計算機數(shù)控裝置

1、第第三三章章計計算算機機數(shù)數(shù)控控裝裝置置下午5時52分2005年4月20日星期三數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術計算機數(shù)控裝置下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術第三章 計算機數(shù)控裝置本章主要內容：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術了解下面內容：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 從自動控制的角度來看，cnc系統(tǒng)是一種位置（軌跡）控制系統(tǒng)，其本質上是以多執(zhí)行部件(各運動軸)的位移量為控制對象并使其協(xié)調運動的自動控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)。 從外部特征來看，cnc系統(tǒng)是由硬件（

2、通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術計 算 機 基 本 系 統(tǒng)計 算 機 基 本 系 統(tǒng)設備層設備層設備支持層設備支持層接 口人機控制運動控制pmc其他i/o其他設備計算機系統(tǒng)顯示設備輸入/出設備機 床機器人測量機 .下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術操作系統(tǒng)管理軟件控制軟件零件程序管理顯示處理人機交互交互位置控制輸入輸出管理插補運算故障診斷處理速度處理機床輸入輸出編譯處理主軸控制刀具半徑補償.圖 3-2 cnc 軟件系統(tǒng)功能框圖

3、下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術圖圖3-3 cnc系統(tǒng)平臺系統(tǒng)平臺硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件應用軟件應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 接接口口被控設備被控設備 機機 床床 機器人機器人 測量機測量機 .下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l數(shù)控系統(tǒng)加工零件的過程：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術b. cnc裝置對輸入程序的加工和處理過程下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術

4、數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術b.b.數(shù)控功能豐富數(shù)控功能豐富下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術c.c. 可靠性高可靠性高下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術d.d. 使用維護方便使用維護方便下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術e.e. 易于實現(xiàn)機電一體化易于實現(xiàn)機電一體化下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術lcnc裝置的功能是指滿足用戶操作和機床控制要求的方法和手段。數(shù)控裝置的功能包括基本功能和選擇功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l控制功能控制

5、功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l準備功能（準備功能（g g功能）功能）下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l插補功能和固定循環(huán)功能插補功能和固定循環(huán)功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l進給功能進給功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l主軸功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 輔助功能（輔助功能（m m功能）功能）p用于機床輔助操作的功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l刀具管理功能刀具管理功能下午5時52分數(shù)控技

6、術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l補償功能補償功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l人機對話功能人機對話功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l自診斷功能自診斷功能lcnc自動實現(xiàn)故障預報和故障定位的功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l通訊功能通訊功能lcnc與外界進行信息和數(shù)據(jù)交換的功能下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l主要內容下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 cnc裝置從它的硬件組成結構來看，若按其中含有cpu的多少來分，可分為下面

7、幾類:下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術: 整個cnc裝置只有一個cpu，它集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種nc功能。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術: cnc裝置中有兩個或兩個以上的cpu，即系統(tǒng)中的某些功能模塊自身也帶有cpu，根據(jù)部件間的相互關系又可將其分為：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術cnc裝置是按模塊化設計的方法構造的：將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干種具有獨立功能的單元模塊,并配上相應的驅動軟件。系統(tǒng)設計時按功能的要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控制單元母板上，即可組成一

8、個完整的控制系統(tǒng)的方法。其中單元母板一般為總線結構的無源母板，它提供模塊間互聯(lián)的信號通路。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術優(yōu)點：n實現(xiàn)cnc系統(tǒng)模塊化設計的條件是總線(bus)標準化。n采用模塊化結構時，cnc系統(tǒng)設計工作則可歸結為功能模塊的合理選用。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術i/o設備計算機主板顯 示 卡功能模板m功能模板1電 子 盤多功能卡位置控制板n位置控制板1plc模塊主軸控制模板機床i/o控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅動1功能驅動m系 統(tǒng) 總 線（bus）標準pc計算機cnc裝置cnc系統(tǒng) 下午5時52分數(shù)

9、控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1. 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術：對輸入到cnc裝置中的種種數(shù)據(jù)、信息(零件加工程序，各種i/o信息等)進行相應的算術和邏輯運算。并根據(jù)其處理結果，向各功能模塊發(fā)出控制命令，傳送數(shù)據(jù)，使用戶的指令得以執(zhí)行。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 系統(tǒng)總線(母板)：由一組傳送數(shù)字信息的物理導線組成，它是計算機系統(tǒng)內部進行數(shù)據(jù)或信息交換的通道：數(shù)據(jù)總線地址總線：控制總線：q 工業(yè)用pc機的總線母板是獨立的無源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。其規(guī)格有6槽、8槽

10、、12槽、14槽等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 在cnc裝置中，crt顯示是一個非常重要的功能，它給用戶提供了一個直觀的操作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應其操作過程。q 顯示卡是一個通用性很強的模塊。它不僅隨時可以在市場上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無需用戶自己開發(fā)。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 輸入輸入/ /出模塊出模塊( (多功能卡多功能卡) )下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 以上三部分，再配上鍵盤、電源、機箱，

11、實際上是一部通用的微型計算機系統(tǒng)，它是cnc裝置的核心，從某種意義上講， cnc裝置的檔次和性能是由它決定的。因此，cnc裝置中計算機系統(tǒng)的合理選用是至關重要的。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 電子盤電子盤( (存儲模塊存儲模塊) )下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 計算機領域所用存儲器件有三類：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 電子存儲器件一般用作內存儲器，其價格高于前兩類。若按其讀寫性能來看，它又可分為三類下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 在cnc裝置中，常采用電

12、子存儲器件作為外存儲器，主要是考慮到cnc裝置的工作環(huán)境有可能受到電磁干擾，磁性器件的可靠性低，而電子存儲器件的抗電磁干擾能力相對來講要強一些。q 因電子器件組成的存儲單元是按磁盤的管理方式進行的，故稱其為。q 電子盤的規(guī)格有：1.44mb、2.88mb、6mb、12mb等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q ：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q pmc模塊實現(xiàn)方式有以幾種：系 統(tǒng) 總 線數(shù) 字 接 口光電隔離

13、器件a/dd/a轉換調理電路功率放大傳 感 元 件功 率 放 大光電隔離器件計 數(shù) 器計數(shù)脈沖濾波、倍頻整形pmc模塊硬件邏輯框圖開關量轉換脈沖量轉換模擬量轉換下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術plc（programmable logic controller）控制：它是目前cnc系統(tǒng)用得最廣泛的方式。電 源 模 塊通信功能人 機 接 口編程調試和試驗功能至傳感器和執(zhí)行器的接口功能應用程序的執(zhí)行操作系統(tǒng)功能應用程序存儲數(shù) 據(jù) 存 儲信號處理功能操作者應用程序設計人員機器/過程plc系統(tǒng)的基本結構外部供電外部設備下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)

14、控技術qcnc機床用的plc一般分為兩類：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 華中型數(shù)控系統(tǒng)是我國為數(shù)不多具有自主版權的高性能數(shù)控系統(tǒng)之一。它以通用的工業(yè)pc機（ipc）為基礎，采用開放式的體系結構，從而使華中型數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和質量得到了保證。它適合多坐標(2-5)數(shù)控鏜銑床和加工中心，在增加相應的軟件模塊后，也可適應于其它類型的數(shù)控機床(數(shù)控磨床、車床、齒輪加工機床等)以及特種加工機床（激光加工機、線切割機等）。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)

15、控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術all-in-one cpu卡顯 示 卡位置控制板n位置控制板1電 子 盤速度控制單元1速度控制單元n無 源 母 板（系 統(tǒng) 總 線 bus)標準pc計算機cnc裝置光隔i/o板機床開關量i/o按鈕站、狀態(tài)燈nc鍵盤cnc系統(tǒng)多功能板主軸控制模板主軸編碼器手搖脈沖發(fā)生器定制功能接口網(wǎng)絡卡com2串口華中型數(shù)控系統(tǒng)硬件結構圖下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術all-in-one cpu卡顯 示 卡電 子 盤數(shù)字交流伺服單元1數(shù)字交流伺服單元4無 源 母 板（系 統(tǒng) 總 線 bus)標準pc計算機cnc裝置光隔i/o板機床開關量i/

16、o按鈕站、狀態(tài)燈nc鍵盤cnc系統(tǒng)多功能板主軸控制?？熘鬏S編碼器手搖脈沖發(fā)生器定制功能接口網(wǎng)絡卡com2串口華中型數(shù)控系統(tǒng)硬件結構圖四串口通信板下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術打印機接口計算機主板顯 示 卡多功能板步進電機單元1步進電機單元8系 統(tǒng) 總 線 （bus)標準pc計算機機床開關量i/o操作面板主軸編碼器手搖脈沖發(fā)生器控制面板定制功能接口網(wǎng)絡卡多功能nc接口板光隔i/o接口軟/硬盤驅動器控制柜華中型教學數(shù)控系統(tǒng)硬件結構圖下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 多主cpu結構中，有兩個或兩個以上的cpu部件，部件之間采用緊耦合，有集

17、中的操作系統(tǒng)，通過總線仲裁器(由硬件和軟件組成)來解決總線爭用問題，通過公共存儲器來進行信息交換。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術fanuc bus操作面板圖形顯示模塊(cpu)通訊模塊(cpu)自動編程模塊(cpu)主存儲器模塊插補模塊(cpu)plc模塊(cpu)位置控制模塊(cpu)主軸控制模塊crt/mdii/o單元伺服驅動單元主軸單元fanuc 15系統(tǒng)硬件結構下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術結構簡單、

18、系統(tǒng)組配靈活、成本相對較低、可靠性高下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術顯示cpu鍵盤中央cpu插補cpu串口和收發(fā)器ctrc并 行 接 口反饋脈沖和處理epromepromram/eprom512 ramram 512 字符發(fā)生器crt模擬量輸出機床接口反饋信號收發(fā)器xyzcw共享存儲器結構cnc系統(tǒng)硬件結構下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 由于多端口存儲器設計較復雜，而且對兩個以上的主由于多端口存儲器設計較復雜，而且對兩個以上的主模塊，會因爭用存儲器可能造成存儲器傳輸信息的阻塞，模塊，會因爭用存儲器可能造成存儲器傳輸信息的阻塞，所以這

19、種結構一般采用雙端口存儲器（雙端口所以這種結構一般采用雙端口存儲器（雙端口ramram）。）。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 cnc系統(tǒng)軟件是一個典型而又復雜的實時系統(tǒng)。本節(jié)將首先介紹系統(tǒng)軟硬件界面的關系，然后從系統(tǒng)內數(shù)據(jù)流的角度來分析cnc裝置的數(shù)據(jù)轉換過程，并從多任務性和實時性的角度來分析cnc系統(tǒng)軟件的結構特點，最后介紹一個典型cnc裝置系統(tǒng)軟件的結構。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1. 軟件與硬件在實現(xiàn)各種功能的特點和關系下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術3. 軟件、硬件實現(xiàn)功能的分配就是軟件硬

20、件功能界面劃分。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術5.數(shù)控系統(tǒng)功能界面的幾種劃分：輸 入預處理位置檢測插補運算位置控制速度控制伺服電機程序硬件硬件硬件硬件硬件軟件軟件軟件軟件 軟件和硬件的功能界面 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 cnc裝置系統(tǒng)軟件的主要任務：如何將由零件加工程序表達的加工信息，變換成各進給軸的位移指令、主軸轉速指令和輔助動作指令，控制加工設備的軌跡運動和邏輯動作，加工出符合要求的零件。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術加工程序譯 碼譯碼緩沖區(qū)刀補處理刀補緩沖區(qū)速度預處理插補緩沖區(qū)插補處理運

21、行緩沖區(qū)伺服驅動位控處理位置反饋plc控制 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 數(shù)據(jù)結構示例：數(shù)據(jù)結構示例： struct prog_bufferstruct prog_buffer char buf_state； /緩沖區(qū)狀態(tài)，0 空；1 準備好。 int block_num； /以bcd碼的形式存放本程序段號。 double coor20；/存放尺寸指令的數(shù)值（m）。 int f,s； /f（mm/min）s（r/min）。 char g0； /以標志形式存放g指令。 char g1； char m

22、0； /以標志形式存放m指令。 char m1； char t； /存放本段換刀的刀具號。 char d； /存放刀具補償?shù)牡毒甙霃街怠?；下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0g00 0：無該指令；1：有該指令g01 0：無該指令；1：有該指令g02 0：無該指令；1：有該指令g03 0：無該指令；1：有該指令g90/g91 0：g90；1：g91g06 0：無該指令；1：有該指令00：g40；11：g4001：g41；10；g42 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術在系統(tǒng)軟件中各程序間的數(shù)據(jù)交

23、換方式一般都是通過緩沖區(qū)進行的。該緩沖區(qū)由若干個數(shù)據(jù)結構組成，當前程序段被解釋完后便將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一個。后續(xù)程序（如刀補程序）從該緩沖區(qū)組中獲取程序信息進行工作。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 - char buf_state； 0 0：( (開始開始) )；1 1（；）（；） int block_num； 0606（n06n06） double coor20； coor1=200000coor1=200000；（；（x200x200） coor2=300000 coor2=300000；（；（y300y300） int f,s； f=20

24、0f=200；（；（f200f200） char g0； d5=0d5=0；（；（g90g90） d6,d7=0,1d6,d7=0,1（g41g41） d1=1d1=1；（；（g01g01） char d； d=11d=11（d11d11） ；下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 刀補處理的主要工作：pe（200，300）xrp0（72，48）pe”peg41g42y下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 主要功能是根據(jù)加工程序給定的進給速度，計算在每個插補周期內的合成移動量，供插補程序使用。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技

25、術數(shù)控技術 速度處理程序主要完成以下幾步計算：l下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 f（）+-+插補輸出x1y1指令位置x1新y1新跟隨誤差x3y3實際位置x2新y2新反饋位置增量x2、y2x1舊y1舊x2舊y2舊速度指令vx、vy位置控制轉換流程下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 位置控制完成以下幾步計算：q計算新的位置指令坐標值： x1新= x1舊+x1；y1新= y1舊 +y1；q計算新的位置實際坐標值： x2新= x2舊+x2；y2新= y2舊 +y2q計算跟隨誤差(

26、指令位置值 實際位置值)： x3= x1新- x2新； y3= y1新- y2新； q計算速度指令值： vx=f（x3）； vy=f（y3）下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 f( )是位置環(huán)的調節(jié)控制算法，具體的算法視具體系統(tǒng)而定。這一步在有些系統(tǒng)中是采用硬件來實現(xiàn)的。vx、vy送給伺服驅動單元，控制電機運行，實現(xiàn)cnc裝置的軌跡控制下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術cnc系統(tǒng)是典型的實時控制系統(tǒng)。cnc裝置的系統(tǒng)軟件則可看成是一個專用實時操作系統(tǒng)。由于其應用領域是工業(yè)控制領域（多任務性、實時性），因此，分析和了解這些要求是至關重要的，

27、因為它既是系統(tǒng)設計和將來軟件測試的重要依據(jù)，也是確定系統(tǒng)功能和性能指標的過程。同時，這些要求也應是cnc系統(tǒng)軟件的特點。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1. 多任務性與并行處理技術q cnc控制要求的多任務性 任務定義： 可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程。可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程。 cnc的功能則可定義為cnc的任務： 顯示、譯碼、刀補、速度處理、插補處理、位置控制、顯示、譯碼、刀補、速度處理、插補處理、位置控制、 cnc系統(tǒng)的任務要求并行處理：為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的時序配合時序配合要求，要

28、求，cnccnc系統(tǒng)的任務必須采用并行處理，而不能逐一處理。系統(tǒng)的任務必須采用并行處理，而不能逐一處理。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 基于并行處理的多任務調度技術 并行處理定義：系統(tǒng)在系統(tǒng)在同一時間間隔同一時間間隔或或同一時刻同一時刻內完成兩個或兩個以上任務內完成兩個或兩個以上任務處理的方法。處理的方法。 采用并行處理技術的目的： 合理使用和調配合理使用和調配cnccnc系統(tǒng)的資源系統(tǒng)的資源 提高提高cnccnc系統(tǒng)的處理速度。系統(tǒng)的處理速度。 并行處理的實現(xiàn)方式： 資源分時共享資源分時共享 并發(fā)處理（例如：流水處理）并發(fā)處理（例如：流水處理） 這些實現(xiàn)方式

29、與cnc系統(tǒng)的硬件結構密切相關。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 資源分時共享（對單一資源的系統(tǒng)）在單cpu結構的cnc系統(tǒng)中，可采用“資源分時共享”并行處理技術。資源分時共享在規(guī)定的時間長度（時間片）內，根據(jù)各任務實時性的要求，規(guī)定它們占用cpu的時間，使它們分時共享系統(tǒng)的資源?！百Y源分時共享”的技術關鍵： 其一：各任務的優(yōu)先級分配問題。 其二：各任務占用cpu的時間長度，即 時間片的分配問題。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術譯碼刀補i/o顯示初始化位置控制插補運算背景程序4ms8ms16ms中斷級別高中斷級別低資源（cpu）分時

30、共享圖 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術0ms 4ms 8ms 12ms 16ms位置控制插補運算背景程序各任務占用時間示意圖 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 資源分時共享技術的特征 在任何一個時刻只有一個任務占用cpu； 在一個時間片（如8ms或16ms）內，cpu并行地執(zhí)行了兩個或兩個以上的任務。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 并發(fā)處理和流水處理（對多資源的系統(tǒng)） 在多cpu結構的cnc系統(tǒng)中，根據(jù)各任務之間的關聯(lián)程度，可采用以下兩種并行處理技術：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)

31、控技術數(shù)控技術 流水處理技術的涵義 流水處理技術是利用重復的資源（cpu），將一個大的任務分成若干個子任務(任務的分法與資源重復的多少有關)，這些小任務是彼此關系的，然后按一定的順序安排每個資源執(zhí)行一個任務，就象在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術流水處理技術示意圖 時間t+tt空間111333222輸出輸出輸出cpu1cpu2cpu3并行處理1231232tt空間時間順序處理輸出輸出cpu1下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 并發(fā)處理和流水處理的特征在任何時刻（流水處理除開始和結束外）均有兩

32、個或兩個以上的任務在并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)處理和流水處理的關鍵是時間重疊，是以資源重復的代價換得時間上的重疊，或者說以空間復雜性的代價換得時間上的快速性。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 實時性和優(yōu)先搶占調度機制q 實時性任務的定義和分類下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 強實時性任務下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 弱實時性任務顯示顯示等。等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 搶占式優(yōu)先調度機制 多任務系統(tǒng)的任務調度方法：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)

33、控技術q 搶占式優(yōu)先調度機制功能搶占方式搶占方式：在在cpucpu正在執(zhí)行某任務時，若另一優(yōu)先級正在執(zhí)行某任務時，若另一優(yōu)先級更高的任務請求執(zhí)行，更高的任務請求執(zhí)行，cpucpu將立即終止正將立即終止正在執(zhí)行的任務，轉而響應優(yōu)先級高任務的在執(zhí)行的任務，轉而響應優(yōu)先級高任務的請求請求優(yōu)先調度：優(yōu)先調度：在在cpucpu空閑時，當同時有多個任務請求執(zhí)空閑時，當同時有多個任務請求執(zhí)行時，優(yōu)先級高的任務將優(yōu)先得到滿足。行時，優(yōu)先級高的任務將優(yōu)先得到滿足。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 搶占式優(yōu)先調度機制的實現(xiàn)方式 硬件主要提供支持中斷功能的芯片和電路，如中斷管理芯片（

34、8259或功能相同的芯片），定時器計數(shù)器（8253、8254等）等。 軟件主要完成對硬件芯片的初始化、任務優(yōu)先級的定義、任務切換（斷點的保護于恢復、中斷向量的保存與恢復等）等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q cnc系統(tǒng)中采用的任務調度機制搶占式優(yōu)先調度；時間片輪換調度；非搶占式優(yōu)先調度。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 ：指系統(tǒng)軟件的組織管理方式，即系統(tǒng)任務的劃分方式、任務調度機制、任務間的信息交換機制以及系統(tǒng)集成方法等。：組織和協(xié)調各個任務的執(zhí)行，使之滿足一定的時序配合要求和邏輯關系，以滿足cnc系統(tǒng)的各種控制要求。下午5時52

35、分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1. 前后臺型結構模式 該模式將cnc系統(tǒng)軟件劃分成兩部分： 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術前后臺程序運行關系圖 前臺程序故障處理位置控制插補運算后臺程序譯 碼刀補處理速度預處理輸入/輸出顯示中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 前后臺型結構模式的特點 任務調度機制: 。前臺程序的調度是優(yōu)先搶占式的；前臺和后臺程序內部各子任務采用的是順序調度。 信息交換前臺和后臺程序之間以及內部各子任務之間的。在前臺和后臺程序內無優(yōu)先級等級、 也無搶占機制。 該結構僅適用于控制功能較

36、簡單的系統(tǒng)。早期的cnc系統(tǒng)大都采用這種結構。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術2.中斷型結構模式 這種結構是將除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各個任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，然后由中斷管理系統(tǒng)（由硬件和軟件組成）對各級中斷服務程序實施調度管理。整個軟件就是一個大的中斷管理系統(tǒng)。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術中斷型軟件系統(tǒng)結構圖 初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件 + 軟件）0級中斷服務程序 級中斷服務程序 級中斷服務程序級中斷服務程序1n2 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q中斷型結構模式的

37、特點任務調度機制：。信息交換：。由于中斷級別較多（最多可達8級），強實時性任務可安排在優(yōu)先級較高的中斷服務程序中。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術3. 基于實時操作系統(tǒng)的結構模式 實時操作系統(tǒng)（real time operating system rtos）是操作系統(tǒng)的一個重要分支，它除了具有通用操作系統(tǒng)的功能外， 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術基于實時操作系統(tǒng)軟件結構圖 rtos模塊（任務）1模塊（任務）2模塊（任務） 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 基于實時操作系統(tǒng)的結構模式的優(yōu)點 弱化功能模

38、塊間的耦合關系 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 系統(tǒng)的開放性和可維護性好 從本質上講，前述結構模式采用的是單一流程加中斷控制的機制，一旦開發(fā)完畢，系統(tǒng)將是的完全封閉（對系統(tǒng)的開發(fā)者也是如此），若想對系統(tǒng)進行功能擴充和修改將是困難的。 在本模式中，系統(tǒng)功能的擴充或修改，只須將編寫好的任務模塊（模塊程序加上任務控制塊（tcb），掛到實時操作系統(tǒng)上（按要求進行編譯）即可。因而，采用該模式開發(fā)的cnc系統(tǒng)具有良好的開放性和可維護性。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 減少系統(tǒng)開發(fā)的工作量 在cnc系統(tǒng)軟件開發(fā)中，系統(tǒng)內核（任務管理、調度、通

39、信機制）的設計開發(fā)的往往是很復雜的，而且工作量也相當大。當以現(xiàn)有的實時操作系統(tǒng)為內核時，即可大大減少系統(tǒng)的開發(fā)工作量和開發(fā)周期。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 基于實時操作系統(tǒng)開發(fā)cnc系統(tǒng)的方法在商品化的實時操作系統(tǒng)下開發(fā)cnc系統(tǒng)，國外有些著名cnc系統(tǒng)廠家采用了這種方式。將通用pc機操作系統(tǒng)（dos、windows）擴充擴展成實時操作系統(tǒng)，然后在此基礎上開發(fā)cnc系統(tǒng)軟件。目前國內有些cnc系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家就是采用的這種方法。該法的優(yōu)點在于dos windows是得到普遍應用的操作系統(tǒng)，擴充擴展相對較容易，有利于形成具有我國自主版權的數(shù)控軟件，這是一種適

40、合我國國情的好方法。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 華中i型數(shù)控系統(tǒng)軟件的實時操作環(huán)境是在上擴充擴展而成的。以該環(huán)境為內核，實現(xiàn)了一個開放式的數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺，它能提供方便的二次開發(fā)環(huán)境，使之能靈活地組配不同類型的數(shù)控系統(tǒng)和擴充系統(tǒng)的功能。因而，這種結構具有良好的開放性和可維護性。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 編輯程序參數(shù)設置解釋程序plc管理mdi故障顯示過程控制軟件ncbiosrtmms-dos位置控制i/o控制plc控制低層軟件過程層軟件nabase下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 華中型數(shù)

41、控系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件由兩部分組成：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術圖中虛線以下的部分：編輯程序參數(shù)設置解釋程序plc管理mdi故障顯示過程控制軟件ncbiosrtmms-dos位置控制i/o控制plc控制低層軟件過程層軟件nabase下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術虛線以上部分。編輯程序參數(shù)設置解釋程序plc管理mdi故障顯示過程控制軟件ncbiosrtmms-dos位置控制i/o控制plc控制低層軟件過程層軟件nabase下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術2. q 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技

42、術數(shù)控技術數(shù)控技術調度核心結構及其多任務調度圖 刀 補運 算譯 碼解 釋動 態(tài)顯 示人 機界 面plc功 能數(shù) 據(jù)采 集插 補運 算位 置控 制時鐘中斷服務程序任 務調度程序調度核心下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術調度核心程序框圖保護現(xiàn)場保護協(xié)處理器數(shù)據(jù)各定時任務計時轉向調度程序中斷服務程序框圖設置堆棧是否掛起過?調度程序框圖取就緒隊列讀任務狀態(tài)恢復斷點進入任務取隊列中下一任務ny下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術任務的劃分及優(yōu)先級的確定 華中i型將任務劃分為8個，優(yōu)先級從高到低排列為：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控

43、技術數(shù)控技術q設備驅動程序滿足不同的控制對象（加工中心、銑床、車床、磨床等）不同硬件配置對不同驅動程序的要求。實現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。在配置系統(tǒng)時，將所有的硬件模塊的驅動程序都在ncbios的（類似于dos的config.sys文件）中說明。系統(tǒng)在運行時，ncbios根據(jù)ncbios.cfg的預先的設置，調入對應模塊的驅動程序，建立相應的接口通道。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q位置控制 位置控制是ncbios的一個固定程序，其主要功能是接受插補運算程序送來的位置控制指令，經(jīng)進行螺距誤差補償、傳動間隙補償、極限位置判別等處理后，輸出速度指令值給位置控制模塊。下午5時5

44、2分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 插補器 華中i型為數(shù)控系統(tǒng)多通道（最多可達4通道）數(shù)控系統(tǒng)，每個通道有一個插補器，相應就創(chuàng)建一個插補任務。該任務主要完成以下工作：直線、圓弧、螺紋、攻絲以及微小直線段（供自由曲線和自由曲面加工用）等的插補運算。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 plc調度的主要任務是：故障報警處理、mst處理、急停和復位處理、虛擬軸驅動處理、刀具壽命管理、操作面板開關處理、指示燈及突發(fā)事件處理等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 數(shù)據(jù)

45、通訊區(qū) 上層軟件通過數(shù)據(jù)區(qū)觀察系統(tǒng)的狀態(tài)，包括坐標軸狀態(tài)（軸位置、跟隨誤差、運動速度）、輸入/輸出狀態(tài)、plc內部狀態(tài)等。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l主要內容下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 穩(wěn)定性指標下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 插補精度指標插補精度：插補輪廓與給定輪廓的符合程度，它可用插補誤差來評價。插補誤差分類：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術采用逼近誤差和計算誤差較小的插補算法；采用優(yōu)化的小數(shù)

46、圓整法，如：逢奇（偶）四舍五入法、小數(shù)累進法等。一般要求上述三誤差的綜合效應小于系統(tǒng)的最小運動指令或脈沖當量。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 合成速度的均勻性指標合成速度的均勻性：插補運算輸出的各軸進給率，經(jīng)運動合成的實際速度（）與給定的進給速度（）的符合程度。速度不均勻性系數(shù)：合成速度均勻性系數(shù)應滿足： max 1 % %100*fffr下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 插補算法要盡可能簡單，要便于編程 因為插補運算是實時性很強的運算，若算法太復雜，計算機的每次插補運算的時間必然加長，從而限制進給速度指標和精度指標的提高。下午

47、5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術。因而進給速度指標難以提高，當脈沖當量為10m時，采用該插補算法所能獲得最高進給速度是3-4 m/min。，通常僅用加法和移位運算方法就可完成插補。因此它比較容易用硬件來實現(xiàn)，而且，用硬件實現(xiàn)這類運算的速度很快的。但是也有用軟件來完成這類算法的。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術這類插補算法有：逐點比較法；最小偏差法；數(shù)字積分法；目標點跟蹤法；單步追綜法等它們主要用早期的采用步進電機驅動的數(shù)控系統(tǒng)。由于此算法的速度指標和精度指標都難以滿足現(xiàn)在零件加

48、工的要求，現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)已很少采用這類算法了。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術達 10m/min以上）。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)字增量插補的實現(xiàn)算法較脈沖增量插補復雜，它對計算機的運算速度有一定的要求，不過現(xiàn)在的計算機均能滿足要求。 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 逐點比較法是這類算法最典型的代表，它是一種最早的插補算法，該法的原理是：cnc系統(tǒng)在控制過程中，能逐點地計算和判別運動軌跡與給定軌跡的偏差，并根據(jù)偏差控制進給軸向給定輪廓靠擾，縮小偏差，使加工輪廓逼近給定輪廓。下午5時52分數(shù)控技術

49、數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術逐點比較法工作過程圖 偏差判別終點判別進給輸出偏差計算終點到退出下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 (xe，ye)(xm，ym)y直線直線x 直線: fm = xe *ym - ye * xm 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術圓弧: fm = xm2 +ym2 - r2fm0 在圓外， -y向輸出一步fm0 在圓上， +x向輸出一步fm0 在圓內， +x向輸出一步rxy(xm，ym) 圓圓 弧弧 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1. q 插補周期與精度、速度的關系 y

50、xl222ltfl82222tftf下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 插補周期與插補運算時間 的關系下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 插補周期與位置控制周期的關系下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 在設計直線插補程序時，通常將插補計算坐標系的原點選在被插補直線的起點，如圖所示，設有一直線ope， o(0,0)為起點，pe (xe,ye)為終點，要求以速度f(mm/min)，沿ope 進給。 pe (xe,ye)lpi+1 (xi+1,yi+1) pi (xi,yi)yixixyo下午5時52分數(shù)控技術數(shù)

51、控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 設插補周期為(ms)，則在內的合成進給量為： mfl15/2 1yyytgxyxxxlxi1ii1i1iii1iicosmtfl60/2coseeeeeyxxxytgpe (xe,ye)lpi+1 (xi+1,yi+1) pi (xi,yi)yixixyo下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 上述算法是先計算后計算，同樣還可以先計算后計算，即： 2xxxtgyxyyylyi1ii1i1iii1iicos2coseeeeeyxyyxtgpe (xe,ye)lpi+1 (xi+1,yi+1) pi (xi,yi)yixixyo下午5

52、時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 可以證明，從插補精度的角度考慮，插補公式的選用原則為： 這個結論的實質就是在插補計算時總是先計算大的坐標增量，后計算小的坐標增量。 2yx1yxeeee選用公式時選用公式時下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 為程序設計的方便，引入引導坐標的概念，即將進給增量值較大的坐標定義為引導坐標g，進給增量值較小的定義為非引導坐標n。這樣便可將八組插補公式歸結為一組：2e2eeeei1ii1i1iii1iingngntgnnntggnggglgcoscos式中：下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技

53、術 采用時間分割插補法進行園弧插補的基本方法是用內接弦線逼近圓弧。設計圓弧插補程序時，通常將插補計算坐標系的原點選在被插補圓弧的圓心上，如圖所示，以第一象限順圓（g02）插補為例來討論圓弧插補原理。 pe(xe,ye)p0(x0,y0)yxrlag02pi i(xi i,yi i)pi+1i+1(xi+1i+1,yi+1i+1)odb下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 圖中pi(xi，yi)為圓上某一插補點a ，pi+1(xi+1，yi+1) 為圓上下一插補點c，直線段ac（=l）為本次的合成進給量，d為ac的中點，輔助線dym垂直于y軸，為本次插補的逼近誤差。有圖

54、的幾何關系可得： modyabcyxrldcaxi ig02byipi i(xi i,yi i)pi+1i+1(xi i+1+1,yi+1i+1)ym mi ii ioi i下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 則有： r2yyry22iimiiiiiicoscosyxrldcaxi ig02byipi i(xi i,yi i)pi+1i+1(xi i+1+1,yi+1i+1)ym mi ii ioi i下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 由于yi ，未知，可進行下列近似替換：yi-1yi r ，rr -； 則有： cosi=（yi-yi-

55、1/2）/ ryxrldcaxi ig02byipi i(xi i,yi i)pi+1i+1(xi i+1+1,yi+1i+1)ym mi ii ioi i下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 i1ii2ii21iii1i1iiii2ii2i1iiiiyyyxxryxxx2yyrlxyxxry2yyrllx整理得：則cosyxrldcaxi ig02byipi i(xi i,yi i)pi+1i+1(xi i+1+1,yi+1i+1)ym mi ii ioi i下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 同直線插補一樣,上述算法是先計算xi后計算y

56、i，同樣還可以先計算yi后計算xi，即： 這兩個公式的選用原則同直線一樣。i1ii2ii21iii1i1iiixxxyyrxyyy2xxrly下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 考慮不同的象限和不同的插補方向（g02/g03），則該算法的圓弧插補計算公式將有16組。為了程序設計的方便，同樣在引入引導坐標后，可將16組插補計算公式歸結為2組：i1ii21i21iii1i1iii1iii21i21iii1i1iiinnngrnggg2nnrlgbnnngrnggg2nnrlga下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 順圓插補（g02）和逆圓插補（

57、g03）在各象限采用公式的情況如圖所示：ababababbabababag02g03下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術 近似計算對插補的影響為：ii”il”llxy0下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q上面所推導的公式均是在第一象限，而且規(guī)定了進給方向，當這些條件不滿足時，插補的公式將是不同的，請同學們在課后自己推導一下。q由于每個象限的公式不同，這里便存在一個過象限的問題(指園弧插補)，如何在過象限時即能順利而均勻連續(xù)切換，算法又簡單，是值得討論的題目。q終點判別的問題，這里而涉及到兩個問題在程序中間的程序段的終點判別要考慮與下面程序段

58、聯(lián)接的問題在要求降速為零的程序段中，有一個減速起點的問題q升降速處理問題下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術l加減速控制的必要性下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術c. 幾種升降速規(guī)律下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術d. 兩種控制方案下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術f. 升降速的處理下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術小結下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術一 . abc”cbag41刀具g42刀具編程軌跡刀具中心軌跡c下午5時52

59、分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術qb刀補：有r2 法，比例法，該法對加工輪廓的連接都是以園弧進行的。如圖示，其缺點是：在外輪廓尖角加工時，由于輪廓尖角處，始終處于切削狀態(tài)，尖角的加工工藝性差。在內輪廓尖角加工時，由于c”點不易求得(受計算能力的限制)編程人員必須在零件輪廓中插入一個半徑大于刀具半徑的園弧，這樣才能避免產(chǎn)生過切。 這種刀補方法，無法滿足實際應用中的許多要求。因此現(xiàn)在用得較少，而用得較多的是c刀補。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q c刀補 它的主要特點是采用直線作為輪廓之

60、間的過渡，因此，它的尖角性好，并且它可自動預報(在內輪廓加工時) 過切，以避免產(chǎn)生過切。下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術1.刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程q 刀補建立q 刀補進行q 刀補撤銷。起刀點刀補建立刀補進行刀補撤銷編程軌跡刀具中心軌跡下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術q 轉接形式下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術刀具中心軌跡編程軌跡非加工側加工側非加工側編程軌跡刀具中心軌跡加工側q 過渡方式 軌跡過渡時矢量夾角的定義： 指兩編程軌跡在交點處非加工側的夾角 下午5時52分數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控技術