計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)ppt課件

1、第三章第三章 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng) 一、數(shù)控系統(tǒng)的開展一、數(shù)控系統(tǒng)的開展3.1 概述概述 數(shù)控系統(tǒng)按時間來劃分可以分為兩類五代：數(shù)控系統(tǒng)按時間來劃分可以分為兩類五代：第第類：硬件數(shù)控類：硬件數(shù)控NC第一代：電子管、繼電器、模擬電路。第一代：電子管、繼電器、模擬電路。第二代：晶體管、數(shù)字電路分立元件。第二代：晶體管、數(shù)字電路分立元件。第三代：集成數(shù)字電路。第三代：集成數(shù)字電路。第第類：軟件數(shù)控類：軟件數(shù)控CNC第四代：內(nèi)裝小型計(jì)算機(jī)，中小規(guī)模集成電路。第四代：內(nèi)裝小型計(jì)算機(jī)，中小規(guī)模集成電路。 1. 微處置器數(shù)控系統(tǒng)，內(nèi)裝微處置器，字符顯示、微處置器數(shù)控系統(tǒng)，內(nèi)裝微處置器，字符顯

2、示、缺點(diǎn)自診斷。缺點(diǎn)自診斷。第五代：分第五代：分6 6個階段：個階段： 2. 超大規(guī)模集成電路，大容量存儲器，有可編程和超大規(guī)模集成電路，大容量存儲器，有可編程和遙控接口。遙控接口。 3. 人機(jī)對話人機(jī)對話, 動態(tài)圖形顯示動態(tài)圖形顯示, 實(shí)施軟件精度補(bǔ)償實(shí)施軟件精度補(bǔ)償, 順順應(yīng)于機(jī)床的無人化要求。應(yīng)于機(jī)床的無人化要求。 4. 32位位CPU, 可控可控15軸軸, 分辨率達(dá)分辨率達(dá) 0. 1m, 進(jìn)給速度進(jìn)給速度24m/min, 可帶前饋控制的交流數(shù)字伺服可帶前饋控制的交流數(shù)字伺服, 智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)。 5. 64位系統(tǒng)。位系統(tǒng)。 6. 微機(jī)開放式微機(jī)開放式CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。二、數(shù)控系統(tǒng)

3、的硬件組成二、數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成 圖圖3-1 數(shù)孔系統(tǒng)的硬件組成框圖數(shù)孔系統(tǒng)的硬件組成框圖 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件由微型機(jī)、外部設(shè)備、位置控制和計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件由微型機(jī)、外部設(shè)備、位置控制和位置檢測、輸入輸出接口和操作面板組成。位置檢測、輸入輸出接口和操作面板組成。 (一一) 微型機(jī)微型機(jī) 微型機(jī)是微型機(jī)是CNC安裝的中心安裝的中心, 主要由微處置器、存儲器、輸主要由微處置器、存儲器、輸入輸出通道及聯(lián)絡(luò)這三者的總線數(shù)據(jù)總線、控制總線、地址入輸出通道及聯(lián)絡(luò)這三者的總線數(shù)據(jù)總線、控制總線、地址總線等組成?？偩€等組成。 微處置器是微型算機(jī)中的運(yùn)算器及控制部件，它是微型機(jī)微處置器是微型算機(jī)中的運(yùn)算器

4、及控制部件，它是微型機(jī)的中心，稱為中央處置單元的中心，稱為中央處置單元CPU。 內(nèi)存儲器內(nèi)存是微型機(jī)存放程序和數(shù)據(jù)的部件，它與內(nèi)存儲器內(nèi)存是微型機(jī)存放程序和數(shù)據(jù)的部件，它與CPU直接交換信息，內(nèi)存儲器分為只讀存儲器直接交換信息，內(nèi)存儲器分為只讀存儲器ROM和隨機(jī)和隨機(jī)存儲器存儲器RAM。 二外部設(shè)備二外部設(shè)備 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的外部設(shè)備包括人機(jī)通訊設(shè)備，輸入、輸出微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的外部設(shè)備包括人機(jī)通訊設(shè)備，輸入、輸出設(shè)備和外存儲器等。設(shè)備和外存儲器等。 輸入設(shè)備有鍵盤、紙帶輸入機(jī)光電閱讀機(jī)。輸入設(shè)備有鍵盤、紙帶輸入機(jī)光電閱讀機(jī)。 輸出設(shè)備有打印機(jī)、記錄儀、數(shù)碼顯示管和輸出設(shè)備有打印機(jī)、記錄儀、數(shù)碼顯示

5、管和CRT顯示器、顯示器、紙帶穿孔機(jī)。紙帶穿孔機(jī)。三輸入、輸出通道又稱接口三輸入、輸出通道又稱接口 輸入、輸出通道是微型機(jī)與機(jī)床之間的聯(lián)絡(luò)通道，經(jīng)過它輸入、輸出通道是微型機(jī)與機(jī)床之間的聯(lián)絡(luò)通道，經(jīng)過它微型機(jī)向機(jī)床發(fā)送控制命令，并從機(jī)床上讀取加工信息。微型機(jī)向機(jī)床發(fā)送控制命令，并從機(jī)床上讀取加工信息。四操作面板四操作面板 它是操作人員用來與微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)展它是操作人員用來與微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)展“對話的設(shè)備。對話的設(shè)備。 三、數(shù)控系統(tǒng)軟件三、數(shù)控系統(tǒng)軟件 數(shù)控系統(tǒng)軟件是根據(jù)機(jī)床零件加工的實(shí)踐需求而編寫的數(shù)控系統(tǒng)軟件是根據(jù)機(jī)床零件加工的實(shí)踐需求而編寫的控制程序?？刂栖浖胀ㄓ幸韵聨讉€部分組成：控制程序。

6、控制軟件普通有以下幾個部分組成： 一初始化程序一初始化程序 初始化是在數(shù)控安裝合上電源以后，自動地對各有關(guān)接初始化是在數(shù)控安裝合上電源以后，自動地對各有關(guān)接口設(shè)置任務(wù)形狀，對有關(guān)存放器、存儲單元設(shè)置常數(shù)或清零?？谠O(shè)置任務(wù)形狀，對有關(guān)存放器、存儲單元設(shè)置常數(shù)或清零。 二輸入數(shù)據(jù)處置程序二輸入數(shù)據(jù)處置程序 輸入數(shù)據(jù)處置程序?qū)⑤斎氲牧慵庸こ绦蛴靡?guī)范代碼輸入數(shù)據(jù)處置程序?qū)⑤斎氲牧慵庸こ绦蛴靡?guī)范代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)展翻譯、處置成為計(jì)算機(jī)能識別表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)展翻譯、處置成為計(jì)算機(jī)能識別的言語。它具有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處置三種功能。的言語。它具有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處置三種功能。 (1) 輸入。

7、向輸入。向CNC安裝輸入零件加工程序、控制參數(shù)和安裝輸入零件加工程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。補(bǔ)償數(shù)據(jù)。 2譯碼。將零件的輪廓信息和其他的輔助譯碼。將零件的輪廓信息和其他的輔助信息等翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識別的言語。在譯碼過信息等翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識別的言語。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，如發(fā)現(xiàn)語法程中，還要完成對程序段的語法檢查，如發(fā)現(xiàn)語法錯誤便立刻報(bào)警。錯誤便立刻報(bào)警。 3數(shù)據(jù)處置。數(shù)據(jù)處置程序普通包括刀具半數(shù)據(jù)處置。數(shù)據(jù)處置程序普通包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能的處置等。徑補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能的處置等。 三插補(bǔ)運(yùn)算及位置控制程序三插補(bǔ)運(yùn)算及位置控制程序 插補(bǔ)的義務(wù)是經(jīng)過

8、插補(bǔ)計(jì)算程序在知有限信息的根底插補(bǔ)的義務(wù)是經(jīng)過插補(bǔ)計(jì)算程序在知有限信息的根底上進(jìn)展上進(jìn)展“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化任務(wù)，即在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插入一數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化任務(wù)，即在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插入一些中間點(diǎn)。些中間點(diǎn)。 四速度控制程序四速度控制程序 速度控制程序的目的就是控制脈沖分配的速度，即根據(jù)給速度控制程序的目的就是控制脈沖分配的速度，即根據(jù)給定的速度代碼，控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率，以保證各軸按預(yù)定的速定的速度代碼，控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率，以保證各軸按預(yù)定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。度運(yùn)轉(zhuǎn)。 位置控制程序的主要義務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)位置控制程序的主要義務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算的實(shí)際位置與實(shí)踐反響位置相比較，用其差值去控制

9、進(jìn)給電算的實(shí)際位置與實(shí)踐反響位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給電機(jī)，進(jìn)而控制任務(wù)臺或刀具的位移。機(jī)，進(jìn)而控制任務(wù)臺或刀具的位移。 五系統(tǒng)管理程序五系統(tǒng)管理程序 為數(shù)據(jù)輸入、處置及切削加工過程效力的各個程序均由為數(shù)據(jù)輸入、處置及切削加工過程效力的各個程序均由系統(tǒng)管理程序進(jìn)展調(diào)度，因此他是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理程序進(jìn)展調(diào)度，因此他是實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)協(xié)調(diào)任務(wù)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)任務(wù)的主體軟件。主體軟件。 六診斷程序六診斷程序 診斷是指診斷是指CNC系統(tǒng)利用內(nèi)裝診斷程序進(jìn)展自診斷，主系統(tǒng)利用內(nèi)裝診斷程序進(jìn)展自診斷，主要有啟動診斷和在線診斷兩種。要有啟動診斷和在線診斷兩種。 啟動診斷是指啟動診斷是指CNC系統(tǒng)在每次從通電至正常運(yùn)

10、轉(zhuǎn)形狀系統(tǒng)在每次從通電至正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀前，診斷程序經(jīng)過掃描自動檢查系統(tǒng)硬件、軟件及有關(guān)外設(shè)前，診斷程序經(jīng)過掃描自動檢查系統(tǒng)硬件、軟件及有關(guān)外設(shè)能否正常能否正常 在線診斷程序是指在系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀中，診斷程在線診斷程序是指在系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀中，診斷程序在線掃描檢查序在線掃描檢查CNC系統(tǒng)本身以及各外設(shè)。只需系統(tǒng)不停系統(tǒng)本身以及各外設(shè)。只需系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停頓。電，在線診斷就不會停頓。 四、微型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)四、微型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1較高的維修性和高可靠性；較高的維修性和高可靠性；2環(huán)境順應(yīng)性強(qiáng)；環(huán)境順應(yīng)性強(qiáng)；3控制的實(shí)時性；控制的實(shí)時性；4較完善的輸入輸出通道；較完善的輸入輸出

11、通道；5較豐富的軟件；較豐富的軟件；6適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)動精度。適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)動精度。3.2 插補(bǔ)原理插補(bǔ)原理 插補(bǔ)是指在一條知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)展數(shù)據(jù)點(diǎn)的插補(bǔ)是指在一條知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)展數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。密化。 目前常用的插補(bǔ)方法有：脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插目前常用的插補(bǔ)方法有：脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)兩類。補(bǔ)兩類。一、脈沖脈沖插補(bǔ)一、脈沖脈沖插補(bǔ) 脈沖增量插補(bǔ)為行程增量插補(bǔ)。其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)終脈沖增量插補(bǔ)為行程增量插補(bǔ)。其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)終了僅產(chǎn)生一個行程增量，以一個個脈沖的方式輸出，每插補(bǔ)了僅產(chǎn)生一個行程增量，以一個個脈沖的方式輸出，每插補(bǔ)運(yùn)算一次，最多給每一軸一個進(jìn)給脈沖。脈沖

12、增量插補(bǔ)算法運(yùn)算一次，最多給每一軸一個進(jìn)給脈沖。脈沖增量插補(bǔ)算法主要運(yùn)用在開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。主要運(yùn)用在開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中。脈沖增量插補(bǔ)常用的方法有：脈沖增量插補(bǔ)常用的方法有：1. 逐點(diǎn)比較法及其改良法；逐點(diǎn)比較法及其改良法；2. 數(shù)字積分法及其改良法；數(shù)字積分法及其改良法；3. 數(shù)字脈沖乘法器法。數(shù)字脈沖乘法器法。一逐點(diǎn)比較法一逐點(diǎn)比較法 其根本思想是：走一步看一步；每走一步都要將加工點(diǎn)其根本思想是：走一步看一步；每走一步都要將加工點(diǎn)的瞬時坐標(biāo)與給定軌跡相比較，決議下一步的走向。的瞬時坐標(biāo)與給定軌跡相比較，決議下一步的走向。 它是以折線來逼近直線或圓弧曲線的。它是以折線來逼近直線或圓弧曲線的。 1.

13、 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)(1) 直線插補(bǔ)的原理直線插補(bǔ)的原理 如以下圖所示加工第一象限直線段如以下圖所示加工第一象限直線段: 起點(diǎn)為原點(diǎn)起點(diǎn)為原點(diǎn)O，終點(diǎn)，終點(diǎn)為為AXe，Ye，加工點(diǎn)為，加工點(diǎn)為mXm，Ym那么點(diǎn)那么點(diǎn)m相對于相對于直線直線OA有如下圖的三種情況。有如下圖的三種情況。eXmXeYmXeXmYeXeYmXmY eYmXeXmYmF 令令， 作為直線插補(bǔ)的偏向判別式：作為直線插補(bǔ)的偏向判別式： 假設(shè)假設(shè)Fm=0，闡明，闡明m點(diǎn)在直線點(diǎn)在直線OA上；上； 假設(shè)假設(shè)Fm0，闡明，闡明m點(diǎn)在直線點(diǎn)在直線OA上方上方;假設(shè)假設(shè)Fm0，闡明，闡明m點(diǎn)在直線點(diǎn)在直線OA下方。下

14、方。A(Xe,Ye)YXm(Xm,Ym)mmO圖圖3-2 直線插補(bǔ)的原理圖直線插補(bǔ)的原理圖 假設(shè)假設(shè)Fm0，應(yīng)向，應(yīng)向+X方向走一步，新構(gòu)成的坐標(biāo)為：方向走一步，新構(gòu)成的坐標(biāo)為： 假設(shè)假設(shè)Fm0，應(yīng)向，應(yīng)向+Y方向走一方向走一步步,新構(gòu)成的坐標(biāo)為：新構(gòu)成的坐標(biāo)為：Xm+1=Xm+1， Ym+1=YmA(Xe,Ye)YXm(Xm,Ym)mmO圖圖4-2 直線插補(bǔ)的原理圖直線插補(bǔ)的原理圖eYmFeYmXeXmYmF 111新偏向?yàn)椋盒缕驗(yàn)椋篨m+1=Xm， Ym+1=Ym+1eXmFmF 1新偏向?yàn)椋盒缕驗(yàn)椋?綜上所述，逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)分四步：綜上所述，逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)分四步： 1) 1) 偏

15、向判別：判別偏向判別：判別FmFm的正負(fù)號；的正負(fù)號； 2) 2) 坐標(biāo)進(jìn)給：控制坐標(biāo)進(jìn)給：控制X X或或Y Y坐標(biāo)進(jìn)給一步；坐標(biāo)進(jìn)給一步； 3) 3) 新偏向計(jì)算：新偏向計(jì)算： Fm+1 Fm+1； 4) 4) 終點(diǎn)判別：執(zhí)行進(jìn)終點(diǎn)判別：執(zhí)行進(jìn)給的步數(shù)能否等于要求進(jìn)給的步數(shù)能否等于要求進(jìn)給的總步數(shù)。給的總步數(shù)。開場開場Xe，YeX=0，Y=0，F(xiàn)m=0Jm=Xe+YeFm0+X向走一步向走一步+Y向走一步向走一步Fm+1= Fm-YeXm+1= Xm +1Fm+1= Fm+XeYm+1= Ym +1Jm= Jm -1Jm =0終了終了YYNN 圖圖3-3 直線插補(bǔ)的框圖直線插補(bǔ)的框圖 例例1

16、：插補(bǔ)第一象限直線段：插補(bǔ)第一象限直線段OA，起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)為，起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)為Xe=5，Ye=3OAYX 圖圖3-4 直線直線OA的插補(bǔ)運(yùn)算過程的插補(bǔ)運(yùn)算過程序序號號偏向偏向判別判別坐標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)給進(jìn)給新偏向計(jì)算新偏向計(jì)算終點(diǎn)判別終點(diǎn)判別1F0=0+ XF1=F0-Ye=0-3=-3J1= J0-1=8-1=72F10+ XF3=F2-Ye=2-3=-1J3= J2-1=6-1=55F40+ XF5=F4-Ye=4-3=1J5= J4-1=4-1=36F50+ XF6=F5-Ye=1-3=-2J6= J5-1=3-1=27F60+ XF8=F7-Ye=3-3=0J8= J7-1=1-

17、1=0得得，時時，時時，解解：根根據(jù)據(jù)式式8350000011 JF)FXFF()FYFF(YXXYFmemmmemmememm4F30+ YF4=F3+Xe=-1+5=+4J4= J3-1=5-1=4OAYX 圖圖3-4 直線直線OA的插補(bǔ)運(yùn)算過程的插補(bǔ)運(yùn)算過程2不同象限的直線插補(bǔ)計(jì)算不同象限的直線插補(bǔ)計(jì)算L1Fm0, +XFm 0, +YY圖圖3-5 不同象限的直線插補(bǔ)原理圖不同象限的直線插補(bǔ)原理圖偏向計(jì)算公式：偏向計(jì)算公式：Fm0時時Fm+1=Fm-YeFm0時時Fm+1=Fm+XeL2Fm0, +YFm 0, -XL3Fm0, -XFm 0, -YL4Fm0, -YFm 0, +XX

18、2. 2.逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 圓弧插補(bǔ)的逐點(diǎn)比較法與直線插補(bǔ)步驟一樣，流程圖也一圓弧插補(bǔ)的逐點(diǎn)比較法與直線插補(bǔ)步驟一樣，流程圖也一樣，只是偏向判別函數(shù)樣，只是偏向判別函數(shù)Fm不同。不同。22222RmymxRmRmF 假設(shè)假設(shè)Fm=0，闡明，闡明m點(diǎn)在圓弧點(diǎn)在圓弧上上;假設(shè)假設(shè)Fm0，闡明，闡明m點(diǎn)在圓弧點(diǎn)在圓弧外外;m(Xm, Ym)A(Xp, Yp)B(Xe,Ye)XYRRm圖圖3-6 圓弧插補(bǔ)的原理圖圓弧插補(bǔ)的原理圖1插補(bǔ)原理插補(bǔ)原理假設(shè)假設(shè)Fm0，應(yīng)向，應(yīng)向+Y方向走一步方向走一步, Ym+1=Ym+1, Xm+1=Xm12221211 mXmFRmYmXmFm(Xm

19、, Ym)A(Xp, Yp)B(Xe,Ye)XYRRm圖圖3-6 圓弧插補(bǔ)的原理圖圓弧插補(bǔ)的原理圖12221211 mYmFRmYmXmF 終點(diǎn)判別：用終點(diǎn)判別：用X, Y方向應(yīng)走的方向應(yīng)走的總步數(shù)之和總步數(shù)之和JM。pYeYpXeXMJ 每走一步減每走一步減1，直至減為，直至減為0即至終點(diǎn)。即至終點(diǎn)。 例例2：插補(bǔ)第一象限逆時針圓?。翰逖a(bǔ)第一象限逆時針圓弧AB，起點(diǎn)坐標(biāo)，起點(diǎn)坐標(biāo)X0=6 ， Y0=0終點(diǎn)坐標(biāo)終點(diǎn)坐標(biāo)為為Xe=0 ， Ye=6。OBYXA圖圖3-7 例例2序序號號偏向偏向判別判別坐標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)給進(jìn)給新偏向新偏向終點(diǎn)判別終點(diǎn)判別01 23 456789101112計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算坐標(biāo)F

20、0=0-X1112001 XFFJ1=J0-1=11X1=5, Y1=0F10+YJ2=J1-1=101012112 YFFX2=5, Y2=1F20+YJ3=J2-1=9X3=5, Y3=2712223 YFFF30+YJ4=J3-1=8X4=5, Y4=3212334 YFFF40-XJ6=J5-1=6X6=4, Y6=4412556 XFFF60-XJ8=J7-1=4X8=3, Y8=5212778 XFFF80-XJ10=J9-1=2X10=2, Y10=64129910 XFFF100-XJ11=J10-1=1X11=1, Y11=6112101011 XFFF110-XJ12=J1

21、1-1=0X12=0, Y12=6012111112 XFFF0=0X0=6, Y0=0J0=12OBXYA圖圖3-7 例例2YFm0, -YFm 0, +X 圖圖3-8 順圓插補(bǔ)原理圖順圓插補(bǔ)原理圖Fm0, +XFm 0, +YFm0, +YFm 0, -XXFm0, -XFm 0, -YYFm0, -XFm 0, +Y 圖圖3-9 逆圓插補(bǔ)原理圖逆圓插補(bǔ)原理圖Fm0, -YFm 0, -XFm0, +XFm 0, -YXFm0, +YFm 0, +X 3. 3.逐點(diǎn)比較法特點(diǎn)逐點(diǎn)比較法特點(diǎn) 進(jìn)給速度平穩(wěn)，可以方便地實(shí)現(xiàn)直線、圓弧、拋物線等曲進(jìn)給速度平穩(wěn)，可以方便地實(shí)現(xiàn)直線、圓弧、拋物線等曲

22、線的插補(bǔ)；插補(bǔ)精度較高，插補(bǔ)誤差不超越一個脈沖當(dāng)量；改線的插補(bǔ)；插補(bǔ)精度較高，插補(bǔ)誤差不超越一個脈沖當(dāng)量；改良后的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)誤差不超越半個脈沖當(dāng)量。良后的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)誤差不超越半個脈沖當(dāng)量。( (二二) ) 數(shù)字積分法數(shù)字積分法 數(shù)字積分法又稱數(shù)字微分分析法數(shù)字積分法又稱數(shù)字微分分析法DDA ，是在數(shù)字積分器的，是在數(shù)字積分器的根底上建立起來的一種插補(bǔ)算法。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動，根底上建立起來的一種插補(bǔ)算法。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動，較容易地實(shí)現(xiàn)二次曲線、高次曲線的插補(bǔ)，并具有運(yùn)算速度快、較容易地實(shí)現(xiàn)二次曲線、高次曲線的插補(bǔ)，并具有運(yùn)算速度快、運(yùn)用廣泛等特點(diǎn)。運(yùn)用廣泛等特點(diǎn)。 設(shè)

23、函數(shù)設(shè)函數(shù)Y=ft，如以下圖求出曲線下面，如以下圖求出曲線下面t0到到tn區(qū)間的面積，區(qū)間的面積，普通運(yùn)用下面的積分公式：普通運(yùn)用下面的積分公式： 1. 1. 數(shù)字積分器的任務(wù)原理數(shù)字積分器的任務(wù)原理圖圖3-10 數(shù)字積分插補(bǔ)原理圖數(shù)字積分插補(bǔ)原理圖Ot2t1titi+1tntYY1Y2YiYi+1YnY=f(t) t nttYdtS0 假設(shè)把自變量的積分區(qū)間等假設(shè)把自變量的積分區(qū)間等分成許多有限的小區(qū)間分成許多有限的小區(qū)間t，這樣，這樣,求積分面積就轉(zhuǎn)化成求有限個小求積分面積就轉(zhuǎn)化成求有限個小區(qū)間面積之和，即區(qū)間面積之和，即 1010nitiyniiSS 數(shù)學(xué)運(yùn)算時數(shù)學(xué)運(yùn)算時, t普通取最小

24、單位普通取最小單位“1，即一個，即一個脈沖周期，那么脈沖周期，那么 10niiyS 這樣，函數(shù)的積分運(yùn)算變成了變量的求和運(yùn)算，這樣，函數(shù)的積分運(yùn)算變成了變量的求和運(yùn)算，當(dāng)所選取的積分間隔當(dāng)所選取的積分間隔t足夠小時這種替代所引起的誤足夠小時這種替代所引起的誤差將不超越許用值。差將不超越許用值。12月月19日日 數(shù)字積分器通常由函數(shù)存放器、累加器和與門等組成，數(shù)數(shù)字積分器通常由函數(shù)存放器、累加器和與門等組成，數(shù)字積分器構(gòu)造框圖見圖字積分器構(gòu)造框圖見圖3-113-11。 其任務(wù)過程為：每來一個其任務(wù)過程為：每來一個 titi脈沖，與門翻開一次，將函數(shù)存脈沖，與門翻開一次，將函數(shù)存放器中的函數(shù)值送累

25、加器里累加放器中的函數(shù)值送累加器里累加一次，令累加器的容量為一個單一次，令累加器的容量為一個單位面積，當(dāng)累加和超越累加器的位面積，當(dāng)累加和超越累加器的容量一個單位面積時，便發(fā)出溢容量一個單位面積時，便發(fā)出溢出脈沖，這樣累加過程中產(chǎn)生的出脈沖，這樣累加過程中產(chǎn)生的溢出脈沖總數(shù)就等于所求的總面溢出脈沖總數(shù)就等于所求的總面積，也就是所求積分值。積，也就是所求積分值。與門與門函數(shù)值存放器函數(shù)值存放器累加器累加器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 S ti圖圖3-11 數(shù)字積分器構(gòu)造框圖數(shù)字積分器構(gòu)造框圖 設(shè)有不斷線設(shè)有不斷線OA, 起點(diǎn)為起點(diǎn)為O，終點(diǎn)，終點(diǎn)A的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為 Xe, Ye，直線方程為：，直線方程為： 對上

26、式求導(dǎo)得：對上式求導(dǎo)得：eXeYdtdxdtdy /2. 直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)XeXeYY 由上式得由上式得:ekYdtdYekXdtdX ,YOX XA(Xe, Ye) Y圖圖3-11 直線積分插補(bǔ)得原理圖直線積分插補(bǔ)得原理圖對上述兩式積分得：對上述兩式積分得： )(2),(1tFdtekYYtFdtekXX 設(shè)動點(diǎn)在原點(diǎn)的時間為設(shè)動點(diǎn)在原點(diǎn)的時間為t0, 到達(dá)終點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)A(Xe, Ye)的時間為的時間為tn， 那么上式那么上式可變?yōu)椋嚎勺優(yōu)椋篨=kXe1Y=kYe1 100niitekXeXnttdtekX 100niitekYeYnttdtekY 選擇選擇k時主要思索每次的增量時主要思索每

27、次的增量X或或Y不大于不大于1，即，即knnk11 取取ti=1，那么，那么 假設(shè)存放假設(shè)存放Xe，Ye存放器的位數(shù)是存放器的位數(shù)是N，對應(yīng)最大允許數(shù)字，對應(yīng)最大允許數(shù)字量為量為2N-1各位均為各位均為1，所以，所以Xe，Ye最大存放數(shù)值為最大存放數(shù)值為2N-1，那么那么NNNekk)(kkX21121112 取取 因因n=1/k，故累加次數(shù)，故累加次數(shù)n=2N。X 函 數(shù) 存 放 器函 數(shù) 存 放 器JVX與門與門X 累 加 器累 加 器JRXY 函 數(shù) 存 放 器函 數(shù) 存 放 器JVY與門與門Y累加器累加器JRY t X Y圖圖3-12 平面直線的插補(bǔ)框圖平面直線的插補(bǔ)框圖 每個坐標(biāo)軸的

28、積分器由累加器和被積函數(shù)存放器組成，每個坐標(biāo)軸的積分器由累加器和被積函數(shù)存放器組成，被積函數(shù)存放器存放終點(diǎn)坐標(biāo)值，每經(jīng)過一個時間間隔被積函數(shù)存放器存放終點(diǎn)坐標(biāo)值，每經(jīng)過一個時間間隔 t，將被積函數(shù)值向各自的累加器中累加，當(dāng)累加結(jié)果超出存放將被積函數(shù)值向各自的累加器中累加，當(dāng)累加結(jié)果超出存放器容量時，就溢出一個脈沖。器容量時，就溢出一個脈沖。 例例3 設(shè)有不斷線設(shè)有不斷線OE，如圖，如圖3-13所示起點(diǎn)坐標(biāo)所示起點(diǎn)坐標(biāo)O(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為，終點(diǎn)坐標(biāo)為A(4，3)，累加器和存放器的，累加器和存放器的位數(shù)為位數(shù)為3位，其最大可存放數(shù)值為位，其最大可存放數(shù)值為7J8時溢出。時溢出。假設(shè)用二進(jìn)制計(jì)算

29、，起點(diǎn)坐標(biāo)假設(shè)用二進(jìn)制計(jì)算，起點(diǎn)坐標(biāo)O000，000，終，終點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)E(100，011)，J1000時溢出。試采用時溢出。試采用DDA法對其進(jìn)展插補(bǔ)。法對其進(jìn)展插補(bǔ)。XYOA 1 2 3 44 3 2 1圖圖3-13 例例3累加次累加次數(shù)數(shù) ( t) X積分器積分器 Y積分器積分器 終點(diǎn)終點(diǎn) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 JE JVX JRX X JVY JRY Y 0 4 0 3 0 0 100 011 000 1 4 0+4=4 3 0+3=3 1 100 000+100=100 011 000+011=011 001 2 4 4+4=8+0 1 3 3+3=6 2 100 100+100=1000

30、011 011+011=110 010 3 4 0+4=4 3 6+3=8+1 1 3 100 000+100=100 011 110+011=1001 011 4 4 4+4=8+0 1 3 1+3=4 4 100 100+100=1000 011 001+011=100 100 表表3 DDA3 DDA直線插補(bǔ)運(yùn)算過程直線插補(bǔ)運(yùn)算過程5 4 0+4=4 3 4+3=7 5 100 000+100=100 011 100+011=111 101 6 4 4+4=8+0 1 3 7+3=8+2 1 6 100 100+100=1000 011 110 7 4 0+4=4 3 2+3=5 7 1

31、00 000+100=100 011 111 84 4+4=8+0 1 3 5+3=8+0 1 8 100 100+100=1000 011 101+011=1000 1000 010+011=101111+011=1010XYOA 1 2 3 44 3 2 1圖圖3-13 例例3 3. 3. 圓弧插補(bǔ)圓弧插補(bǔ) 以第一象限逆時針圓弧插補(bǔ)為例以第一象限逆時針圓弧插補(bǔ)為例來論述插補(bǔ)的原理。圓的方程為：來論述插補(bǔ)的原理。圓的方程為：022222 dtdYYdtdXXRYX求求導(dǎo)導(dǎo)得得：XvdtdXYvdtdYYXdtdXdtdY ，式中：式中：/由上式得由上式得:ikXdtdYikYdtdX ,式中

32、：式中：k常數(shù)。常數(shù)。 圖圖3-14 積分圓弧插補(bǔ)的原理圖積分圓弧插補(bǔ)的原理圖XYRA(X0, Y0)Pi(Xi, Yi)B(Xe, Ye)vXvYP 設(shè)起點(diǎn)設(shè)起點(diǎn)A對應(yīng)的時間為對應(yīng)的時間為t0，并取并取t0=0，終點(diǎn)時間為，終點(diǎn)時間為tn，對上，對上式進(jìn)展積分得：式進(jìn)展積分得： nttniitiXkYeYdtiXknttniitiYkXeXdtiYk01000100 DDA圓弧插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)與DDA直線插補(bǔ)有所不同直線插補(bǔ)有所不同, 在直線插補(bǔ)時在直線插補(bǔ)時, 被被積函數(shù)存放器的數(shù)值為常數(shù)積函數(shù)存放器的數(shù)值為常數(shù)(Ye, Ye); 而在圓弧插補(bǔ)時而在圓弧插補(bǔ)時, 存放器中存放器中存的是存的是

33、X、Y坐標(biāo)的瞬時值坐標(biāo)的瞬時值, 所以當(dāng)存放器中有溢出時所以當(dāng)存放器中有溢出時, 需求及時需求及時修正存放器中的修正存放器中的Xi 和和Yi值。值。 圖圖3-15 積分圓弧插補(bǔ)的原理圖積分圓弧插補(bǔ)的原理圖XYRA(X0, Y0)Pi(Xi, Yi)B(Xe, Ye)vXvYP 例例4 設(shè)有第一象限順圓設(shè)有第一象限順圓AB，如圖，如圖3-16所示，起點(diǎn)所示，起點(diǎn)A(0，5)，終點(diǎn)終點(diǎn)B5，0，所選存放器位數(shù)，所選存放器位數(shù)n=3。假設(shè)用二進(jìn)制計(jì)算，起。假設(shè)用二進(jìn)制計(jì)算，起點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)A000，101，終點(diǎn)坐標(biāo)，終點(diǎn)坐標(biāo)B101，000，試用，試用DDA法法對此圓弧進(jìn)展插補(bǔ)。對此圓弧進(jìn)展插補(bǔ)。 A

34、(0,5) 4 2 35 4 Y O 1 2 3 X B(5,0) 5 1 圖圖3-16 例例4表表4 DDA圓弧插補(bǔ)運(yùn)算過程圓弧插補(bǔ)運(yùn)算過程累加次累加次數(shù)數(shù) (t) X積分器積分器 Y積分器積分器 JVX JRX X JEX JVY JRY Y JEY 0 5 0 5 0 0 5 101 101 000 000 101 1 5 0+5=5 5 0 0 0 0 5 101 000+101=101 101000 000+000=000 101 2 5 5+5=8+2 1 4 0 00 0 5 101 101+101=1010 100 000 101 1 001 000+000=0003 5 5+

35、2=7 4 1 1 5 101 101010111 100 001 001000001 101 4 5 5+7=8+4 1 3 1 1+1=2 5 101 1011111100 011 001 001001010 101 2 010 5 5 5+4=81 1 2 2 2+2=4 5 101 1011001001 010 010 010010100 101 3 011 6 5 5+1=6 2 3 3+4=7 5 101 101001110 010 011 011100111 101 7 5 5+6=8+3 1 1 3 3+7=8+2 1 4 101 1011101011 001 011 0111

36、111010 100 4 4 100 100 8 4 4+3=7 1 4 4+2=6 4 100 100011111 001 100 100010110 100 12 2 5 5+4=8+1 1 1 010 101 101+100=1001 001 1 001 13 1 5 5+1=6 1 001 101 101001110 001 14 1 5 5+6=8+3 1 0 001 101 101+110=1011 000 0 000 15 0 5 停 止 101 A(0,5) 4 2 35 4 Y O 1 2 3 X B(5,0) 5 1 圖圖圖圖3-16 例例4 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)又稱為時間分割法，

37、它是根據(jù)程編進(jìn)給速度數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)又稱為時間分割法，它是根據(jù)程編進(jìn)給速度F F，將給定輪廓曲線按插補(bǔ)周期，將給定輪廓曲線按插補(bǔ)周期T T分割為插補(bǔ)進(jìn)給段，即用一分割為插補(bǔ)進(jìn)給段，即用一系列首尾相連的微小線段來逼近給定曲線。每經(jīng)過一個插補(bǔ)系列首尾相連的微小線段來逼近給定曲線。每經(jīng)過一個插補(bǔ)周期就進(jìn)展一次插補(bǔ)計(jì)算，算出下一個插補(bǔ)點(diǎn)。周期就進(jìn)展一次插補(bǔ)計(jì)算，算出下一個插補(bǔ)點(diǎn)。 插補(bǔ)周期越長，插補(bǔ)計(jì)算誤差越大，插補(bǔ)周期應(yīng)盡量選插補(bǔ)周期越長，插補(bǔ)計(jì)算誤差越大，插補(bǔ)周期應(yīng)盡量選得小一些。得小一些。 采樣是指由時間上延續(xù)信號取出不延續(xù)信號，對時間上延采樣是指由時間上延續(xù)信號取出不延續(xù)信號，對時間上延續(xù)的信號進(jìn)

38、展采樣，就是經(jīng)過一個采樣開關(guān)續(xù)的信號進(jìn)展采樣，就是經(jīng)過一個采樣開關(guān)K K后，在采樣開關(guān)后，在采樣開關(guān)的輸出端構(gòu)成一連串的脈沖信號。這種把時間上延續(xù)的信號轉(zhuǎn)的輸出端構(gòu)成一連串的脈沖信號。這種把時間上延續(xù)的信號轉(zhuǎn)變成時間上離散的脈沖系列的過程稱為采樣過程。變成時間上離散的脈沖系列的過程稱為采樣過程。 二、數(shù)據(jù)采樣法插補(bǔ)二、數(shù)據(jù)采樣法插補(bǔ)( (一一) ) 兩軸聯(lián)動直線插補(bǔ)原理兩軸聯(lián)動直線插補(bǔ)原理 設(shè)要加工圖設(shè)要加工圖3-17所示直線所示直線OE，起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)O(0, 0)，終點(diǎn)，終點(diǎn)為為E(Xe, Ye)，直線與，直線與X軸夾角為，那么有軸夾角為，那么有E(Xe, Ye) A X

39、YOXY圖圖3-17 直線插補(bǔ)原理圖直線插補(bǔ)原理圖eeXYtg 211tgcos XtgxXYYcosfXee 式中式中f為已計(jì)算出的一次插補(bǔ)進(jìn)給量。為已計(jì)算出的一次插補(bǔ)進(jìn)給量。二圓弧插補(bǔ)二圓弧插補(bǔ) 圓弧插補(bǔ)，需先根據(jù)指令中的進(jìn)給速度圓弧插補(bǔ)，需先根據(jù)指令中的進(jìn)給速度F，計(jì)算出輪廓步，計(jì)算出輪廓步長長f，再進(jìn)展插補(bǔ)計(jì)算。以弦線逼近圓弧，就是以輪廓步長為圓，再進(jìn)展插補(bǔ)計(jì)算。以弦線逼近圓弧，就是以輪廓步長為圓弧上相鄰兩個插補(bǔ)點(diǎn)之間的弦長，由前一個插補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)和輪弧上相鄰兩個插補(bǔ)點(diǎn)之間的弦長，由前一個插補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)和輪廓步長，計(jì)算后一插補(bǔ)點(diǎn)，本質(zhì)上是求后一插補(bǔ)點(diǎn)到前一插補(bǔ)廓步長，計(jì)算后一插補(bǔ)點(diǎn)，本質(zhì)上

40、是求后一插補(bǔ)點(diǎn)到前一插補(bǔ)點(diǎn)兩個坐標(biāo)軸的進(jìn)給量點(diǎn)兩個坐標(biāo)軸的進(jìn)給量X, Y。 圖中A(Xi,Yi )為當(dāng)前點(diǎn)，B(Xi+1,Yi+1為插補(bǔ)后到達(dá)的點(diǎn)，AB弦是圓弧插補(bǔ)時在一個插補(bǔ)周期的步長f。O B(Xi+1,Yi+1) A(Xi,Yi) G Y YX M H X X 圖圖3-18 圓弧插補(bǔ)原理圖圓弧插補(bǔ)原理圖 i22121)XX(RYY)YY(fcosfXiiiiiii = i+ /2 3.3 3.3 刀具補(bǔ)償原理刀具補(bǔ)償原理 二、刀具補(bǔ)償?shù)脑矶⒌毒哐a(bǔ)償?shù)脑硪?、根本概念一、根本概?在輪廓加工過程中，思索刀具的半徑，或加工后仍需求留一在輪廓加工過程中，思索刀具的半徑，或加工后仍需求留一定

41、的加工余量，需求時刀具的中心偏離零件的實(shí)踐輪廓，這一過定的加工余量，需求時刀具的中心偏離零件的實(shí)踐輪廓，這一過程稱為刀具補(bǔ)償。程稱為刀具補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償普通分為刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償普通分為刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。銑刀主要是刀具半徑補(bǔ)償；銑刀主要是刀具半徑補(bǔ)償；鉆頭只需長度補(bǔ)償；鉆頭只需長度補(bǔ)償；車刀需求兩坐標(biāo)長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。車刀需求兩坐標(biāo)長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。 三三 、刀具半徑補(bǔ)償算法、刀具半徑補(bǔ)償算法 刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算：根據(jù)零件尺寸和刀具半徑值計(jì)算出刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算：根據(jù)零件尺寸和刀具半徑值計(jì)算出刀具中心軌跡。對于普通的刀具中心軌跡。對于普通的CNCCNC安裝，所

42、能實(shí)現(xiàn)的輪廓僅限于安裝，所能實(shí)現(xiàn)的輪廓僅限于直線和圓弧。刀具半徑補(bǔ)償分直線和圓弧。刀具半徑補(bǔ)償分B B功能刀補(bǔ)與功能刀補(bǔ)與C C功能刀補(bǔ)。功能刀補(bǔ)。 (一) B功能刀補(bǔ)計(jì)算 B功能刀補(bǔ)能根據(jù)本段程序的輪廓尺寸進(jìn)展刀具半徑補(bǔ)償，不能處理程序段之間的過渡問題，編程人員必需先估計(jì)刀補(bǔ)后能夠出現(xiàn)的延續(xù)點(diǎn)和交叉點(diǎn)等情況，進(jìn)展人為處置。 1. 直線刀具補(bǔ)償計(jì)算 對直線而言，刀具補(bǔ)償后的軌跡是與原直線平行的直線，只需求計(jì)算出刀具中心軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值。 在圖在圖3-19中知中知O和和A點(diǎn)的點(diǎn)的坐標(biāo)坐標(biāo), 求出求出A的坐標(biāo)的坐標(biāo)22eyexeryexex 22eyexerxeyey OO),(eeyxA)

43、,(eeyxAyxr 圖圖3-19 直線刀具補(bǔ)償直線刀具補(bǔ)償 Y X YYYXXXeeee 22eeeYXYrsinrX 22eeeYXXrcosrY 2. 圓弧刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算圓弧刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算Rerxexex Reryeyey ),(eyexB)0, 0(yxA),(eyexB )0, 0(yxA XYRr圖圖3-20 圓弧刀具半徑插補(bǔ)圓弧刀具半徑插補(bǔ) 知知A、B、A點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo), 求求出出B的坐標(biāo)。的坐標(biāo)。 對于圓弧而言，刀具補(bǔ)償后的刀具中心軌跡是一個與圓弧同心的一段圓弧。只需計(jì)算刀補(bǔ)后圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)值。 二二C C刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償 1. 根本概念根本概念 采用直

44、線或圓弧過渡，采用直線或圓弧過渡， 直接由數(shù)控系統(tǒng)求出刀具中心軌直接由數(shù)控系統(tǒng)求出刀具中心軌跡交點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償方法稱為跡交點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償方法稱為C功能刀具補(bǔ)償，簡稱功能刀具補(bǔ)償，簡稱C刀補(bǔ)。刀補(bǔ)。 B刀補(bǔ)采用讀一段，算一段，再走一段的控制方法，這刀補(bǔ)采用讀一段，算一段，再走一段的控制方法，這樣，無法估計(jì)到由于刀具半徑所呵斥的下一段加工軌跡對本樣，無法估計(jì)到由于刀具半徑所呵斥的下一段加工軌跡對本程序段加工軌跡的影響。程序段加工軌跡的影響。 C功能刀具補(bǔ)償是為處理這一問題功能刀具補(bǔ)償是為處理這一問題提出的。提出的。 C功能刀補(bǔ)更為完善，這種方法能根據(jù)相鄰輪廓段的信功能刀補(bǔ)更為完善，這種方法能根

45、據(jù)相鄰輪廓段的信息自動處置兩個程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)換，并自動在轉(zhuǎn)接息自動處置兩個程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)換，并自動在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處插入過渡圓弧或直線從而防止刀具干涉和斷點(diǎn)情況。點(diǎn)處插入過渡圓弧或直線從而防止刀具干涉和斷點(diǎn)情況。 2. C 2. C刀具補(bǔ)償?shù)母驹O(shè)計(jì)思想刀具補(bǔ)償?shù)母驹O(shè)計(jì)思想 任務(wù)存放區(qū)任務(wù)存放區(qū)AS存放正在加工的程序段信息；存放正在加工的程序段信息； 刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)CS存放下一個加工程序段的信息；存放下一個加工程序段的信息； 緩沖存放區(qū)緩沖存放區(qū)BS存放再下一個加工程序段的信息；存放再下一個加工程序段的信息；輸出存放區(qū)輸出存放區(qū)OS存放進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制信息；存放進(jìn)給伺服系統(tǒng)的

46、控制信息； 當(dāng)系統(tǒng)啟動后，第一段程序首先被讀入當(dāng)系統(tǒng)啟動后，第一段程序首先被讀入 BS ，算出其編程軌跡后送入算出其編程軌跡后送入CS暫存；暫存； 第二段程序讀入第二段程序讀入 BS ，算出其編程軌跡，修正，算出其編程軌跡，修正CS中的第一段編程軌跡。之后，將第一段編程軌中的第一段編程軌跡。之后，將第一段編程軌跡由跡由CS送入送入AS，第二段編程軌跡由，第二段編程軌跡由BS送入送入CS。緩沖存放區(qū)緩沖存放區(qū)BS刀補(bǔ)緩沖區(qū)刀補(bǔ)緩沖區(qū)CS任務(wù)存放區(qū)任務(wù)存放區(qū)AS輸出存放區(qū)輸出存放區(qū)OS 圖圖3-21 隨后隨后CPU將將AS中的內(nèi)容送到中的內(nèi)容送到OS進(jìn)展插補(bǔ)運(yùn)算；進(jìn)展插補(bǔ)運(yùn)算；同時同時CPU又命令

47、把第三段程序讀入又命令把第三段程序讀入BS，反復(fù)上述，反復(fù)上述處置過程。處置過程。3.4 數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)造數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)造 從從CNCCNC系統(tǒng)適用的微機(jī)及構(gòu)造來分，系統(tǒng)適用的微機(jī)及構(gòu)造來分，CNCCNC系統(tǒng)的硬件構(gòu)造分系統(tǒng)的硬件構(gòu)造分為單微處置器和多微處置器構(gòu)造兩大類。經(jīng)濟(jì)型為單微處置器和多微處置器構(gòu)造兩大類。經(jīng)濟(jì)型CNCCNC系統(tǒng)采用單系統(tǒng)采用單微處置器構(gòu)造。而為滿足數(shù)控機(jī)床的高進(jìn)給速度、高加工精度微處置器構(gòu)造。而為滿足數(shù)控機(jī)床的高進(jìn)給速度、高加工精度和實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜功能的要求那么采用多微處置器構(gòu)造。和實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜功能的要求那么采用多微處置器構(gòu)造。一、單微處置器構(gòu)造一、單微處置器構(gòu)造 該

48、該CNC安裝中只需一個微處置器，因此多采用集中控制，安裝中只需一個微處置器，因此多采用集中控制，分時處置的方式完成數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)義務(wù)。單微處置器分時處置的方式完成數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)義務(wù)。單微處置器CNC安安裝組成框圖如以下圖所示。裝組成框圖如以下圖所示?？偩€總線CPUEPROMRAMMDI/CRT接口接口PLC紙帶閱讀機(jī)接口紙帶閱讀機(jī)接口I/O接口接口位置控制位置控制穿孔機(jī)、電穿孔機(jī)、電傳機(jī)接口傳機(jī)接口通訊接口通訊接口數(shù)控面板數(shù)控面板CRT紙帶閱讀機(jī)紙帶閱讀機(jī)紙帶穿孔機(jī)紙帶穿孔機(jī)電傳機(jī)電傳機(jī)機(jī)床機(jī)床速度控制單元速度控制單元M圖圖3-22 單微處置器單微處置器CNC安裝組成框圖安裝組成框圖 單微處置

49、器單微處置器CNC安裝組成硬件的作用安裝組成硬件的作用 微處置器微處置器 微處置器是微處置器是CNC安裝的中心，由于一切數(shù)控功能都由一個安裝的中心，由于一切數(shù)控功能都由一個CPU來完成，因此來完成，因此CNC安裝的功能受微處置器的字長、數(shù)據(jù)寬安裝的功能受微處置器的字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址才干和運(yùn)算速度等要素的限制。為了提高處置速度，度、尋址才干和運(yùn)算速度等要素的限制。為了提高處置速度，加強(qiáng)數(shù)控功能，常采用以下措施：加強(qiáng)數(shù)控功能，常采用以下措施： 采用協(xié)處置器；采用協(xié)處置器； 由硬件完成一部分插補(bǔ)任務(wù)；由硬件完成一部分插補(bǔ)任務(wù)； 采用帶有微處置器的采用帶有微處置器的PLC和和CRT等智能部件。等智能

50、部件。 普通普通CNC安裝通常采用安裝通常采用16位或位或32位微處置器芯片。如今的位微處置器芯片。如今的CNC安裝都采用安裝都采用64位微處置器芯片。位微處置器芯片。 2. 總線總線 總線是由物理導(dǎo)線構(gòu)成，從功能上說，普通可以分為三組?？偩€是由物理導(dǎo)線構(gòu)成，從功能上說，普通可以分為三組。 (1)數(shù)據(jù)線：這一組線為各部件之間傳輸數(shù)據(jù)，線的根數(shù)與數(shù)據(jù)線：這一組線為各部件之間傳輸數(shù)據(jù)，線的根數(shù)與傳送的數(shù)據(jù)寬度相等，它總是并行地一次傳送傳送的數(shù)據(jù)寬度相等，它總是并行地一次傳送n位寬度的一個字，位寬度的一個字，采用單向線。采用單向線。 (2)地址線：其上傳輸?shù)氖堑刂沸盘?，與數(shù)據(jù)線結(jié)合運(yùn)用，以地址線：其

51、上傳輸?shù)氖堑刂沸盘?，與數(shù)據(jù)線結(jié)合運(yùn)用，以確定數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來源或目的地，采用單向線。確定數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來源或目的地，采用單向線。 (3)控制線：其上傳輸?shù)氖枪芾砜偩€的某些控制信號，如數(shù)據(jù)控制線：其上傳輸?shù)氖枪芾砜偩€的某些控制信號，如數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫控制、中斷復(fù)位及各種確認(rèn)信號，采用單向線。傳輸?shù)淖x寫控制、中斷復(fù)位及各種確認(rèn)信號，采用單向線。 3. 存儲器存儲器 存儲器是用來存放數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序的。存儲器是用來存放數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序的。 (1) CNC安裝的系統(tǒng)程序存放在只讀存儲器安裝的系統(tǒng)程序存放在只讀存儲器EPROM中，即使中，即使斷電，程序也不會喪失。常用的斷電，程序也不會喪失。常

52、用的EPROM有：有：2716、2732、2764、27128、27256、27010等。等。 (2) 運(yùn)算的中間結(jié)果存放在隨機(jī)存儲器運(yùn)算的中間結(jié)果存放在隨機(jī)存儲器RAM中，它可以隨機(jī)中，它可以隨機(jī)讀寫，但斷電后信息隨即消逝。讀寫，但斷電后信息隨即消逝。 (3) 零件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)存放在有后備電池的零件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)存放在有后備電池的 RAM中，中，或是磁泡存儲器中，能隨機(jī)讀取，操作或修正并且斷電后，信息或是磁泡存儲器中，能隨機(jī)讀取，操作或修正并且斷電后，信息仍保管。仍保管。4. PLC PLC用以替代傳統(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電繼電器邏輯控制。經(jīng)過程序用以替代傳統(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電繼電器邏輯控制。經(jīng)過

53、程序進(jìn)展邏輯運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)進(jìn)展邏輯運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)M、S、T功能的譯碼與控制。功能的譯碼與控制。 PLC有內(nèi)裝型和獨(dú)立型兩種。內(nèi)裝型有內(nèi)裝型和獨(dú)立型兩種。內(nèi)裝型PLC是是CNC安裝的一個安裝的一個部件，可以共享部件，可以共享CNC安裝的安裝的CPU，也可以配置單獨(dú)的，也可以配置單獨(dú)的CPU。獨(dú)。獨(dú)立型立型PLC完全獨(dú)立于完全獨(dú)立于CNC安裝，本身具有完備的硬件安裝，本身具有完備的硬件CPU、ROM、RAM等和軟件，可以獨(dú)立完成規(guī)定的控制義務(wù)。等和軟件，可以獨(dú)立完成規(guī)定的控制義務(wù)。5. 位置控制位置控制 CNC安裝中的位置控制模塊和速度控制單元、位置檢測及反安裝中的位置控制模塊和速度控制單元、位置檢測及反

54、響控制等組成位置環(huán)。位置環(huán)主要用于軸進(jìn)給的坐標(biāo)位置控制，響控制等組成位置環(huán)。位置環(huán)主要用于軸進(jìn)給的坐標(biāo)位置控制，包括任務(wù)臺的前后左右挪動、主軸箱的挪動及繞某不斷線坐標(biāo)包括任務(wù)臺的前后左右挪動、主軸箱的挪動及繞某不斷線坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動等。軸控制性能的高低對數(shù)控機(jī)床的加工精度、軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動等。軸控制性能的高低對數(shù)控機(jī)床的加工精度、外表粗糙度和加工效率影響極大。外表粗糙度和加工效率影響極大。6. I/O接口接口 對對CNC安裝來說，由機(jī)床向安裝來說，由機(jī)床向CNC傳送的信號稱為輸入信傳送的信號稱為輸入信號，由號，由CNC向機(jī)床傳送的信號稱為輸出信號。輸入輸出信號向機(jī)床傳送的信號稱為輸出信號。輸入輸出

55、信號的主要類型有：直流數(shù)字、模擬輸入信號，直流數(shù)字、模擬的主要類型有：直流數(shù)字、模擬輸入信號，直流數(shù)字、模擬輸出信號；交流輸入信號，交流輸出信號。輸出信號；交流輸入信號，交流輸出信號。 直流模擬信號用于進(jìn)給坐標(biāo)軸和主軸的伺服控制或其它接直流模擬信號用于進(jìn)給坐標(biāo)軸和主軸的伺服控制或其它接納、發(fā)送模擬量信號的設(shè)備。交流信號用于直接納、發(fā)送模擬量信號的設(shè)備。交流信號用于直接 控制功率執(zhí)控制功率執(zhí)行器件。接口電路的主要義務(wù)：行器件。接口電路的主要義務(wù)： 進(jìn)展電平轉(zhuǎn)換和功率放大。進(jìn)展電平轉(zhuǎn)換和功率放大。 為防止噪聲引起誤動作，對為防止噪聲引起誤動作，對CNC和機(jī)床之間的信號進(jìn)和機(jī)床之間的信號進(jìn)展電氣隔離

56、。展電氣隔離。 采用模擬量傳送時，在采用模擬量傳送時，在CNC和機(jī)床電氣設(shè)備之間要接和機(jī)床電氣設(shè)備之間要接入入D/A和和A/D轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路。 信號在傳輸過程中，由于衰減、噪聲和反射等影響，會信號在傳輸過程中，由于衰減、噪聲和反射等影響，會發(fā)生畸變。為此要根據(jù)信號類別及傳輸線質(zhì)量，采取一定措施發(fā)生畸變。為此要根據(jù)信號類別及傳輸線質(zhì)量，采取一定措施并限制信號的傳輸間隔。并限制信號的傳輸間隔。二單微處置器構(gòu)造的特點(diǎn)二單微處置器構(gòu)造的特點(diǎn) 1CNC安裝中僅有一個微處置器，由它對存儲、插補(bǔ)運(yùn)算、安裝中僅有一個微處置器，由它對存儲、插補(bǔ)運(yùn)算、輸入輸出控制、輸入輸出控制、CRT顯示等功能集中控制分時管

57、理。顯示等功能集中控制分時管理。 2微處置器經(jīng)過總線與存儲器、輸入輸出控制等各種接口微處置器經(jīng)過總線與存儲器、輸入輸出控制等各種接口相連，構(gòu)成相連，構(gòu)成CNC安裝。安裝。 3構(gòu)造簡單，容易實(shí)現(xiàn)。構(gòu)造簡單，容易實(shí)現(xiàn)。 4正是由于只需一個微處置器集中控制。其功能將受微處正是由于只需一個微處置器集中控制。其功能將受微處置器字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址才干和運(yùn)算速度等要素的限制。置器字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址才干和運(yùn)算速度等要素的限制。 二、多微處置器構(gòu)造二、多微處置器構(gòu)造 數(shù)控系統(tǒng)中配置了多個微處置器，經(jīng)過一組公用地址和數(shù)據(jù)數(shù)控系統(tǒng)中配置了多個微處置器，經(jīng)過一組公用地址和數(shù)據(jù)總線進(jìn)展銜接，每個微處置器公用存儲器與總線進(jìn)展銜接，每個微處置器公用存儲器與I/O 接口，每個微處接口，每個微處置器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分任務(wù)，從而將單微處置器系統(tǒng)中的順序完置器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分任務(wù)，從而將單微處置器系統(tǒng)中的順序完成的任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€微處置器的并行、同時完成的任務(wù)，