Y正向前进一步，到达 新加工点 (Xi,Yi1)则新加工点的偏差值为

《数控系统》课件 (2)

《数控系统》课件 (2)

运动控制算法
它是指对机床各轴线控制规 律的制定与实现，包括各轴 线控制方式、加减速度的控 制方法、空间轨迹生成与运 行控制等方面。
反馈控制原理
数控系统通过电子线性误差 补偿和后置校正，可以大大 提高加工精度和稳定性，其 核心思想是提统的应用案例
数控机床
它是制造业中的一款重要设备， 涵盖数控加工中心、数控车床、 数控铣床和数控磨床等，可以 自动完成复杂零件的加工过程。
数控系统 PPT 课件
本课程将介绍数控系统的定义、应用、原理以及这一技术在制造业中的未来 趋势。通过掌握这些知识，您将更好地理解数控系统在工程设计中的作用和 优势。
数控系统的组成
控制器
它是数控系统的核心，是控制程 序运行和机床运动的关键装置， 通过和其它组成部分配合工作来 完成加工工艺的计算、控制与协 调。
运动控制系统
指的是数控系统中负责执行机床 各轴线运动、位置、速度、加减 速度等控制的电气和机械部件， 包括驱动系统和运动检测系统两 个方面。
人机界面
也称操作者界面，是指进行人机 交互的手段，包括数控装置的控 制键盘、显示屏及控制柜等。
数控系统的基本原理
数控编程
它是指把机床加工工艺要求， 按一定规则和格式译成一段 段数字化控制程序的过程。
人工智能的应用
数控系统的发展方向
例如，在工件架构和加工参数方 面带来的更先进、更高效的决策 支持，例如更好的工艺规划程度， 以及更多的自适应加工。
未来的数控系统将继续发挥数字 化工厂和制造产业的优势，为更 快、更好、更准确的生产提供支 持。
总结
数控系统是一种高科技技术，广泛应用于工业生产制造中，它具有高效、高精、高质、高稳定等优点。通过本 课程，学生可以全面了解数控系统相关知识，将有助于完善自身工程设计技能和成就。

《数控系统概述》课件

《数控系统概述》课件

插补运算的精度和速度直接影响到加 工质量和效率，因此现代数控系统通 常采用高精度的插补算法和优化的计 算方法。
位置控制
位置控制是数控系统的核心功能之一，它负责将插补运算得到的坐标位置转换为机 床的实际运动。
位置控制需要具备高精度和高稳定性的特点，以确保加工质量和精度。
现代数控系统通常采用闭环或半闭环控制方式，通过反馈装置检测机床的实际位置 ，并与目标位置进行比较，实现精确的位置控制。
数控系统的未来发展
未来数控系统将朝着智能化、网络化、复合化、柔性化等方向发展 ，进一步提高加工精度和效率。
数控系统的应用领域
01
02
03
04
机床制造
数控系统广泛应用于机床制造 领域，能够实现高精度、高效
化的加工。ห้องสมุดไป่ตู้
航空航天
数控系统在航空航天领域中用 于制造飞机零部件和发动机等
高精度零件。
汽车制造
数控系统在汽车制造领域中用 于生产汽车零部件，提高生产
常见的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
辅助装置
辅助装置是指数控系统中的一些辅助功能部件，如冷却系 统、排屑装置、防护装置等。
辅助装置是数控系统中不可或缺的部分，能够提高机床的 加工性能和安全性。
03
数控系统的功能
数控编程
数控编程是数控系统的重要功能之一，它允许用户根据加工需求，使用 编程语言（如G代码）编写加工程序，控制机床的运动轨迹和加工过程。
高可靠性
总结词
高可靠性是数控系统未来发展的另一个重要方向，能够保证数控系统的稳定性和持久性。
详细描述
高可靠性数控系统需要具备强大的故障诊断和预防功能，能够在出现故障时及时诊断并修复，减少停 机时间。此外，高可靠性数控系统还需要采用高质量的硬件和软件，确保系统的稳定性和持久性。

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。

第二章数控系统组成原理课件


实时管理软件 依赖硬件部分 （中断和各种处理芯片管理）
外设驱动软件 （图形显示器、键盘和通
信设备的驱动）
数控硬件、各种设备 （数据存储器、各种处理器、驱动和测量电路、图形显示
器、键盘等）
图2.6 数控系统软件体系示意图
➢ 数控系统软件特点
1）多任务性与并行处理
数控系统任务通常分为两类：管理任务和控制任务。管理任 务指系统资源管理和系统各子任务的调度，负责系统的程序管理、 显示、诊断等；控制任务主要完成译码、刀具补偿、速度预处理、 插补运算、位置控制等任务。
➢ 可编程程序控制器（PLC）
主要作用是接收数控装置输出的主运动变速、刀具选择 交换、辅助装置动作等指令信号，经必要的编译、逻辑判断、 功率放大后直接驱动相应的电器、液压、气动和机械部件， 以完成指令所规定的动作，此外还有行程开关和监控检测等 开关信号也要经过PLC送到数控装置进行处理。
将PLC装在数控装置以外，称为独立式PLC；将PLC与 数控装置合为一体，称为内装型PLC。
三个CPU之间各有512个字节的公共存储器用于交换信息。
3）分布结构系统
系统有两个或两个以上的带有CPU的功能模块，每个功能 模块有自己独立的运行环境(系统总线、存储器、操作系统等)， 功能模块间采用松耦合，即在空间上可以较为分散，各模块间 采用通信方式交换信息。
早期的计算机数控系统都是单机系统，到了20世纪80年代 中期，市场上已有多机系统的产品了，其中绝大部分是主从结 构的系统。目前多主结构和分布结构的系统由于结构较复杂， 操作系统的设计较困难，加之主从结构系统能满足数控加工的 大多数要求，故这两种结构的CNC系统较少。
多机系统是指整个CNC系统中有两个或两个以上的CPU， 也就是系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据这些CPU 间的相互关系的不同又可将其分为：主从结构系统，多主结构 系统和分布式结构系统。

第2章 数控系统及工作原理


一
象
Y
N
F0?
限
直
进给一步+x
进给一步+y
线 插
Fye F
Fxe F
补
流
1
程
N
图
0?
Y
结束
四个象限的直线插补
y
L2
L1
用L1、L2、L3、L4分别表示第Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限的直线。
x
L3
L4
y
L2
F靠偏近0差Y大轴于F区零域0
L1
F<0
F<0
靠近X轴区域 偏差小于零
进给沿着Y轴
Fi1 Fi2Yi 1
Ye Yi1 0
跨象限圆弧
圆弧过象限，即Байду номын сангаас 弧的起点和终点不 在同一象限内
y
B C
A
将圆弧AC分成两段圆X弧
若坐标采用绝对值进行插补运AB 和BC，到X＝0时，
算，应先进行过象限判断，当进行处理，对应调用
X＝0或Y＝0时过象限
SR2和SR1的插补程序
• 试用逐点比较法对下列直线和圆弧进 行插补，并画出实际运动轨迹。
偏差计算
终点判别
+X
Xi1 Xi 1
Fi1 Fi 2X i1
Xe Xi1 0
-X
Xi1 Xi 1
Fi1 Fi 2X i1
Xe Xi1 0
+Y
Yi1 Yi 1
Fi1 Fi2Yi 1
Ye Yi1 0
-Y
Yi1 Yi 1
xi2 yi2 2yi 1 R2
E
Fi 2yi 1
Pi1(xi,yi1)

课题二 数控机床的数控系统精品PPT课件


CNC系统
课题二 数控机床的数控系统
（2） CNC系统软件的功能结构
从本质特征来看，CNC系统软件是具有实时性和多 任务性的专用操作系统，从功能特征来看，该操作 系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它 是CNC系统活的灵魂。其结构框图如图2-4所示。
课题二 数控机床的数控系统
图2-4 CNC系统软件系统功能框图
课题二 数控机床的数控系统
课题二 数控机床的数控系统
数控装置
课题二 数控机床的数控系统
伺服系统
课题二 数控机床的数控系统
图2-1计算机数控系统的组成
课题二 数控机床的数控系统
(一) 计算机数控装置
C装置的组成
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（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。
测量范围的量程：传感器的测量范围要满足系统的要求，并留有 余地。
其他指标：对测量装置还要求工作可靠、抗干扰性强、使用维护 方便、成本低等
课题二 数控机床的数控系统
3.常用的位置检测装置：
（1）旋转变压器：旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种 小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步电动机相似，由定 子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器 的副边。激磁电压接到定子绕组上，激磁频率通常为400H、 500H、1000H、3000H、5000H，其结构简单、动作灵敏，对环 境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工 作可靠。
数控加工程序
图2-5 CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
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3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）共享总线结构 （2）共享存储器结构
2.3.1 CNC系统软件结构与分类
一、CNC系统软硬件组合类型
1．不用软件插补器，插补完全由硬件完成的 CNC系统；
2．由软件插补器完成粗插补，由硬件插补器 完成精插补的CNC系统；
3．带有完全用软件实施的插补器的CNC系统。
(2-1)
直线OE 为给定轨迹，P（X，Y）为动点坐标，动点与直线的位置关 系有三种情况：动点在直线上方、直线上、直线下方。
（1） 若P1点在直线上方，则有：
XeY－XYe>0
（2） 若P点在直线上，则有 ：
XeY－XYe＝0
（3）若P2点在直线下方，则有 ：
2.4 数控插补原理
2.4.1 数控插补原理 1．插补的概念 在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点
坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工 运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些 信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把 这个过程称为“插补”。
2.插补分类
1）基准脉冲插补 2）数据采样插补
（1）采用软/硬件结合的两级插补方案。 （2）采用多CPU的分布式处理方案。 （3）采用单台高性能微型计算机方案。
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。
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
二、CNC装置软件结构的特点
1．多任务并行处理 (1) CNC系统的多任务性 (2) 并行处理
2．实时中断处理 （1）实时性 （2） CNC装置的中断类型 （3） CNC装置中断结构模式
2.3.2 CNC系统软件的功能特点
CNC系统软件的功能 1、输入 2、译码 3、预计算 4、插补计算 5、输出 6、管理与诊断软件
（一）逐点比较法直线插补
1．偏差计算公式 偏差计算是逐点比较法关键的一步。下面
以第Ⅰ象限直线为例导出其偏差计算公式。
图2-33直线插补过程
如图2-33所示动点与直线位置关系。第一象限直线OE，起点O为坐标原 点，用户编程时，给出直线的终点坐标E（Xe，Ye），直线方程为
Xe Y－ Ye X ＝0
从 CNC 系统使用的微机及结构来分， CNC 系统 的硬件结构一般分为单一微处理器和多微处理器结构 两大类。
2.2 CNC系统硬件
2.2.2 CNC系统中的微处理器 1．单微处理器系统的组成和特点
单微处理器系统的CNC装置的特点是整个CNC装置中只有一 个CPU，通过该CPU来集中管理和控制整个系统的资源（包括 存储器、总线），并通过分时处理的方法，实现各种数控功能。 有些CNC装置中，虽然有两个或两个以上的CPU，但只有一个 CPU对系统的资源拥有控制权和使用权，该CPU称为主CPU， 其它CPU（称为从CPU）无权控制和使用系统资源，只能接受 主CPU的控制命令和数据，或向主CPU发请求信号以获取所需 要的数据，从而完成某一辅助功能，该结构称为主从结构，也可 归为单机结构。
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 CNC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
2.1.1 CNC装置的结构
C系统及CNC装置 1） CNC装置 2）输入输出装置 3）主轴驱动和进给伺服系统
2.1.1 CNC装置的结构
2.1.1 CNC装置的结构
• C装置的功能
1）控制功能 2）准备功能 3）插补功能和固定循环功能 4）进给功能、进给速度的控制功能 5）主轴功能 6）辅助功能 7）刀具管理功能 8）补偿功能 9）人机对话功能 10）自诊断功能 11）通讯功能
2.4.2 数控插补方法 （逐点.积分.采样）
一、逐点比较插补法 所谓逐点比较插补法，就是机床每走到一个坐标
位置，都要和给定的轨迹上的坐标值比较一次，看实 际加工点在给定轨迹的什么位置，判断其偏差，然后 决定下一步的走向，如果加工点走到图形外面去了， 那么下一步就要向图形里面走；如果加工点在图形里 面，那么下一步就要向图形外面走，以缩小偏差。逐 点比较法是以阶梯折线来逼近直线和圆弧的。最大偏 差不超过一个脉冲当量，因此，只要把脉冲当量控制 的足够小，就能达到加工精度控制系统。数控 机床的任务是依照操作者的意愿完成所要加工 零件。操作者根据被加工零件的尺寸要求、外 形要求、表面指令要求编制零件加工程序。
CNC在工作过程中完成以下的任务
1.加工程序的输入 2.数据的译码和计算 3.刀具补偿计算 4.插补计算 5.位置控制处理
3．存储器
图 2-6 半导体存储器的分类
4．I/O接口（输入/输出接口）
二、多微处理器系统的组成
多微处理器系统的CNC装置中有两个或两个 以上带CPU的功能部件可对系统资源（存储器、 总线）有控制权和使用权。它们又分为多主结 构和分布式结构。多主结构是指带CPU的功能 部件之间采用紧耦合方式联结，有集中的操作 系统用总线仲裁器解决总线争用通过公共存储 器交换系统信息。