數(shù)控原理及系統(tǒng)

1、 第五章第五章 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 第一節(jié)、數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)第二節(jié)、插補(bǔ)原理插補(bǔ)原理第三節(jié)、刀具補(bǔ)償原理 第四節(jié)、 數(shù)控系統(tǒng)接口第五節(jié)、輔助功能與第六節(jié)、進(jìn)給運動的誤差補(bǔ)償?shù)谝还?jié)第一節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理： 1 NC1 NC 硬件數(shù)控硬件數(shù)控: :即由硬件電路來完成插補(bǔ)的數(shù)控動即由硬件電路來完成插補(bǔ)的數(shù)控動作，出現(xiàn)的年代：作，出現(xiàn)的年代：19521952196519652 CNC2 CNC 計算機(jī)數(shù)字控制計算機(jī)數(shù)字控制: : 由硬件和軟件共同完成數(shù)由硬件和軟件共同完成數(shù)控的功能，具

2、有柔性。控的功能，具有柔性。 19741974年以后年以后一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：數(shù)控機(jī)床的定義：數(shù)控機(jī)床的定義：一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其他編程該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其他編程指令規(guī)則的程序。其核心是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。指令規(guī)則的程序。其核心是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)：一種控制系統(tǒng)，它自動輸入載體上一種控制系統(tǒng)，它自動輸入載體上事先約定的數(shù)字量，并將其譯碼，在進(jìn)行必要事先約定的數(shù)字量，并將其譯碼，在進(jìn)行必要的信息處理和運算后，控制機(jī)床和加工零件。的信息處理和運算后，控制機(jī)床和加工零件。 CNC系

3、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(yīng)用軟件應(yīng)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(shè)備被控設(shè)備 機(jī)機(jī) 床床 機(jī)器人機(jī)器人 測量機(jī)測量機(jī) .數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：數(shù)控系統(tǒng)的組成：硬件硬件計算機(jī)外圍設(shè)備：CRT、鍵盤、面板、機(jī)床接口軟件軟件管理軟件：輸入輸出、顯示、自診斷等程序控制軟件：輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、速度控制、插 補(bǔ)運算、位置控制等。一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：w硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu): : CPU CPU，存儲器，總線、，存儲器，總線、外設(shè)外設(shè)等等。w軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)：是一種用于是一種用于零件零

4、件加工的、實時控制的、特殊的（或稱加工的、實時控制的、特殊的（或稱專用的）計算機(jī)操作系統(tǒng)。專用的）計算機(jī)操作系統(tǒng)。 系系 統(tǒng)統(tǒng)初始化初始化系統(tǒng)控制軟件系統(tǒng)控制軟件程序管理程序管理編輯編輯存儲存儲錄放錄放管理軟件管理軟件控制軟件控制軟件輸入程序輸入程序輸出程序輸出程序顯示程序顯示程序診斷程序診斷程序譯碼程序譯碼程序補(bǔ)償計算補(bǔ)償計算速度控制速度控制插補(bǔ)程序插補(bǔ)程序位控程序位控程序圖圖5.1 CNC5.1 CNC軟件的構(gòu)成軟件的構(gòu)成 一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：一、數(shù)控系統(tǒng)基本原理：3. 工作原理工作原理 通過各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)通過各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息

5、，經(jīng)過過CNC裝置譯碼，再進(jìn)行計算機(jī)的處理、運算，然后將各個坐裝置譯碼，再進(jìn)行計算機(jī)的處理、運算，然后將各個坐標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動伺服電動機(jī)，帶動各軸運動。并進(jìn)行實時位置反饋控制，使各伺服電動機(jī)，帶動各軸運動。并進(jìn)行實時位置反饋控制，使各個坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。個坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。 簡要工作過程：簡要工作過程： 1）輸入）輸入： 輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。 輸入方式輸入方式穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤輸入、光盤輸入、手健穿孔紙帶閱讀輸入、磁

6、盤輸入、光盤輸入、手健盤輸入，通訊接口輸入及連接上級計算機(jī)的盤輸入，通訊接口輸入及連接上級計算機(jī)的DNC接口輸入接口輸入簡要工作過程：簡要工作過程：2）譯碼：）譯碼：以一個程序段為單位，根據(jù)一定的語法規(guī)則解釋、翻譯成以一個程序段為單位，根據(jù)一定的語法規(guī)則解釋、翻譯成計算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的計算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。3）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理：包括刀具補(bǔ)償，速度計算以及輔助功能的處理等。：包括刀具補(bǔ)償，速度計算以及輔助功能的處理等。 4）插補(bǔ)：）插補(bǔ)：插補(bǔ)的任務(wù)是通過插補(bǔ)計算程序在一條曲線的已知起點和插補(bǔ)的任務(wù)

7、是通過插補(bǔ)計算程序在一條曲線的已知起點和終點之間進(jìn)行終點之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點的密化工作數(shù)據(jù)點的密化工作”。5）位置控制：）位置控制：在每個采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計算出的理論位置與實際在每個采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計算出的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。反饋位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。6）I/O處理：處理：處理處理CNC裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號輸入、輸出和控裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號輸入、輸出和控制。制。7）顯示：）顯示：零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。8）診斷：）診斷：檢查一切不正常的程序、操作和其他錯誤狀態(tài)。檢查一切不正常的程

8、序、操作和其他錯誤狀態(tài)。二、數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：二、數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：1 1、構(gòu)成、構(gòu)成 1 1）輸入裝置）輸入裝置: : 完成程序,參數(shù)等信息的輸入 MDI 信息載體2)2)輸出裝置輸出裝置: 完成打印,穿孔顯示等3)3)通信線路通信線路: 實現(xiàn)串行通訊及網(wǎng)絡(luò)功能4)CNC:4)CNC: 完成與外圍設(shè)備聯(lián)系,控制系統(tǒng)各部分功能5)PLC:5)PLC: 完成機(jī)床的順序控制,換刀,APC等6)6)主軸單元主軸單元: : 接受CNC的指令,控制主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速及旋向7)7)速度單元速度單元: : 接收CNC 的指令,控制各伺服軸的動作2、各部分的功能、各部分的功能(一一)、分類：、分類： 1、按微處理器分

9、類；、按微處理器分類；單微處理器：單微處理器：是以一個是以一個CPU（中央處理器）為核心，（中央處理器）為核心，CPU通過總線與存儲器通過總線與存儲器和各種接口相連接，采取集中控制、分時處理的工作方式，完成數(shù)控加工和各種接口相連接，采取集中控制、分時處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個任務(wù)。各個任務(wù)。 缺點：缺點： 不易進(jìn)行功能的擴(kuò)展和提高。不易進(jìn)行功能的擴(kuò)展和提高。 處理速度低、數(shù)控功能差。處理速度低、數(shù)控功能差。四、四、CNC的硬件體系結(jié)構(gòu)的硬件體系結(jié)構(gòu) CPUROMRAMIN接口接口OUT接口接口閱讀機(jī)閱讀機(jī)接口接口MDI/CRT接口接口位置位置控制控制其它其它接口接口總線總線多微處理機(jī)多微

10、處理機(jī)CNC裝置的結(jié)構(gòu)：裝置的結(jié)構(gòu)： ： 單單CPU的彌補(bǔ)：的彌補(bǔ)：增加浮點協(xié)處理器、增加浮點協(xié)處理器、8086+8087硬件分擔(dān)插補(bǔ)硬件分擔(dān)插補(bǔ)采用全智能化的采用全智能化的CRT、PLC部件。部件。 。兩個及兩個以上的兩個及兩個以上的CPU組成的組成的CNC稱為多微處理機(jī)系統(tǒng)。稱為多微處理機(jī)系統(tǒng)。模塊分為帶模塊分為帶CPU的主模塊和不帶的主模塊和不帶CPU的從模塊。的從模塊。特點：特點： （1）計算處理速度高）計算處理速度高 （2）可靠性高）可靠性高 （3）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性 （4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)多多CPU結(jié)構(gòu)分類：結(jié)構(gòu)分類： 共存儲器

11、共存儲器 以存儲器為中心，各模塊工作時，通過優(yōu)先接受使以存儲器為中心，各模塊工作時，通過優(yōu)先接受使 用請求，使用完成要撤消，用請求，使用完成要撤消， 釋放存儲器。釋放存儲器。 共總線共總線 以總線為中心，各模塊工作時，僅有一個模塊可占以總線為中心，各模塊工作時，僅有一個模塊可占 用總線，多個請求時由總線仲裁器來裁決。用總線，多個請求時由總線仲裁器來裁決。 2、按照電路板結(jié)構(gòu)分：、按照電路板結(jié)構(gòu)分： 1）大板結(jié)構(gòu)：）大板結(jié)構(gòu)： 主電路板是大板，其他電路板是小印刷主電路板是大板，其他電路板是小印刷 電路板，它們插在電路板的插槽內(nèi)一塊電路板，它們插在電路板的插槽內(nèi)一塊 構(gòu)成構(gòu)成CNC裝置，裝置， F

12、ANUC-C,0等等 2）模塊化結(jié)構(gòu)：）模塊化結(jié)構(gòu)：控制單元母版框架，各功能模塊，軟件控制單元母版框架，各功能模塊，軟件 硬件的設(shè)計成模塊化硬件的設(shè)計成模塊化 特點：特點：各功能塊功能獨立，便于開發(fā)同一功能各功能塊功能獨立，便于開發(fā)同一功能 的列產(chǎn)品，維修維護(hù)方便的列產(chǎn)品，維修維護(hù)方便 （二）典型（二）典型數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)：硬件結(jié)構(gòu)： fanuc-6M系系統(tǒng)的硬件介紹統(tǒng)的硬件介紹（一）各程序簡介：（一）各程序簡介：1、輸入程序：、輸入程序： 把零件程序經(jīng)緩沖器到存儲把零件程序經(jīng)緩沖器到存儲 把存儲的程序讀入緩沖器把存儲的程序讀入緩沖器記錄垂直校驗：記錄垂直校驗：每個程序數(shù)必須有偶數(shù)

13、行代碼否則每個程序數(shù)必須有偶數(shù)行代碼否則 以空格代替以空格代替水平奇偶水平奇偶： 每行代碼中每行代碼中1的個數(shù)必須為偶數(shù)的個數(shù)必須為偶數(shù) （ISO）或奇數(shù)（）或奇數(shù)（EIA）五五、 CNCCNC系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件各程序簡介：各程序簡介：2、譯碼程序：、譯碼程序：進(jìn)行代碼的識別，及功能代碼的解譯進(jìn)行代碼的識別，及功能代碼的解譯 代碼識別是指將讀入代碼按內(nèi)部碼地址的不代碼識別是指將讀入代碼按內(nèi)部碼地址的不 同進(jìn)行處理同進(jìn)行處理 功能處理是指將代碼識別的結(jié)果按功能再分功能處理是指將代碼識別的結(jié)果按功能再分 類，轉(zhuǎn)入相應(yīng)類，轉(zhuǎn)入相應(yīng) 的功能程序的功能程序 例如：例如：N50 G90G01 X106.Y-

14、60.F46M05;3、 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：對功能代碼進(jìn)行預(yù)處理對功能代碼進(jìn)行預(yù)處理 任務(wù)：任務(wù)：刀具半徑補(bǔ)償，速度計算，輔助功能的處理刀具半徑補(bǔ)償，速度計算，輔助功能的處理 其中：其中：刀具半徑補(bǔ)償：將零件的輪軌跡轉(zhuǎn)化為刀具中刀具半徑補(bǔ)償：將零件的輪軌跡轉(zhuǎn)化為刀具中 心的軌跡。心的軌跡。 速度代碼：速度代碼： 確定加工數(shù)據(jù)數(shù)的速度。確定加工數(shù)據(jù)數(shù)的速度。 輔助加工的處理：輔助加工的處理： 指順序程序的處理，設(shè)置接口信號。指順序程序的處理，設(shè)置接口信號。 數(shù)據(jù)的處理為插補(bǔ)程序做準(zhǔn)備，稱為數(shù)據(jù)的處理為插補(bǔ)程序做準(zhǔn)備，稱為 預(yù)計算。預(yù)計算。各程序簡介：各程序簡介：4、 插補(bǔ)計算程序：插補(bǔ)計算程序

15、：作用是對加工軌跡的細(xì)化。作用是對加工軌跡的細(xì)化。早期：全部由硬件來完成，由硬件來實施完成速度及位置早期：全部由硬件來完成，由硬件來實施完成速度及位置 的分配。的分配。現(xiàn)在：軟件插補(bǔ)現(xiàn)在：軟件插補(bǔ)+硬件插補(bǔ)硬件插補(bǔ) 由軟件完成粗插補(bǔ)，將整個軌跡分成幾個大段，再由軟件完成粗插補(bǔ)，將整個軌跡分成幾個大段，再 由硬件執(zhí)行各段的細(xì)化。由硬件執(zhí)行各段的細(xì)化。5、 伺服控制軟件：伺服控制軟件：作用：將位置指令（周期內(nèi)作用：將位置指令（周期內(nèi)4ms）轉(zhuǎn)化為速度指令。）轉(zhuǎn)化為速度指令。原理：原理：系統(tǒng)系統(tǒng)4ms計算一次指令值計算一次指令值Dc讀一次讀一次Df值值 通過計數(shù)器計算出通過計數(shù)器計算出D=Dc-Df

16、, （D*Kd）/4 s為速度。為速度。各程序簡介：各程序簡介：6、輸出程序、輸出程序：將數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服處理的結(jié)果輸出至對應(yīng)的接口電將數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服處理的結(jié)果輸出至對應(yīng)的接口電路路7、管理程序：、管理程序：管理：數(shù)據(jù)的輸入、處理及切削加工管理：數(shù)據(jù)的輸入、處理及切削加工處理主板、時鐘信號、故障信號處理主板、時鐘信號、故障信號管理為主程序，執(zhí)行周期較長，實時程序靠中斷完成管理為主程序，執(zhí)行周期較長，實時程序靠中斷完成8診斷程序、診斷程序、對系統(tǒng)內(nèi)的軟件，硬件進(jìn)行診斷，對故障做出相應(yīng)的報警對系統(tǒng)內(nèi)的軟件，硬件進(jìn)行診斷，對故障做出相應(yīng)的報警提示提示例如：編程、超程、伺服、例如：編程、超程

17、、伺服、PLC等等各程序簡介：各程序簡介：（二）（二）CNC軟件的特點：軟件的特點： 1、多任務(wù)并行處理：多個任務(wù)，多個程序共用運行。、多任務(wù)并行處理：多個任務(wù)，多個程序共用運行。2、多重實時中斷處理：、多重實時中斷處理：中斷是指終止現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序。待中斷是指終止現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序。待另一程序處理完畢后、再繼續(xù)執(zhí)行原程序，另一程序處理完畢后、再繼續(xù)執(zhí)行原程序，多重中斷：多重中斷：按中斷的級別排隊。按中斷的級別排隊。實時：實時：是指在確定的有限時間里對外部產(chǎn)生是指在確定的有限時間里對外部產(chǎn)生 的隨機(jī)事件作出響應(yīng)。并完成響應(yīng)和的隨機(jī)事件作出響應(yīng)。并完成響應(yīng)和 處理。處理。 專用的實

18、時多任務(wù)的計算系統(tǒng)，最突出的是多任務(wù)并任專用的實時多任務(wù)的計算系統(tǒng)，最突出的是多任務(wù)并任處理和多重實時中斷。處理和多重實時中斷?；诓⑿刑幚淼亩嗳蝿?wù)調(diào)度技術(shù)：基于并行處理的多任務(wù)調(diào)度技術(shù)：(1)資源分時共享資源分時共享(2)并發(fā)處理和流水處理：并發(fā)處理和流水處理：在多在多CPU結(jié)構(gòu)的數(shù)控裝置中，根據(jù)各結(jié)構(gòu)的數(shù)控裝置中，根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度，可采用以下兩種策略來提高系統(tǒng)處理速度。任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度，可采用以下兩種策略來提高系統(tǒng)處理速度。其一，其一，如果任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度不高，則可將這些任務(wù)分別安排一個如果任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度不高，則可將這些任務(wù)分別安排一個CPU，讓其同時執(zhí)行，即所謂的讓其同時

19、執(zhí)行，即所謂的“并發(fā)處理并發(fā)處理”；其二，其二，如果各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度較高，即一個任務(wù)的輸出是另一個任務(wù)如果各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度較高，即一個任務(wù)的輸出是另一個任務(wù)的輸人。則可采取流水處理的方法來實現(xiàn)并行處理。的輸人。則可采取流水處理的方法來實現(xiàn)并行處理。1）CNC系統(tǒng)的中斷類型系統(tǒng)的中斷類型CNC系統(tǒng)的中斷類型共有四種：外部中斷、內(nèi)部定時中斷、硬件故障中斷和程序性中斷。(1)外部中斷外部中斷 外部中斷主要有三種：紙帶光電閱讀機(jī)中斷、外部監(jiān)控中斷(如：緊急停、量儀到位等)和鍵盤操作面板輸入中斷。前兩種中斷的實時性要求較高，可以將它們設(shè)置在較高的中斷優(yōu)先級上。第三種中斷的實時性要求較低，可將它放

20、在較低的中斷優(yōu)先級上，也可以用查詢方式來處理它。 2、多重實時中斷處理：、多重實時中斷處理：1）CNC系統(tǒng)的中斷類型(2)內(nèi)部定時中斷內(nèi)部定時中斷 內(nèi)部定時中斷主要有兩種；插補(bǔ)周期定時中斷和位置采樣定時中斷，也可以將這兩種中斷合二為一，但在處理時，總是先處理位置控制，再處理插補(bǔ)運算。(3)硬件故障中斷硬件故障中斷 硬件故障中斷是各硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷，硬件故障如存儲器出錯、定時器出錯、插補(bǔ)運算超時等。(4)程序性中斷程序性中斷 程序性中斷是程序中出現(xiàn)異常情況的報警中斷，異常情況如各種溢出、除零等。 2、多重實時中斷處理：、多重實時中斷處理：2）CNC系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)模式系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)模式

21、CNC系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)模式有兩種：一種是前后臺軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式，另一種是中斷型軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式。(1)前后臺軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式前后臺軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式 前后臺軟件結(jié)構(gòu)的持點是前臺程序是一個中斷服務(wù)程序，用以完成全部的實時功能。后臺程序是一個循環(huán)運行程序，管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備在這里完成。后臺程序運行時，實時中斷程序不斷插入，前后臺程序相配合，共同完成零件的加工任務(wù)。 (2)中斷型軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式中斷型軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點是整個系統(tǒng)軟件，除初始化程序外，各任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，即整個軟件就是一個龐大的中斷系統(tǒng)，其管理功能主要是通過各級中斷服務(wù)程

22、序之間的相互通訊來完成的。第二節(jié)、運動軌跡的插補(bǔ)原理第二節(jié)、運動軌跡的插補(bǔ)原理插補(bǔ)的基本概念插補(bǔ)的基本概念 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)零件輪廓線型的有限信息，計算出刀具的一系列加工點、用基本線型擬合，完成所謂的數(shù)據(jù)“密化”工作。 插補(bǔ)有二層意思： 一是用小線段逼近產(chǎn)生基本線型（如直線、圓弧等）； 二是用基本線型擬合其它輪廓曲線。 插補(bǔ)運算具有實時性，直接影響刀具的運動。插補(bǔ)運算的速度和精度是數(shù)控裝置的重要指標(biāo)。插補(bǔ)原理也叫軌跡控制原理。五坐標(biāo)插補(bǔ)加工仍是國外對我國封鎖的技術(shù)。 下面以基本線型直線、圓弧生成為例，論述插補(bǔ)原理。插補(bǔ)方法的分類插補(bǔ)方法的分類 硬件插補(bǔ)器硬件插補(bǔ)器完成插補(bǔ)運算的裝置或程序稱為插補(bǔ)器

23、完成插補(bǔ)運算的裝置或程序稱為插補(bǔ)器 軟件插補(bǔ)器軟件插補(bǔ)器 軟硬件結(jié)合插補(bǔ)器軟硬件結(jié)合插補(bǔ)器1.1.基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) 每次插補(bǔ)結(jié)束僅向各運動坐標(biāo)軸輸出一個控制脈沖，各坐標(biāo)僅產(chǎn)生一個脈每次插補(bǔ)結(jié)束僅向各運動坐標(biāo)軸輸出一個控制脈沖，各坐標(biāo)僅產(chǎn)生一個脈沖當(dāng)量或行程的增量。脈沖序列的頻率代表坐標(biāo)運動的速度，而脈沖的數(shù)量代沖當(dāng)量或行程的增量。脈沖序列的頻率代表坐標(biāo)運動的速度，而脈沖的數(shù)量代表運動位移的大小?；鶞?zhǔn)脈沖插補(bǔ)的方法很多，如逐點比較法、數(shù)字積分法、表運動位移的大小?；鶞?zhǔn)脈沖插補(bǔ)的方法很多，如逐點比較法、數(shù)字積分法、脈沖乘法器等。脈沖乘法器等。2.2.數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 采用時間分割思

24、想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個插補(bǔ)周期采用時間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來逼近輪廓曲線。然后再的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來逼近輪廓曲線。然后再將輪廓步長分解為各個坐標(biāo)軸的進(jìn)給量（一個插補(bǔ)周期的進(jìn)給量），作為指令將輪廓步長分解為各個坐標(biāo)軸的進(jìn)給量（一個插補(bǔ)周期的進(jìn)給量），作為指令發(fā)給伺服驅(qū)動裝置。該裝置按伺服檢測采樣周期采集實際位移，并反饋給插補(bǔ)發(fā)給伺服驅(qū)動裝置。該裝置按伺服檢測采樣周期采集實際位移，并反饋給插補(bǔ)器與指令比較，有誤差運動，誤差為零停止，從而完成閉環(huán)控制。器與指令比較，有誤差

25、運動，誤差為零停止，從而完成閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法有：直線函數(shù)法、擴(kuò)展數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法有：直線函數(shù)法、擴(kuò)展DDADDA、二階遞歸算法等。、二階遞歸算法等。一一 、基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)、基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) ( (一一) ) 逐點比較法逐點比較法 這是早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，又稱代數(shù)法、醉步法，這是早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，又稱代數(shù)法、醉步法， 適用于開環(huán)系統(tǒng)。適用于開環(huán)系統(tǒng)。1.1.插補(bǔ)原理及特點插補(bǔ)原理及特點 原理原理：每次僅向一個坐標(biāo)軸輸出一個進(jìn)給脈沖，而每走一步都要通過偏差：每次僅向一個坐標(biāo)軸輸出一個進(jìn)給脈沖，而每走一步都要通過偏差函數(shù)計算，判斷偏差點的瞬時坐標(biāo)同規(guī)定加工軌跡之間的偏差，然后

26、函數(shù)計算，判斷偏差點的瞬時坐標(biāo)同規(guī)定加工軌跡之間的偏差，然后決定下一步的進(jìn)給方向。每個插補(bǔ)循環(huán)由偏差判別、進(jìn)給、偏差函數(shù)決定下一步的進(jìn)給方向。每個插補(bǔ)循環(huán)由偏差判別、進(jìn)給、偏差函數(shù)計算和終點判別四個步驟組成。計算和終點判別四個步驟組成。 逐點比較法可以實現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及其它曲線插補(bǔ)。逐點比較法可以實現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及其它曲線插補(bǔ)。特點特點：運算直觀，插補(bǔ)誤差不大于一個脈沖當(dāng)量，脈沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方：運算直觀，插補(bǔ)誤差不大于一個脈沖當(dāng)量，脈沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方便。便。 2.2.逐點比較法直線插補(bǔ)逐點比較法直線插補(bǔ)（1 1）偏差函數(shù)構(gòu)造）偏差函數(shù)構(gòu)造 對于第一象限直線對于第一象限直線OAO

27、A上任一點上任一點P(P(X,YX,Y):):X/Y X/Y = = Xe/Ye Xe/Ye 若刀具加工點為若刀具加工點為PiPi（X Xi i，Y Yi i），），則該點的偏差函數(shù)則該點的偏差函數(shù)F Fi i可表示為可表示為 若若F Fi i= 0= 0，表示加工點位于直線上；，表示加工點位于直線上；若若F Fi i 0 0，表示加工點位于直線上方；，表示加工點位于直線上方；若若F Fi i 0 0，表示加工點位于直線下方。，表示加工點位于直線下方。（2 2）偏差函數(shù)的遞推計算）偏差函數(shù)的遞推計算采用偏差函數(shù)的遞推式（迭代式）計算，采用偏差函數(shù)的遞推式（迭代式）計算，既由前一點計算后一點既由

28、前一點計算后一點0eeXYYXeieiiYXXYFYXF0Pi i (Xi i,Yi i)Ae (Xe,Ye)O F Fi i = =Y Yi i X Xe -e -X Xi iY Ye e若若F Fi i=0=0，規(guī)定向，規(guī)定向 +X +X 方向走一步方向走一步 X Xi i+1 +1 = = X Xi i +1+1 F Fi i+1 +1 = = X Xe eY Yi i Y Ye e( (X Xi i +1+1) ) = =Fi Fi - -YeYe若若F Fi i00，規(guī)定，規(guī)定 +Y +Y 方向走一步，則有方向走一步，則有 Y Yi i+1 +1 = = Y Yi i +1+1 F

29、Fi i+1 +1 = = X Xe e( (Y Yi i +1+1)-)-Y Ye eX Xi i = =Fi Fi + +XeXe（3 3）終點判別）終點判別直線插補(bǔ)的終點判別可采用三種方法。直線插補(bǔ)的終點判別可采用三種方法。1 1）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)：；）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)：；2 2）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)；）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)；3 3）僅判斷進(jìn)給步數(shù)較多的坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)。）僅判斷進(jìn)給步數(shù)較多的坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)。 （4 4）逐點比較法直線插補(bǔ)舉例）逐點比較法直線插補(bǔ)舉例 對于第一象限直線對于第一象限直線OAOA，終點坐標(biāo)，終點坐標(biāo)X Xe e=6 ,Y=6 ,Ye

30、e=4=4，插補(bǔ)從直線起點，插補(bǔ)從直線起點O O開始，故開始，故F F0 0=0 =0 。終點判別是判斷進(jìn)給總步數(shù)。終點判別是判斷進(jìn)給總步數(shù)N=6+4=10N=6+4=10，將其存入終點判別計數(shù)器中，將其存入終點判別計數(shù)器中，每進(jìn)給一步減每進(jìn)給一步減1 1，若，若N=0N=0，則停止插補(bǔ)。，則停止插補(bǔ)。 步數(shù)步數(shù)判別判別坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算偏差計算終點判別終點判別0 0 F F0 0=0=0=10=101 1F=0F=0+X+XF F1 1=F=F0 0-y-ye e=0-4=-4=0-4=-4=10-1=9=10-1=92 2F0F0F0+X+XF F3 3=F=F2 2-y-ye e=

31、2-4=-2=2-4=-2=8-1=7=8-1=74 4F0F0F0+X+XF F5 5=F=F4 4-y-ye e=4-4=0=4-4=0=6-1=5=6-1=56 6F=0F=0+X+XF F6 6=F=F5 5-y-ye e=0-4=-4=0-4=-4=5-1=4=5-1=47 7F0F0F0+X+XF F8 8=F=F7 7-y-ye e=2-4=-2=2-4=-2=3-1=2=3-1=29 9F0F0F0+X+XF F1010=F=F9 9-y-ye e=4-4=0=4-4=0=1-1=0=1-1=0OA98754321610YX（5 5）不同象限直線插補(bǔ)公式）不同象限直線插補(bǔ)公式3

32、.3.逐點比較法圓弧插補(bǔ)逐點比較法圓弧插補(bǔ) （1 1）偏差函數(shù)）偏差函數(shù) 任意加工點任意加工點P Pi i（X Xi i，Y Yi i），偏差函數(shù)），偏差函數(shù)F Fi i可表示為可表示為若若F Fi i=0=0，表示加工點位于圓上；，表示加工點位于圓上；若若F Fi i00，表示加工點位于圓外；，表示加工點位于圓外；若若F Fi i0 0F 0（2 2）偏差函數(shù)的遞推計算）偏差函數(shù)的遞推計算 1 1） 逆圓插補(bǔ)逆圓插補(bǔ) 若若FF0 0，規(guī)定向，規(guī)定向-X-X方向方向 走一步走一步 若若F Fi i00，規(guī)定向，規(guī)定向+Y+Y方向方向 走一步走一步 2 2） 順圓插補(bǔ)順圓插補(bǔ) 若若F Fi i0

33、0，規(guī)定向，規(guī)定向-Y-Y方向方向 走一步走一步 若若F Fi i00，規(guī)定向，規(guī)定向+X+X方向方向 走一步走一步（3 3）終點判別）終點判別 1 1）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)：）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)： 2 2）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)； 12) 1(122211iiiiiiiXFRYXFXX12) 1(122211iiiiiiiYFRYXFYY12) 1(122211iiiiiiiYFRYXFYY12) 1(122211iiiiiiiXFRYXFXXbabaYYXXNbaxXXNbayYYN（4 4）逐點比較法圓弧插補(bǔ)舉例）逐點比較法圓弧插補(bǔ)舉例 對于第一象限

34、圓弧對于第一象限圓弧ABAB，起點起點A A（4 4，0 0），終點），終點B B（0 0，4 4） ABYX4步數(shù)步數(shù)偏差判別偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計算偏差計算坐標(biāo)計算坐標(biāo)計算終點判別終點判別起點起點F F0 0=0=0 x x0 0=4, y=4, y0 0=0=0=4+4=8=4+4=81 1F F0 0=0=0-x-xF F1 1=F=F0 0-2x-2x0 0+1+1 =0-2 =0-2* *4+1=-74+1=-7x x1 1=4-1=3=4-1=3y y1 1=0=0=8-1=7=8-1=72 2F F1 100+y+yF F2 2=F=F1 1+2y+2y1 1+1+1

35、 =-7+2 =-7+2* *0+1=-60+1=-6x x2 2=3=3y y2 2=y=y1 1+1=1+1=1=7-1=6=7-1=63 3F F2 200+y+yF F3 3=F=F2 2+2y+2y2 2+1=-3+1=-3x x3 3=3, y=3, y3 3=2=2=5=54 4F F3 3000-x-xF F5 5=F=F4 4-2x-2x4 4+1=-3+1=-3x x5 5=2, y=2, y5 5=3=3=3=36 6F F5 5000-x-xF F7 7=F=F6 6-2x-2x6 6+1=1+1=1x x7 7=1, y=1, y7 7=4=4=1=18 8F F7

36、700-x-xF F8 8=F=F7 7-2x-2x7 7+1=0+1=0 x x8 8=0, y=0, y8 8=4=4=0=0(5)四個象限圓弧插補(bǔ)計算公式四個象限圓弧插補(bǔ)計算公式4.4.逐點比較法的速度分析逐點比較法的速度分析 式中：式中：L L 直線長度；直線長度；V V 刀具進(jìn)給速度；刀具進(jìn)給速度；N N 插補(bǔ)循環(huán)數(shù)；插補(bǔ)循環(huán)數(shù)；f f 插補(bǔ)脈沖的頻率。插補(bǔ)脈沖的頻率。所以：所以：刀具進(jìn)給速度與插補(bǔ)時鐘頻率刀具進(jìn)給速度與插補(bǔ)時鐘頻率f f 和與和與X X軸夾角軸夾角 有關(guān)有關(guān) fNVLsincosLLYXNeecossinfV二二 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) ( (一一) ) 概述概述

37、 1.1.數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的基本原理數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的基本原理 粗插補(bǔ)：采用時間分割思想，根據(jù)進(jìn)給速度粗插補(bǔ)：采用時間分割思想，根據(jù)進(jìn)給速度F F和插補(bǔ)周期和插補(bǔ)周期T T，將廓型曲線，將廓型曲線分割成一段段的輪廓步長分割成一段段的輪廓步長L L, ,L L= =FTFT( (一個插補(bǔ)采樣周期的輪廓步長一個插補(bǔ)采樣周期的輪廓步長) )，然后計算，然后計算出每個插補(bǔ)周期的坐標(biāo)增量。出每個插補(bǔ)周期的坐標(biāo)增量。 精插補(bǔ)精插補(bǔ)：根據(jù)位置反饋采樣周期的大小，由伺服系統(tǒng)完成。根據(jù)位置反饋采樣周期的大小，由伺服系統(tǒng)完成。 2.2.插補(bǔ)周期和檢測采樣周期插補(bǔ)周期和檢測采樣周期 插補(bǔ)周期大于插補(bǔ)運算時間與完成其它實時任

38、務(wù)時間之和插補(bǔ)周期大于插補(bǔ)運算時間與完成其它實時任務(wù)時間之和 ，現(xiàn)代數(shù)控系，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般為統(tǒng)一般為24ms，有的已達(dá)到零點幾毫秒。，有的已達(dá)到零點幾毫秒。插補(bǔ)周期應(yīng)是插補(bǔ)周期應(yīng)是位置反饋位置反饋檢測采檢測采樣周期樣周期 的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。3.3.插補(bǔ)精度分析插補(bǔ)精度分析 直線插補(bǔ)時，輪廓步長與被加工直線重合，沒有插補(bǔ)誤差。直線插補(bǔ)時，輪廓步長與被加工直線重合，沒有插補(bǔ)誤差。 圓弧插補(bǔ)時，輪廓步長作為弦線或割線對圓弧進(jìn)行逼近，存在半徑誤差。圓弧插補(bǔ)時，輪廓步長作為弦線或割線對圓弧進(jìn)行逼近，存在半徑誤差。eraYYXXOOerlr*rraeriera采用弦線（采用弦線（l）逼近時，見左圖。半

39、徑為）逼近時，見左圖。半徑為r的被逼近圓弧最大半徑誤差的被逼近圓弧最大半徑誤差er，其對其對應(yīng)的圓心角為應(yīng)的圓心角為，由圖可推導(dǎo)出：由圖可推導(dǎo)出：當(dāng)采用內(nèi)外均差（當(dāng)采用內(nèi)外均差（ era = eri ）的割線時，半徑誤差更小，是內(nèi)接弦的一半；）的割線時，半徑誤差更小，是內(nèi)接弦的一半；若令二種逼近的半徑誤差相等，則內(nèi)外均差弦的輪廓步長或步距角是內(nèi)接弦若令二種逼近的半徑誤差相等，則內(nèi)外均差弦的輪廓步長或步距角是內(nèi)接弦時的時的 倍。但由于內(nèi)外均差割線逼近時，插補(bǔ)計算復(fù)雜，很少應(yīng)用。倍。但由于內(nèi)外均差割線逼近時，插補(bǔ)計算復(fù)雜，很少應(yīng)用。由上面分析可知：由上面分析可知：圓弧插補(bǔ)時的半徑誤差圓弧插補(bǔ)時的半

40、徑誤差er與圓弧半徑與圓弧半徑r成反比，與插補(bǔ)周期成反比，與插補(bǔ)周期T 和進(jìn)給速度和進(jìn)給速度F 的平方成正比。的平方成正比。 r8FTr8le22r 2( (二二) ) 數(shù)據(jù)采樣法直線插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣法直線插補(bǔ) 1.1.插補(bǔ)計算過程插補(bǔ)計算過程 （1 1）插補(bǔ)準(zhǔn)備）插補(bǔ)準(zhǔn)備 主要是計算主要是計算輪廓步長輪廓步長及其相應(yīng)的及其相應(yīng)的坐標(biāo)增量坐標(biāo)增量。（2 2）插補(bǔ)計算）插補(bǔ)計算 實時計算出各插補(bǔ)周期中的插補(bǔ)點（動點）坐標(biāo)值。實時計算出各插補(bǔ)周期中的插補(bǔ)點（動點）坐標(biāo)值。2.2.實用的插補(bǔ)算法實用的插補(bǔ)算法( (原則：算法簡單、計算速度快、插補(bǔ)誤差小、精度高原則：算法簡單、計算速度快、插補(bǔ)誤差小、精度

41、高) )（1 1）直接函數(shù)法）直接函數(shù)法插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)計算：插補(bǔ)計算：（2 2）進(jìn)給速率數(shù)法（擴(kuò)展）進(jìn)給速率數(shù)法（擴(kuò)展DDADDA法）法）插補(bǔ)準(zhǔn)備插補(bǔ)準(zhǔn)備: :步長系數(shù)步長系數(shù) 插補(bǔ)計算：插補(bǔ)計算：（3 3）方向余弦法）方向余弦法插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)計算：插補(bǔ)計算：（4 4）一次計算法）一次計算法插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)準(zhǔn)備：插補(bǔ)計算：插補(bǔ)計算： eiXLlX eeiiXYXY iiiXXX1i1iiYYY FRNTLFTLlK eiKXX eiKYY i1iiXXX i1iiYYY LXcose LYcose coslX coslY XXX1ii YYY1ii eiXLlX eiYLlY

42、 i1iiXXX i1iiYYY XA(Xe,Ye)YX Y O l l l( (三三) ) 數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補(bǔ)1.1.直線函數(shù)法（弦線法）直線函數(shù)法（弦線法）上式中，上式中， 和和 都是未知數(shù)，難以用簡單方法求解，采用近似計算，用都是未知數(shù)，難以用簡單方法求解，采用近似計算，用 和和 來取代，來取代，則則 PA(Xi,Yi)B(Xi+1,Yi+1)EXYFHMii+1CDO2MODi CDOCHMDH2tani Y21YX21XYXsinl21Ycosl21Xtaniiii sincos45cos45sinFAcosLX Y21YX)X21X(Yii iitanl42Yl4

43、2Xtan i1iXXX i1iYYY 2.2.擴(kuò)展擴(kuò)展DDADDA法數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 將將DDADDA的切向逼近改變?yōu)楦罹€逼近。具體還是計算一個插補(bǔ)周期的切向逼近改變?yōu)楦罹€逼近。具體還是計算一個插補(bǔ)周期T T內(nèi)，輪廓步長內(nèi)，輪廓步長L L的坐標(biāo)分量的坐標(biāo)分量X Xi i和和Y Yi i由右圖經(jīng)過推導(dǎo)由右圖經(jīng)過推導(dǎo)可得：可得：其中其中:新加工點新加工點A Ai i 的坐標(biāo)位置的坐標(biāo)位置 特點：計算簡單，速度快，精度高。特點：計算簡單，速度快，精度高。11112121iiiiiiKYXKYKXYKXiiiiiiYYYXXX11FRNTRFTKBAiCXYMHQOAiAi-1三角形OBQ

44、相似于Ai-1AiM 第三節(jié)第三節(jié) 刀具補(bǔ)償原理刀具補(bǔ)償原理一、刀具幾何位置補(bǔ)償一、刀具幾何位置補(bǔ)償X1Z1PPP點是基準(zhǔn)點是基準(zhǔn),P位置即位置即為為:XP =XP+X1YP=YP+Z1考慮假想刀尖圓弧半徑考慮假想刀尖圓弧半徑Rs的位置后，的位置后， P位位置即為：置即為：XP =XP+X1RsYP=YP+Z1Rs二、刀具半徑補(bǔ)償二、刀具半徑補(bǔ)償1、刀具半徑補(bǔ)償概念、刀具半徑補(bǔ)償概念2、B型半徑補(bǔ)償型半徑補(bǔ)償 僅限于直線與圓弧，直線進(jìn)行刀補(bǔ)后的刀具中心軌跡為僅限于直線與圓弧，直線進(jìn)行刀補(bǔ)后的刀具中心軌跡為平行于輪廓的直線；對圓弧進(jìn)行刀補(bǔ)后的刀具中心軌跡為平行于輪廓的直線；對圓弧進(jìn)行刀補(bǔ)后的刀具

45、中心軌跡為與圓弧圓心的一段圓弧。與圓弧圓心的一段圓弧。 要求輪廓的過渡的圓角過渡即前段程序終點即為下段程要求輪廓的過渡的圓角過渡即前段程序終點即為下段程序起點，系統(tǒng)不需要計算段與段之間軌跡交點。序起點，系統(tǒng)不需要計算段與段之間軌跡交點。3、C型半徑補(bǔ)償型半徑補(bǔ)償 前面所講（前面所講（G41、G41和和G40）的軌跡）的軌跡第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的接口數(shù)控系統(tǒng)的接口一、接口解決的問題一、接口解決的問題 是對于數(shù)控裝置而言的其他信息與數(shù)控裝置的是對于數(shù)控裝置而言的其他信息與數(shù)控裝置的信息之間的交換過程，其實現(xiàn)的方法包括電氣的信息之間的交換過程，其實現(xiàn)的方法包括電氣的聯(lián)接和軟件的協(xié)調(diào)管理。聯(lián)接和軟件

46、的協(xié)調(diào)管理。分分類類第一類：單臺機(jī)床內(nèi)部各種部件之間的信息交第一類：單臺機(jī)床內(nèi)部各種部件之間的信息交 換問題換問題第二類：機(jī)床與機(jī)床之間或機(jī)床與計算機(jī)之間第二類：機(jī)床與機(jī)床之間或機(jī)床與計算機(jī)之間 的信息交換問題的信息交換問題接口功能分類接口功能分類第一類接口信息包括：第一類接口信息包括：1）控制機(jī)床坐標(biāo)軸實時運動的相關(guān)信息，它由數(shù)控裝置）控制機(jī)床坐標(biāo)軸實時運動的相關(guān)信息，它由數(shù)控裝置將控制信息傳遞給對應(yīng)的驅(qū)動裝置（伺服或變頻器），將控制信息傳遞給對應(yīng)的驅(qū)動裝置（伺服或變頻器），由驅(qū)動裝置控制相應(yīng)的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。由驅(qū)動裝置控制相應(yīng)的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。2）機(jī)床運行前后，數(shù)控裝置對機(jī)床上各種開關(guān)的處理它）機(jī)

47、床運行前后，數(shù)控裝置對機(jī)床上各種開關(guān)的處理它包括主軸、冷卻液的啟停等機(jī)床按鈕開關(guān)和各行程開關(guān)包括主軸、冷卻液的啟停等機(jī)床按鈕開關(guān)和各行程開關(guān)信號告等。信號告等。第二類信息，將在數(shù)控系統(tǒng)通訊中介紹第二類信息，將在數(shù)控系統(tǒng)通訊中介紹二、接口分類規(guī)范“機(jī)床機(jī)床/數(shù)控接口數(shù)控接口”國際標(biāo)準(zhǔn)指出了數(shù)控裝置，電氣設(shè)備與機(jī)國際標(biāo)準(zhǔn)指出了數(shù)控裝置，電氣設(shè)備與機(jī)床之間的接口范圍，共分為四類：床之間的接口范圍，共分為四類：A（）與驅(qū)動有關(guān)的聯(lián)接電路（動力驅(qū)動的聯(lián)接）；與驅(qū)動有關(guān)的聯(lián)接電路（動力驅(qū)動的聯(lián)接）；B （）數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)及其傳感器間的聯(lián)接電路；數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)及其傳感器間的聯(lián)接電路；C （）電源及保

48、護(hù)電路；電源及保護(hù)電路；D （）開關(guān)信號和代碼信息聯(lián)接電路。開關(guān)信號和代碼信息聯(lián)接電路。機(jī)床的機(jī)床的I/O通道：通道：CNC與機(jī)床的連接電路：與機(jī)床的連接電路：a、 I/O電路的功能特點：電路的功能特點： 傳送信息可靠。傳送信息可靠。 進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)換、進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)換、D/AA/D。 抗干擾性?？垢蓴_性。b 、I/O控制器構(gòu)成：控制器構(gòu)成：I/O接口、光電隔離、信息轉(zhuǎn)換等組成、接口、光電隔離、信息轉(zhuǎn)換等組成、由機(jī)床由機(jī)床(MT)向向CNC裝置傳送的信號稱為輸入信號；裝置傳送的信號稱為輸入信號；由由CNC裝置向裝置向MT傳送的信號稱為輸出信號。傳送的信號稱為輸出信號。按輸入、輸出信號的類型可以將按

49、輸入、輸出信號的類型可以將IO接口電路分為三類：接口電路分為三類：直直流數(shù)字輸入輸出接口、直流模擬輸入輸出接口相交流輸流數(shù)字輸入輸出接口、直流模擬輸入輸出接口相交流輸入輸出接口。入輸出接口。在實際中應(yīng)用最多的是直流數(shù)字輸入輸出接口。在實際中應(yīng)用最多的是直流數(shù)字輸入輸出接口。三、接口的實現(xiàn)三、接口的實現(xiàn)三、接口的實現(xiàn)三、接口的實現(xiàn) 1、接口任務(wù)、接口任務(wù) CNC系統(tǒng)與機(jī)床之間的信號，不能直接聯(lián)接，通過系統(tǒng)與機(jī)床之間的信號，不能直接聯(lián)接，通過I/O接接口電路聯(lián)接起來，其主要任務(wù)是：口電路聯(lián)接起來，其主要任務(wù)是：1）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化和功率放大）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化和功率放大 CNC系統(tǒng)信號是系統(tǒng)信號是TTL電平

50、，電平，控制機(jī)床的信號不一定是控制機(jī)床的信號不一定是TTL電平，負(fù)載較大。是接口電平，負(fù)載較大。是接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)A類信號的聯(lián)接。類信號的聯(lián)接。2）為防止干擾信號引起誤動作）為防止干擾信號引起誤動作 常采用光耦合器或繼電常采用光耦合器或繼電器將器將CNC與機(jī)床間的信號加以隔離。與機(jī)床間的信號加以隔離。光電隔離接口：光電隔離接口： 三、接口的實現(xiàn)三、接口的實現(xiàn)2、接口實現(xiàn)的方法、接口實現(xiàn)的方法（1）數(shù)控系統(tǒng)的）數(shù)控系統(tǒng)的輸入電路：輸入電路：主要功能是接收機(jī)床操作面板的各開主要功能是接收機(jī)床操作面板的各開關(guān)、按鈕信號相機(jī)床的各種限位開關(guān)信號。關(guān)、按鈕信號相機(jī)床的各種限位開關(guān)信號。因此有以觸點輸入的接收

51、電路和因此有以觸點輸入的接收電路和以電壓輸入的接收電路。以電壓輸入的接收電路。電壓輸入的接收電路：電壓輸入的接收電路：（2）數(shù)控系統(tǒng)的輸出接口電路：）數(shù)控系統(tǒng)的輸出接口電路：是將各種機(jī)床工作狀態(tài)燈的信息送到機(jī)床操是將各種機(jī)床工作狀態(tài)燈的信息送到機(jī)床操作面板，把控制機(jī)床動作信號送到強(qiáng)電箱，因此有繼電器輸出電路和無觸點作面板，把控制機(jī)床動作信號送到強(qiáng)電箱，因此有繼電器輸出電路和無觸點輸出電路。輸出電路。繼電器輸出電路：繼電器輸出電路：適用于速度要求不高，但負(fù)載電適用于速度要求不高，但負(fù)載電流較大的場合流較大的場合晶體管輸出接口電路：晶體管輸出接口電路：四、四、 通訊接口電路通訊接口電路: 功能功能

52、: 外設(shè)不能直接與存儲器進(jìn)行通訊外設(shè)不能直接與存儲器進(jìn)行通訊,需要通過需要通過CPU對對 I/O接口的讀寫操作來完成外設(shè)與存儲器之間的信接口的讀寫操作來完成外設(shè)與存儲器之間的信 息交換息交換 1、系統(tǒng)的、系統(tǒng)的I/O接口：接口：系統(tǒng)的接口常采用串行接口系統(tǒng)的接口常采用串行接口,其其 定義定義: 通訊的發(fā)送方和接受方之間的數(shù)據(jù)信息的傳通訊的發(fā)送方和接受方之間的數(shù)據(jù)信息的傳 輸是在單根線上完成的輸是在單根線上完成的.每次以一個二進(jìn)制每次以一個二進(jìn)制“0”“1” 為最小單位進(jìn)行傳輸為最小單位進(jìn)行傳輸.優(yōu)點優(yōu)點:價格便宜價格便宜,簡化通訊設(shè)備簡化通訊設(shè)備,可通過電話線進(jìn)行長距離可通過電話線進(jìn)行長距離

53、傳輸傳輸缺點缺點:傳輸速度慢傳輸速度慢.協(xié)議協(xié)議:為保證數(shù)據(jù)傳輸正確為保證數(shù)據(jù)傳輸正確,通訊雙方遵循某種約定的規(guī)通訊雙方遵循某種約定的規(guī) 程程(異步通訊規(guī)程異步通訊規(guī)程) 以一幀作為一個數(shù)據(jù)傳輸單位以一幀作為一個數(shù)據(jù)傳輸單位 每一幀包含每一幀包含: 起始位起始位,數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位,奇偶校驗停止位奇偶校驗停止位 格式如下格式如下: 信號無傳輸信號無傳輸: 表明線路上無數(shù)據(jù)傳輸表明線路上無數(shù)據(jù)傳輸 起使傳輸起使傳輸: 發(fā)送方任意時刻將線路上的邏輯發(fā)送方任意時刻將線路上的邏輯1狀態(tài)拉至狀態(tài)拉至0,發(fā)出發(fā)出 一個空號。表明線路上發(fā)送方要傳輸數(shù)據(jù)一個空號。表明線路上發(fā)送方要傳輸數(shù)據(jù),將接受將接受 方受到空信號開始準(zhǔn)備與發(fā)送方同步方受到空信號開始準(zhǔn)備與發(fā)送方同步,并希望收到并希望收到 隨后的數(shù)據(jù)隨后的數(shù)據(jù).