數(shù)控技術(shù)全章課件

1、數(shù)控技術(shù)多媒體教學(xué)講義9/3/20221課程簡介： 本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，向?qū)W生傳授數(shù)字控制機床的控制原理和相關(guān)技術(shù)方面的知識，通過該課程的學(xué)習(xí)，了解數(shù)字控制機床控制系統(tǒng)的組成、分類及發(fā)展趨勢。掌握數(shù)控機床數(shù)字插補計算方法、刀具補償原理及算法、典型數(shù)控裝置的軟、硬件結(jié)構(gòu)以及功能模塊之間的聯(lián)系、數(shù)字控制機床常用的檢測裝置結(jié)構(gòu)及工作原理、步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機的工作原理及使用特性，了解典型的伺服系統(tǒng)的組成及工作原理。 通過本門課程的學(xué)習(xí)為使用和設(shè)計現(xiàn)代制造裝備儲備必要的知識。9/3/20222第一章 概 述一、.機床數(shù)控技術(shù)的概念1.概述 機床數(shù)控技術(shù)是指采用數(shù)字信息形式對機床刀具

2、（或工件）運動的參數(shù)實現(xiàn)控制的一門技術(shù)。 刀具（或工件）的運動參數(shù)包括位置、速度、復(fù)雜的軌跡甚至輔助動作都可以編制成程序，事先存入到機床的數(shù)控系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)切削加工過程高度自動化。9/3/202233.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程3.1數(shù)控裝置的發(fā)展a.電子元器件的發(fā)展（電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、集成芯片組）b.硬件集成技術(shù)（各種功能板卡）c.計算機軟件技術(shù)（基礎(chǔ)平臺軟件、功能軟件）d.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)9/3/202253.2伺服驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展 步進電機、電液伺服馬達、直流伺服電機、交流伺服電機、直線電機等。3.3機械零部件的發(fā)展 滾珠絲杠、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、電主軸等。 3.4集成技

3、術(shù) 單機、柔性制造單元、柔性制造線、無人化車間等。9/3/20226二.數(shù)控機床的功能及使用特點1.機床精度數(shù)控精度通常用定位精度和重復(fù)定位精度來衡量，特別是重復(fù)定位精度，它反映了坐標(biāo)軸的定位穩(wěn)定性，是衡量該軸是否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。銑圓精度是綜合評價數(shù)控機床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的主要指標(biāo)之一。數(shù)控精度對加工質(zhì)量有舉足輕重的影響，同時要注意加工精度與機床精度是兩個不同的概念。將生產(chǎn)廠樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當(dāng)作機床的加工精度是錯誤的。樣本或合格證上標(biāo)明的位置精度是機床本身的精度，而加工精度是包括機床本身所允許誤差在內(nèi)的整個工藝系統(tǒng)各種因素所產(chǎn)生的誤差總和。9

4、/3/202272.機床的剛度 剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度。數(shù)控機床的加工速度大大高于普通機床，電動機功率也高于同規(guī)格的普通機床，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度也遠高于普通機床。剛性是機床質(zhì)量的一個重要特征，但對選型而言，由用戶對所選機床進行剛性評價尚無可借鑒的標(biāo)準(zhǔn)。實際上在選型時，綜合使用要求，對機床主參數(shù)和精度的選擇都包含了對機床剛性要求的含義。9/3/202284.工作臺功能選擇 回轉(zhuǎn)工作臺有兩種，用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺的分度定位間距有一定的限制，而且工作臺只起分度與定位作用，在回轉(zhuǎn)過程中不能參與切削。數(shù)控轉(zhuǎn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)任意分度，作為B軸與其它軸聯(lián)動控制。 9

5、/3/202210 6.冷卻方式 冷卻裝置形式較多，部分帶有全防護罩的加工中心 配有大流量的淋浴式冷卻裝置，有的配有刀具內(nèi)冷裝置(通過主軸的刀具內(nèi)冷方式或外接刀具內(nèi)冷方式)，部分加工中心上述多種冷卻方式均配置。精度較高、特殊材料或加工余量較大的零件，在加工過程中，必須充分冷卻。否則，加工引起的熱變形，將影響精度和生產(chǎn)效率。一般應(yīng)根據(jù)工件、刀具及切削參數(shù)等實際情況進行選擇。 9/3/202212 9.機床的噪聲和造型 綠色制造和清潔生產(chǎn)是現(xiàn)代制造重要的內(nèi)容之一。對于機床噪聲，各國都有明確的標(biāo)準(zhǔn)。目前聲音品質(zhì)也被列為評價機床質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。不少機床不但控制噪聲等級，而且對雜音控制也提出了要求。即機

6、床運轉(zhuǎn)時，除噪聲等級不允許超標(biāo)外，還不應(yīng)該有不悅耳雜音產(chǎn)生。不悅耳雜音一般指雖不超出噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級，但是卻可以聽到的怪異音響。 機床造型也可以統(tǒng)稱為機床的觀感質(zhì)量，機床造型技術(shù)是人機工程學(xué)在機床行業(yè)的實際應(yīng)用。機床造型對工業(yè)安全、人體衛(wèi)生和生產(chǎn)效率產(chǎn)生著潛在的，但又非常重要的影響。選型時要把機床造型作為一項要求內(nèi)容。9/3/20221410.精度的一致性：刀具磨損參數(shù)在線調(diào)整，不占用加工時間，零件精度一致性。11.數(shù)控機床使用成本高：使用成本維護成本。9/3/202215三.數(shù)控機床的組成1.機床本體 是切削加工的執(zhí)行部件。床身、立柱、主軸箱及主軸部件、進給滑臺、刀架及刀庫等。9/3/20

7、22162.數(shù)控裝置 中央控制單元+數(shù)據(jù)輸入、輸出外設(shè)。完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出和計算工作。3.伺服驅(qū)動裝置 接收數(shù)控裝置發(fā)來的控制信號，經(jīng)放大后驅(qū)動執(zhí)行部件運動。 4.檢測裝置 完成位置檢測，實現(xiàn)閉環(huán)控制 9/3/202217四.數(shù)控機床的分類1.工藝范圍分類車床銑床磨床鉆床等N-094型數(shù)控雙端面車磨復(fù)合機床，該產(chǎn)品是采用五軸控制，實施五軸三聯(lián)動的車磨復(fù)合數(shù)控機床。其中最大車削直徑為400mm,最大磨削直徑為400mm。該產(chǎn)品特別適合汽車剎車盤的精加工。加工時先完成雙端面的同時車削，緊接著完成雙端面的同時磨削。兩端面的等厚度可達0.005mm，粗糙度可達Ra0.4以上。9/3/2022183.

8、按進給伺服系統(tǒng)分類 步進電機驅(qū)動線路指令脈沖機床工作臺（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)功率脈沖9/3/202220(2)閉環(huán)伺服系統(tǒng) 位置檢測裝置 機床工作臺速度反饋位移反饋+_信號變換電路位移指令速度指令電壓指令信號比較電路9/3/202221 X,Y為坐標(biāo)地址，其他的坐標(biāo)地址還有 Z,U,V,W,A,B,C, 進給速度的地址F 主軸轉(zhuǎn)速的地址S 刀具的地址T4.機床坐標(biāo)系 JB3501-82標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)控機床采用右手迪卡爾坐標(biāo)系； 基本坐標(biāo)：X,Y,Z,A,B,C 輔助坐標(biāo)：U,V,W 9/3/202223機床的坐標(biāo)軸定義： 4.1 Z軸的定義： 軸線： 主軸軸線 ；沒有主軸的機床，垂直于工件裝夾表面的坐標(biāo)

9、軸為z軸;有幾根主軸的機床，選垂直于工件裝夾表面的一根主軸作為z軸。 z軸正方向：式刀具遠離工件的運動方向 4.2 X軸的定義：（1）工件旋轉(zhuǎn)機床： 軸線：平行于橫進給 導(dǎo)軌 正方向：遠離工件的運動方向9/3/2022244.3 工件靜止，刀具運動的原則數(shù)控機床的進給運動，有的是由刀具運動來實現(xiàn)的，有的是由工作臺帶著工件運動來實現(xiàn)，上述坐標(biāo)軸的怎方向，是假定工件不動，刀具相對于工件做進給運動的方向。9/3/202226五、機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系5.1機床坐標(biāo)系與機床原點機床坐標(biāo)系是機床上的固有坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的原點，機床坐標(biāo)系通常通過機床的回零操作建立。5.2工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程人員使

10、用的，以圖紙上的某一點為原點，建立坐標(biāo)系。一般工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸要平行，加工時，通過設(shè)置偏置值建立兩個坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。xyoxyo原點偏置9/3/2022275.3絕對坐標(biāo)與相對坐標(biāo)絕對坐標(biāo)始終相對于坐標(biāo)系原點，即計量的起點始終是坐標(biāo)系原點。如果坐標(biāo)值計量的起點總是用幾何元素的起點來衡量的話，這樣的坐標(biāo)成為相對坐標(biāo)或增量坐標(biāo)AB12181520XYOXYO9/3/202228第二章 數(shù)控插補原理與計算一.概述 實際加工中，數(shù)控裝置控制刀具沿著工件輪廓運動，刀具位置點的計算稱為插補計算。 所謂插補就是指數(shù)據(jù)的密化工作，在對數(shù)控裝置輸入有限坐標(biāo)點（例如直線的起點和終點，圓弧的起點、終

11、點和圓心）的情況下，數(shù)控裝置根據(jù)線段的特征（直線、圓弧等），運用一定的算法，自動的在有限坐標(biāo)點之間生成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而控制刀具沿著這一系列坐標(biāo)點運動，完成刀具沿工件輪廓的準(zhǔn)確移動。9/3/2022301.插補計算的基本要求插補計算首先要保證插補計算的精度，另外要求算法簡單。2.常用的插補計算方法插補的數(shù)學(xué)模型有多種，大致可分為直線插補和二次曲線插補，二次曲線主要有圓弧，漸開線、橢圓等。從插補計算輸出的數(shù)值形式來分，有脈沖增量插補和數(shù)據(jù)采樣插補。在脈沖增量插補中，又分為以區(qū)域判別為特征的逐點比較法和以數(shù)字積分為特征的數(shù)字積分法等。本章主要介紹逐點比較法、數(shù)字積分法和數(shù)據(jù)采樣插補法（時間分割

12、法）。9/3/202231二.逐點比較法 逐點比較法可實現(xiàn)直線，圓弧和非園二次曲線的插補。 1.直線的插補 設(shè)直線OA的起點坐標(biāo)分別為O(X0,Y0) A (Xe , Ye ) 要控制刀具從起點走向終點，要確定步長大小：步長(刀具最小移動單位）越小，精度越高，計算工作量越大，一般取0.01-0.001mm。實際插補計算時，主要解決4個問題：1）確定刀具當(dāng)前位置；2）確定刀具運動的方向 ：在任意時刻刀具只能沿x或y方向移動，刀具按什么樣的規(guī)律運動才能保證刀具軌跡和理論輪廓之間的誤差最小。同時還要使計算比較簡單。3）確定刀具當(dāng)前新的位置； 4）終點：要進行判別。 9/3/202232 1.1刀具當(dāng)

13、前位置 在加工過程中，刀具在任意時刻的坐標(biāo)值為P(Xi , Yj),根據(jù)P(Xi , Yj )相對于直線的位置有三種情況，刀具在理論直線的上方、下方或正好在直線上。A(Xe , Ye )yOP(Xi , Yj )x9/3/202233用一個公式來表達：P在OA上 Yj/Xi=Ye/Xe Xe Yj Ye Xi =0P在OA下面 Yj/XiYe/Xe Xe Yj Ye Xi Ye/Xe Xe Yj Ye Xi 01.2刀具運動的方向 定義Fi j為偏差判別函數(shù) Fi j = Xe Yj Ye Xi 并規(guī)定當(dāng) Fi j =0 沿X正方向走一步 Fi j 0 P(Xi,Yj)在圓弧外側(cè) Fij=(X

14、i2-X02)+(Yj2-Y02) =或 0 -x方向，F(xiàn)i j 0X坐標(biāo)進給方向判斷Y坐標(biāo)進給方向判斷F=F-ye+X方向走一步-X方向走一步E=E-1E=0 結(jié)束+Y方向走一步-Y方向走一步F=F+xe直線插補計 算流程圖YN9/3/202249直線插補計 算練習(xí)起點（-2，3）終點（-8，6）YXO9/3/202250五、刀具的進給速度前面討論可知，插補器就是向各個坐標(biāo)分配脈沖，進給脈沖的頻率就決定了坐標(biāo)軸的速度。設(shè)脈沖源頻率為fg, 以脈沖/秒表示。坐標(biāo)軸的進給速度vx、vy ，以毫米/分鐘表示。則vx= 60 fx Vy= 60 fy式中為脈沖當(dāng)量，以毫米/脈沖表示。刀具合成運動速度

15、v= vx2+vy2 =60 fx2+fy2當(dāng)fx=0(或fy =0) 時，合成速度取得最大值： V=Vmax=60 fg當(dāng)fx=fy時，合成速度取得最小值： V=Vmin=0.707Vmax對于機床加工來講，這個速度是比較平穩(wěn)的9/3/202251三.數(shù)字積分法 數(shù)字積分法的原理就是將插補元素分割成微小的段（小于坐標(biāo)軸一次進給的量，也就是小于一個脈沖當(dāng)量）然后將這些小段進行累加，累加到大于或等于一個脈沖當(dāng)量時，產(chǎn)生一個進給脈沖，控制坐標(biāo)軸進給一步。當(dāng)元素分割的無限小時，這個累加的過程就是積分，所以這種插補方法就叫做數(shù)字積分法。 過程：1）將元素（增量坐標(biāo)）分割 2）進行累加 3）有進位產(chǎn)生,

16、 輸出進給脈沖9/3/2022521.直線插補1.1計算原理 設(shè)有直線OA， Vx Vy分別為刀具在X,Y方向移動的分速度，要保證刀具從O點到A點的運動過程中沿著直線OA ，速度和坐標(biāo)行程必須滿足下面的關(guān)系。YXAOVxVy9/3/202253 Vx / Xe =Vy /Ye=K K為常數(shù)，是一個份分割因子，一般情況下， 數(shù)字電路中把一個數(shù)分割成 1/ 2n份，取 K= 1/ 2n 則 Vx =K Xe Vy =K Ye （1）一次疊加刀具移動的距離： X= Vx =K Xe Y= Vy = KYe （2） 刀具從原點走向終點的過程，可以看作是刀具沿各個坐標(biāo)運動的合成，每經(jīng)過一次疊加，X和Y方

17、向的運動增量分別為K Xe 和KYe ，經(jīng)過M次累加后，X和Y分別都到達終點，即下式成立： K Xe =M K Xe = Xe K Ye =M K Ye = Ye 9/3/202254 比較上式等式的兩邊，MK=1 M=1/K 一般情況下 K= 1/ 2n M= 2n n是二進制數(shù)據(jù)寄存器的長度 例1 : 有一個線段長度為3，用二進制數(shù)表示為0011，分割因子=? 如何分割？分割后的數(shù)如何表達？9/3/202255 1.2數(shù)字積分插補的實現(xiàn) 在硬件的插補過程中，被積函數(shù)寄存器（存放程序段的原始信息）里的內(nèi)容不斷的與累加寄存器里的內(nèi)容相加然后在存入到累加寄存器里，把累加寄存器的每一次進位當(dāng)作進給

18、脈沖控制機床的運動。置初值Xe Ye累加次數(shù)M累加器清零累加運算X方向有溢出Y方向有溢出X方向進給Y方向進給累加次數(shù)M減1到終點嗎結(jié)束9/3/202256舉例:插補直線O(0,0),A(7,10) Jvx Jrx X Jvx Jrx Y JE 0111 0000 0 1010 0000 0 0000 0111 0 1010 0 0001 1110 0 0100 100100101 1 1110 0 00111100 0 1000 101000011 1 0010 10101 1010 01100 001100001 10110 101111000 0 0000 110001111 01010

19、010011110 10110 1 10100101 1 0000 110119/3/202257Jvx Jrx X Jvx Jrx Y JE0101 00001011 011110101100 01010 011000011 10100 11101 1010 01110 011100001 11000 111111000 00010 1 00009/3/2022582.圓弧插補計算原理 設(shè)刀具沿圓弧AB移動,v為刀具的切向速度，p(x,y)為動點坐標(biāo)，如圖則有下述關(guān)系。 Y/R=Vx/V V/R=VX/Y 類似的導(dǎo)出 V/R=VY/X V/R=VX/Y=VY/X=K VX= K Y VY =

20、K X V,R,K均為常數(shù)ABVyVxVP(X,Y)YXR9/3/202259在單位時間增量T內(nèi)，X和Y的增量位移方程可表示為： X=VX T=KY T Y=VY T=KX T(任一單位時間T時段內(nèi)X方向的位移X和當(dāng)前點的Y坐標(biāo)位置有關(guān)。X在不同時刻是一個變化的量。)9/3/2022603.圓弧插補數(shù)字積分器設(shè)計A. X,Y方向各需要一個積分器B. X積分器的組成:1個累加器X.1個存放動點坐標(biāo)的寄存器JVX，該寄存器的內(nèi)容隨著動點的移動要不斷的修改，寄存器的初值是圓弧的起點Y坐標(biāo)值。C. X有進給脈沖產(chǎn)生的時候，同時修改JVY里面的內(nèi)容。9/3/2022613.圓弧插補數(shù)字積分器結(jié)構(gòu)框圖XY

21、JVX(Y)JVY(X)XYt-+9/3/202262D. 終點判別:設(shè)兩個減一計數(shù)器，初值存放兩個方向的總步長，有進給輸出，計數(shù)器的值減一，某一計數(shù)器的值為零，說明該坐標(biāo)已到達終點，兩個計數(shù)器全部為零插補結(jié)束。E. 當(dāng)圓弧位于不同象限或者是不同走向的時候，修改進給脈沖的方向同時修改發(fā)向JVX和JVY的符號。9/3/2022633.改進DDA插補質(zhì)量的措施1）進給速度均勻化措施 問題：寄存器長度為N,每一個程序段不論行程長短，都必須完成2的N次方的累加運算，從而使程序段間的走刀速度產(chǎn)生差別，影響效率和表面質(zhì)量。 改進的方法：左移規(guī)格化，即使JVX和JVY的內(nèi)容同時左移，并使其中數(shù)值大的最高位為

22、1。 Jvx 000011 000110 011000 Jvy 000101 001010 101000 JE 000000 100000 1110009/3/2022642）提高插補精度的措施 提高插補精度的有效措施就是給累加器置一個不是0的初值。比如10000000 不加載 半加載 X 00000000 10000000 Y 00000000 10000000A(15,1)XYO9/3/202265作業(yè)：用積分法插補順園（1象限）,起點A(3,4),終點B（5，0）設(shè)置寄存器長度，計算插補過程并繪出插補軌跡。9/3/202266四.時間分割法插補原理時間分割法又稱作粗、精插補法，整個插補工

23、作分兩步進行先粗插步后精插補，該方法的特點是插補精度高、運算速度快。一般用在直流或交流伺服系統(tǒng)的數(shù)控機床上。 粗插補是根據(jù)給定的進給速度F(mm/min)計算tms內(nèi)的合成進給量f,然后在計算各軸的進給量X ， Y。9/3/2022671.直線插補 YXfP(xe,ye)YXO9/3/2022682.圓弧插補原理 ：一段段等長的弦去逼近實際的圓弧，插補計算就是計算一段弦對應(yīng)的X， Y 。弦的長度等于合成進給量f。 = i+ /2COS =COS(i+ /2)=(Yi- Y i/2)/(R-p)P=R-om，f值小時可忽略。9/3/202269mABXiYiYmYi+1XiXmXi+1iO9/3

24、/2022703.三坐標(biāo)聯(lián)動直線插補原理空間直線的插補是先計算合成進給速度f,然后計算各軸的分量。tg =Ze/Yetg =OPyz/XeOPyz = Ye/ cos X=fcos Y/ X = Ye/ XeY= X* Ye/ XeZ=X* Ze/ XeP(X,Y,Z)PYZXeZeYe9/3/202271練習(xí)：2-1.逐點比較法插補計算分幾個步驟進行，各步驟內(nèi)容是什么？2-2.逐點比較法直線插補計算的偏差函數(shù)Fi+1 j和Fi j+1如何計算？2-3.已知直線的起點坐標(biāo)為o(0,0),終點坐標(biāo)為A(-5,4)，完成插補計算（用逐點比較法），并畫出刀具運動軌跡圖。2-4.推導(dǎo)逐點比較法圓弧插補

25、計算的偏差函數(shù)Fi j , Fi+1 j和Fi j+1 ，已知圓弧位于一象限，圓心在坐標(biāo)系圓點，逆圓插補，起點X0=3,Y0=2,求F00和F11 。2-5.已知直線的起點坐標(biāo)為o(0,0),終點坐標(biāo)為A(6,3)，完成插補計算（用數(shù)字積分法），并畫出刀具運動軌跡圖。2-6.畫數(shù)字積分法圓弧插補的硬件框圖，并解釋插補工作過程。2-7.已知一圓弧OA, O(0,5),A(0,5) 用時間分割插補法進行粗插補，插補周期為8ms,刀具移動速度為F6000mm/min.計算每次插補的Xi ,Yi 。并用圖示標(biāo)示每個插補周期的坐標(biāo)。 2-8設(shè)有一段直線，已知起點和終點坐標(biāo)為A(X0,Y0)和B(Xe,Y

26、e)，試建立插補計算模型，畫出插補計算的流程框圖。2-9寫出-Y坐標(biāo)方向的脈沖分配邏輯表達式。9/3/202272第三章 刀具半徑補償原理和計算一. 刀具半徑補償?shù)幕靖拍畹毒甙霃窖a償?shù)墓ぷ骶褪歉鶕?jù)編程軌跡，自動計算刀具中心軌跡。XYO編程軌跡刀具中心軌跡1）刀補矢量、刀補平面2）程序段的轉(zhuǎn)接 直線 直線， 直線 圓弧 ， 圓弧 圓弧刀具中心軌跡工件刀具9/3/2022731、刀補矢量的建立含有G41或G42的程序段是刀補建立程序段9/3/2022742.刀補狀態(tài)下的加工3刀補狀態(tài)的取消（含有G40的程序段）G41G40起刀點abcdefgho9/3/202275二.刀具半徑補償計算1.刀補建

27、立:刀具運動過程中逐步建立起刀補矢量。方向：大小：X=X+ X Y=Y+ YX=X+ rDsin Y=Y-rDcos YXOA(X,Y)A(X,Y)XY9/3/202276YXOA(X,Y)A(X,Y)XY2.刀補狀態(tài)方向：直線：方向保持不變，圓弧：方向不斷變化大?。篨=X+ X Y=Y+ YX=X+ rDsin Y=Y-rDcos 9/3/202277三. 直線過渡轉(zhuǎn)接分析與計算1.縮短型轉(zhuǎn)接AB,AD是刀具半徑矢量，OA,AF是編程軌跡JB,DK是刀具中心 軌跡，相交于C點。刀具沿JCK運動是不出現(xiàn)過切的基本條件。因此刀補計算就是根據(jù)A點的坐標(biāo)和刀補矢量計算C點的坐標(biāo)值。 CxyoBDAC

28、JKGFYX9/3/202278CBCBYXXYO1EA2CB=rDtg (2-2)/2 AC=AB+BCCC=BB-BE9/3/2022792.伸長型轉(zhuǎn)接OA對應(yīng)的刀具中心軌跡時JB, AF對應(yīng)的刀具中心軌跡時DK, 保證刀具不產(chǎn)生過切是沿著JB和DK的延長線運動，轉(zhuǎn)折點是它們的交點C。yxADBFOCEC1B121JK9/3/202280 編程軌跡OA、AF, O,A,F點的坐標(biāo)是已知的，角度1，2也是已知的。刀補轉(zhuǎn)接計算就是求C點的坐標(biāo)值。yxADBFOCEC1B121JK9/3/202281具體計算如下：ACX=AC1=AB1+B1C1AB1=rD sin 1B1C1=BCcos1BA

29、D= 2- 1BAC=(2- 1)/2BC= rD tg BAC= rD tg【 (2- 1)/2 】B1C1= rD tg【 (2- 1)/2 】. Cos1ACX=rD sin 1+rD tg【 (2- 1)/2 】. Cos1 yxADBFOCEC1B121JK9/3/2022829/3/2022833.插入型轉(zhuǎn)接按伸長型轉(zhuǎn)接，刀具的中心軌跡應(yīng)為JSK,直觀上我們看到刀具的空行程很長，降低了加工效率，事實上，只要保證刀具不過切就可以。因此刀具的中心軌為JC D K。刀補轉(zhuǎn)接計算就是計算C和D的坐標(biāo)，C點的計算條件是：BC= rDAC =AB- BCCC=BB+ECxyocDBDAK1YX

30、JCBES9/3/202284四.轉(zhuǎn)接類型的確定轉(zhuǎn)接類型根據(jù)兩直線之間的夾角（sin,cos )確定，一般可分為八種情況: （左補償G41）（1，1）（1，0）（0，0）（0，1）9/3/202285（右補償G42狀態(tài)）（1，1）（1，0）（0，0）（0，1）9/3/202286進口計算 sin cos 是G42sin 變反sin 0縮短型計算cos 0是G42插入型1計算插入型2計算伸長型計算出口YY9/3/202287五.數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部刀補計算的工作流程讀入程序段1做刀補計算 （BS) (CS) (AS) (OS)讀入程序段2做刀補計算 (BS)程序段1做轉(zhuǎn)接計算(CS) (AS) (OS)

31、讀入程序段3做刀補計算(BS)程序段2做轉(zhuǎn)接計算(CS)程序段1進行插補(AS)(OS)讀入程序段4做刀補計算(BS)程序段3做轉(zhuǎn)接計算(CS)程序段2進行插補(AS)程序段1插補輸出(OS)9/3/202288六、車床刀尖圓角的補償計算分析1、對刀過程刀尖圓角半徑理想刀尖位置對刀的過程可以看作是確定理想刀尖在工件坐標(biāo)系中的位置的過程9/3/2022892.外圓車刀加工端面、圓柱面和圓錐面的情況刀尖圓角引起的誤差9/3/202290練習(xí)：3-1.刀補矢量和刀補平面是如何定義的。3-2.如何定義左補償和右補償，代碼分別是什么？3-3.直線和直線之間有幾種轉(zhuǎn)接方式？3-4.刀補矢量建立程序段和刀補

32、狀態(tài)下加工的程序段有什么不同？3-5.分析縮短型轉(zhuǎn)接條件并導(dǎo)出計算公式。3-6.分析伸長型轉(zhuǎn)接條件并導(dǎo)出計算公式。3-7.分析插入型轉(zhuǎn)接條件并導(dǎo)出計算公式。3-8.轉(zhuǎn)接類型的判斷條件是什么？9/3/202291第四章 數(shù)控裝置軟硬件 功能及結(jié)構(gòu)一、 概述 數(shù)控裝置的硬件組成通常有以下幾個部分：1）計算機部分：CPU、總線、存儲器、外圍邏輯電路等2）電源部分：電源為CNC裝置提供一定的邏輯電壓、模擬電壓和開關(guān)量控制電壓，電源要能夠抵抗較強的浪涌電壓(電路在雷擊或接通、斷開電感負(fù)載或切投大型負(fù)載時常常會產(chǎn)生很高的操作過電壓，這種瞬時過電壓稱為浪涌電壓，是1種瞬變干擾，例如直流6V繼電器線圈斷開時會

33、出現(xiàn)300V600V的浪涌電壓)干擾。3）面板接口和顯示電路：機床的操作面板，數(shù)碼顯示和CRT顯示通過面板接口和計算機部分發(fā)生聯(lián)系4）輸入/輸出接口：連接計算機和外部設(shè)備，5）內(nèi)裝型PLC：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多采用內(nèi)裝PLC,利用PLC的邏輯運算功能實現(xiàn)各種開關(guān)量的控制。9/3/2022926）伺服輸出和位置反饋接口這部分硬件和cpu一起組成cnc系統(tǒng)位置控制的硬件支持，位置控制的某些重要性能取決于這部分硬件，伺服輸出接口把CPU運算所產(chǎn)生的控制策略經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。它一般由輸出寄存器和D/A器件組成。位置反饋接口采樣位置反饋信號，它一般由鑒相、倍頻電路、計數(shù)電路等組成。7）主軸控制接口：

34、連接CPU和主軸放大器8）數(shù)控系統(tǒng)軟件包含：a）輸入數(shù)據(jù)處理程序b）插補運算程序c）速度控制程序d）管理程序e）診斷程序9/3/2022939)CNC系統(tǒng)軟硬、件界面軟硬件在邏輯上是等價的，其分工由性/價比決定。輸入插補準(zhǔn)備插補位控速控電機測量軟件軟件軟件硬件硬件硬件硬件硬件硬件程序9/3/202294二、 數(shù)控裝置的單cpu和多cpu的硬件結(jié)構(gòu)1.單CPU或主從結(jié)構(gòu) CPUEPROMRAM鍵盤接口鍵盤CRT接口CRT顯示器數(shù)據(jù)輸入接口數(shù)據(jù)輸出接口機床強電柜位置控制單元接口速度控制單元電機速度檢測單元位置檢測單元9/3/202295a.CNC裝置內(nèi)僅有一個微處理器CPUb.CPU是通過總線和存

35、儲器、各種的接口相連接c.系統(tǒng)的工作方式是分時進行的d.結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易e.系統(tǒng)的工作速度取決于CPU的運算速度 早期的CNC系統(tǒng)和目前市場上的經(jīng)濟型CNC系統(tǒng)多采用單微結(jié)構(gòu)9/3/2022962、多CPU結(jié)構(gòu) 共享總線結(jié)構(gòu)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線DBCNC管理模塊（CPU）I/O設(shè)備零件程序存儲器輔助功能PLCCNC插補模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）其他功能如測量等PLC過程外圍控制如電位匹配、執(zhí)行機構(gòu)、放大器、測試元件及接口等9/3/202297a.系統(tǒng)有多個帶CPU的主模塊和若干個不帶CPU的從模塊組成。b.每個主模塊獨立完成一個特定的子任務(wù)c.子系統(tǒng)之間有集中的操作系統(tǒng)（緊耦合），各子系統(tǒng)

36、分時占用系統(tǒng)總線或系統(tǒng)有多重操作系統(tǒng)（松耦合），可以有效的實施并行處理。e.多CPU系統(tǒng)計算速度快，適應(yīng)多軸控制、高精度、高進給速度的數(shù)控加工要求。d.系統(tǒng)的擴展性好f.功能模塊容易做成通用模塊，便于規(guī)?；a(chǎn)。h.目前市場上的系統(tǒng)多采用此種結(jié)構(gòu)9/3/2022983、多CPU結(jié)構(gòu)-共享存儲器結(jié)構(gòu)共享存儲器插補(CPU2)軸控制（CPU3)CRT(CPU4)I/O控制（CPU1)來自機床的控制信號輸出到機床的控制信號9/3/202299a.在同一時刻只能由一個CPU對端口存儲器進行讀寫。b.系統(tǒng)擴展比較困難c.目前采用比較少9/3/2022100三、典型數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理 1.開放式

37、數(shù)控裝置 1.1概述 開放式數(shù)控裝置硬件由通用工控機加相應(yīng)的接口板組成，接口板和伺服單元的形式有關(guān)，常用的伺服單元形式有數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)、模擬式交流伺服系統(tǒng)以及和步進電機相配的伺服系統(tǒng)。9/3/2022101CPU內(nèi)存外存CRTCRT接口NC鍵盤COM2COM1網(wǎng)卡伺服單元1伺服單元2伺服單元3伺服單元4 四串口板輸入板輸出板多功能板主軸手搖脈沖發(fā)生器主軸編碼器伺服電機1伺服電機2伺服電機3伺服電機4位置檢測編碼器數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)9/3/2022102CPU內(nèi)存外存CRTCRT接口NC鍵盤COM2COM1網(wǎng)卡伺服單元1伺服單元2伺服單元3 位置環(huán)板輸入板輸出板多功能板主軸手搖脈沖發(fā)生器主軸

38、編碼器伺服電機1伺服電機2伺服電機3位置檢測編碼器模擬式交流伺服系統(tǒng)9/3/2022103 CPU內(nèi)存外存CRTCRT接口NC鍵盤COM2COM1網(wǎng)卡輸入板輸出板手搖脈沖發(fā)生器主軸編碼器 打印機接口 多 功 能 N C 接 口 板 步進電機驅(qū)動單元1步進電機1步進電機伺服單元9/3/20221041.2硬件板卡介紹1.2.1 串口板MOXA CP-134 Universal PCI，串行通訊接口板，實現(xiàn)CPU到外部設(shè)備的串行通訊，CP-134U 提供4個獨立的RS-422/485口，可提供長距離的可靠傳輸，適合工業(yè)環(huán)境。每個通道可以設(shè)定不同通訊格式。9/3/2022105 1.2.2HC410

39、2開關(guān)量輸入板 1) 作用：CPU通過此板采集外部的開關(guān)量狀態(tài)。 2) 信號連接： 3) 主要技術(shù)指標(biāo)： a.48路信號輸入 b.采用PC總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計， c.占用兩個連續(xù)的I/O地址，一個對應(yīng)通道號發(fā)生器，另一個對 應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動緩沖器， d.采用光電隔離技術(shù)，免除因公共地線帶來的各種干擾。 e. 電壓輸入方式，輸入電壓低于10伏，對應(yīng)邏輯0，輸入電壓10 24伏，對應(yīng)邏輯1 f.板卡自帶雙級濾波器，可直接和開關(guān)、按鈕相連9/3/2022106PCBUS數(shù)據(jù)驅(qū)動器通道號發(fā)生器板和通道選擇器二級濾波電路光電隔離電路一級濾波電路+24VCOM1+24VCOM20通道寄存器1通道2通道3通道4通道5通道

40、MOV DX 100H 指定地址（通道號發(fā)生器）MOV AL 05H 指定通道號OUT DX AL 輸出通道號INC DX 指定地址（數(shù)據(jù)）IN AL DX 讀回輸入狀態(tài)信息1.2.2HC4102開關(guān)量輸入板9/3/2022107+5V+24V輸入點124VGND5VGND74LS2459/3/2022108 1.2.3HC4203開關(guān)量輸出板1) 作用：CPU輸出開關(guān)量信號以控制外部設(shè)備節(jié)通或斷開。2) 信號連接：3) 主要技術(shù)指標(biāo)：a.開關(guān)量輸出電路與主控系統(tǒng)光電隔離，最高隔離電壓 AC2500V(1分鐘）。b.具有6個字節(jié)的輸出通道，可控制48路開關(guān)量。c.電流輸出，最大輸出電流DC30

41、0MA,最高負(fù)載電壓DC30V.d.外部可通過一個或兩個DC24V電源供電。9/3/2022109PCBUS數(shù)據(jù)驅(qū)動器通道號發(fā)生器板和通道選擇器光電隔離電路功率放大電路+24VCOM1+24VCOM20通道寄存器1通道2通道3通道4通道5通道1.2.3HC4203開關(guān)量輸出板復(fù)位MOV DX 108H 指定地址（通道號發(fā)生器）MOV AL 05H 指定通道號OUT DX AL 輸出通道號INC DX 指定地址（數(shù)據(jù)MOV AI 00H 賦值狀態(tài)信息OUT DX AL 輸出狀態(tài)信息9/3/202211024V5VD Q鎖存光隔放大輸出點D9/3/20221111.2.4 HC4303多功能板1)

42、 功能：實現(xiàn)兩路脈沖信號的計數(shù)和一路模擬電壓信號的輸出。2) 信號連接3) 主要技術(shù)指標(biāo)a.PC總線設(shè)計b.一路12位模擬量輸出（D/A轉(zhuǎn)換器）可用于主軸單元速度指令，輸出電壓范圍09Vc.一個16位脈沖可逆計數(shù)器，可用于連接主軸編碼盤d.一個8位脈沖可逆計數(shù)器，可用于連接手搖脈沖發(fā)生器9/3/2022112PCBUS數(shù)據(jù)驅(qū)動緩沖器地址總線驅(qū)動緩沖器控制信號驅(qū)動緩沖器譯碼控制邏輯時鐘基準(zhǔn)8位可逆計數(shù)器16位可逆計數(shù)器12位D/A電壓基準(zhǔn)源鑒相倍頻電路光電隔離電路主軸單元的速度指令手搖脈沖發(fā)生器主軸編碼盤1.2.4 HC4303多功能板9/3/2022113作業(yè)：手搖脈沖發(fā)生器的數(shù)字式鑒相、單倍

43、頻電路原理框圖和手搖脈沖發(fā)生器正轉(zhuǎn)時的波形圖如下所示：簡述原理并畫出手搖脈沖發(fā)生器反轉(zhuǎn)時的波形圖。DDDDQQQQQ-Q-Q-Q-CLKCLKCLKCLKABCPQPQNABB-CPA1A2QPQNA1A29/3/20221141.2.5 HC4403位置環(huán)板1) 作用：可實現(xiàn)3路數(shù)字量的采集和3路模擬量的輸出。2) 信號連接：3) 技術(shù)指標(biāo)：a.3個16位脈沖可逆計數(shù)器b.3路12位模擬量輸出，并各擴充一位符號位，電壓輸出范圍-10V+10V.c.3軸掉相判斷電路d.上電計數(shù)清零9/3/2022115PCBUS數(shù)據(jù)驅(qū)動緩沖器地址總線驅(qū)動緩沖器控制信號驅(qū)動緩沖器譯碼控制邏輯時鐘基準(zhǔn)#1軸計數(shù)器

44、#2軸計數(shù)器D/A符號寄存器電壓基準(zhǔn)源掉相判斷電路光電隔離電路#3軸計數(shù)器DAC1210 #1DAC1210 #2DAC1210 #3電流/電壓轉(zhuǎn)換追加電壓極性編碼器1.2.5 HC4403位置環(huán)板9/3/2022116A+A-碼盤斷線檢測原理圖讀取各軸碼盤掉相狀態(tài)信號MOV DX, 306HIN AL, DXAL中的數(shù)據(jù)D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 0 0 X Y Z9/3/2022117讀各軸計數(shù)值MOV DX, 300H(或302H或304H)IN AL, DX 讀低8位計數(shù)值INC DXIN AH, DX 讀高8位計數(shù)值電壓極性選擇控制信號（電壓極性寄存器）

45、MOV DX, 308H(或309H或30AH)MOV AL,01HOUT DX, AL極性選擇參數(shù)定義如下D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0X X X X X X X SX為無關(guān)數(shù)據(jù)，S為極性選擇位，S=1 表示輸出為正極性電壓9/3/2022118輸出電壓控制信號#1軸D/A輸出口地址：D11D4-300H, D3D0-301H#2軸D/A輸出口地址：D11D4-302H, D3D0-303H#3軸D/A輸出口地址：D11D4-304H, D3D0-305H例如：對#2軸輸出電壓+5V 5/10*FFFH=7FFHMOV DX, 302HMOV AL,FFHOUT DX, AL

46、INC DXMOV AL F0HOUT DX, ALMOV AL, 01HOUT DX AL 9/3/20221199/3/2022120練習(xí)：4-1簡述HC4203版的工作原理，并舉一個小例子進行說明.4-2簡述計數(shù)器、D/A轉(zhuǎn)換電路的工作原理。4-3手搖脈沖發(fā)生器的數(shù)字式鑒相、單倍頻電路原理框圖和手搖脈沖發(fā)生器正轉(zhuǎn)時的波形圖如下所示：簡述原理并畫出手搖脈沖發(fā)生器反轉(zhuǎn)時的波形圖。9/3/20221211.3.1 GE系列經(jīng)濟型連續(xù)軌跡運動控制卡1.3其它常用板卡9/3/2022122技術(shù)特點:可控制23個伺服/步進軸，實現(xiàn)兩三軸聯(lián)動的連續(xù)軌跡插補運動 伺服采樣周期為200微秒，用于管理速度規(guī)

47、劃，不影響插補精度 運動方式：直線插補、圓弧插補、手脈輸入跟隨（可指定任意軸跟隨手脈速度和位置變化） 插補速度可穩(wěn)定工作在256KHz 圓弧插補的徑向誤差在0.5pulse之內(nèi) 可編程禁止或使能對軸驅(qū)動報警信號和限位信號的監(jiān)測 底層循環(huán)程序緩沖區(qū)（8K）存儲用戶運動信息，提高通訊效率 用戶可編程坐標(biāo)偏移，便于緩沖區(qū)運動方式下坐標(biāo)的重新建立 可設(shè)置跟隨誤差極限、控制輸出極限等，保證運動安全可靠 PID（比例-積分-微分）數(shù)字濾波器，帶速度和加速度前饋，帶積分限值、偏差補償和低通濾波器（GE-X00-SV） 多段預(yù)處理功能，合理協(xié)調(diào)軌跡運動的速度和精度，實現(xiàn)良好的連續(xù)軌跡插補運動 可設(shè)置起跳速度和

48、最大速度，保證運動安全高效地進行 運動過程中可根據(jù)需要修改速度倍率調(diào)整目標(biāo)速度 硬件捕獲原點開關(guān)和編碼器Index信號，實現(xiàn)高精度高速位置鎖存，具有良好的重復(fù)定位精度 9/3/2022123控制輸入輸出:2-3路16位分辨率模擬電壓輸出信號（GE-X00-SV） 2-3路脈沖輸出信號，頻率：256KHz 可自由組合模擬電壓輸出或脈沖輸出（GE-X00-SV） 光電隔離2-3路驅(qū)動器使能信號和2-3路驅(qū)動器復(fù)位信號輸出 3-4路編碼器輸入（2-3路軸編碼器、1路輔助編碼器），采樣頻率：4MHz通用輸入輸出:8路通用模擬輸入，12位AD轉(zhuǎn)換，輸入范圍10V（可選件） 光電隔離的16路通用數(shù)字輸入和

49、16路通用數(shù)字輸出專用數(shù)字量輸入/輸出:光電隔離專用輸入：每軸2路限位開關(guān)信號、1路原點信號及1路驅(qū)動器報警信號輸入 光電隔離專用輸出：每軸1路驅(qū)動器使能信號、1路驅(qū)動器復(fù)位信號 1路探針輸入，可同時鎖存2-3軸編碼器位置和輔助編碼器位置（占用1路通用數(shù)字輸入信號）9/3/2022124其他:接口形式 適合標(biāo)準(zhǔn)ISA，PC104和PCI總線 GE連續(xù)軌跡運動控制器PC機 GE連續(xù)軌跡運動控制器嵌入式平臺 通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)stand-alone (可選) 系統(tǒng)軟件 雕刻機演示軟件 Windows 環(huán)境下DEMO軟件 Windows 98/2000/NT/XP設(shè)備驅(qū)動程序以及擴展動態(tài)鏈接庫 D

50、OS環(huán)境下C/C+函數(shù)庫以及示例程序 電源要求 +5V，Icc=2A; 內(nèi)部電源，由PC機提供 12V，Icc=60mA; 內(nèi)部電源，由PC機提供 +24V或+12V，Icc=2A, 外部電源，由用戶提供 9/3/2022125環(huán)境要求 工作溫度：060C 相對濕度：590%無凝結(jié) 尺寸 122mm185mm 基本配件 GT-400-ACC1 轉(zhuǎn)接板 GT-400-ACC2 接口端子板 GT-400-ACC3 62-pin屏蔽電纜（2） GT-400-ACC4 60-pin扁平電纜 9/3/2022126 1.3.2 GE-800-PV點位運動控制卡9/3/2022127點位運動控制器，它主要

51、應(yīng)用在高速高精度點位運動場合，具有良好的位置速度規(guī)劃曲線，可實現(xiàn)高速運行和快速準(zhǔn)確定位，在PCB鉆銑床、表貼機、邦定機等點位控制設(shè)備上有良好的應(yīng)用。技術(shù)特點:每塊卡可控制8個伺服/步進軸，同時進行18軸點位運動控制 模擬量輸出模式下，可編程伺服采樣周期，最小可調(diào)整為200微秒，最大可調(diào)整為2毫秒（默認(rèn)伺服周期為400微秒）；若任何一個軸為脈沖輸出模式，伺服周期固定為400微秒 9/3/2022128運動方式：單軸點位運動、速度控制 可編程梯形曲線規(guī)劃和S曲線規(guī)劃，在線刷新運動控制參數(shù) 所有計算參數(shù)和軌跡規(guī)劃參數(shù)均為32位 可編程禁止或使能驅(qū)動報警信號和限位信號監(jiān)測 限位觸發(fā)時自動急停觸發(fā)軸的運

52、動，驅(qū)動報警觸發(fā)時關(guān)閉軸伺服使能 可設(shè)置跟隨誤差極限、控制輸出極限等，保證控制安全可靠 PID（比例-積分-微分）數(shù)字濾波器，帶速度和加速度前饋，帶積分限值、偏差補償和低通濾波器 可編程設(shè)置Home信號的觸發(fā)沿，硬件捕獲Home信號和編碼器Index信號，實現(xiàn)高精度機器原點位置鎖存,具有良好的重復(fù)定位精度 網(wǎng)絡(luò)接口（以太網(wǎng)、Profibus-DP、RS232、RS422/485）(選件)9/3/2022129控制輸入輸出:8路16位分辨率模擬電壓輸出信號或脈沖輸出信號，可自由組合 8路四倍頻增量編碼器輸入，作為各軸反饋信號輸入 編碼器采樣頻率可達8MHz 脈沖發(fā)生頻率可達1MHz通用模擬輸入（

53、可選件）:8路模擬輸入，12位A/D轉(zhuǎn)換，輸入范圍10V，采樣周期為250微秒通用數(shù)字量輸入/輸出:光電隔離的16路通用數(shù)字輸入和16路通用數(shù)字輸出9/3/2022130 1.3.3 GM-400運動控制卡9/3/2022131GM400是一塊高性能、使用簡單的通用型4軸運動控制器，是以IBMPC/XT/AT或兼容機作為主機的ISA總線應(yīng)用插板，可以同時控制四臺伺服馬達。 GM400的核心是兩片專用運動控制芯片，該芯片負(fù)責(zé)處理4個軸的運動控制所需的大量計算任務(wù)。 GM400運動控制器設(shè)計緊湊，功能強大，特別是用于普通機床、包裝機械和工廠自動化的PC化控制。9/3/2022132控制功能:提供四

54、路模擬電壓（+/-10V）控制信號 提供四路PWM控制信號（適用于有PWM控制信號接口的伺服電機驅(qū)動器） 提供四路增量式光電編碼器反饋信號接口 增量碼盤計數(shù)器頻率可達1HMz 四軸位置、速度、加速度控制 可編程數(shù)字PI+VFF濾波 可編程數(shù)字PID濾波 單軸最小伺服采樣周期為100微秒 32位長度的位置寄存器 硬件檢測INDEX信號、HOME信號 可編程S-曲線、梯形曲線、速度跟蹤和電子齒輪運動控制方式 點到點位置控制9/3/2022133輸入/輸出接口:8路光電隔離限位開關(guān)信號輸入接口 4路光電隔離原點信號輸入接口 16路光電隔離輸入可作為伺服驅(qū)動器故障輸入接口，也可作為由用戶定義的其他輸入

55、信號接口 16路光電隔離輸出信號可用于伺服驅(qū)動器的使能和故障復(fù)位控制，也可作為由用戶定義的其他輸出信號接口總線接口:標(biāo)準(zhǔn)的ISA/PC104總線接口系統(tǒng)軟件:Windows 3.1/95/98/NT設(shè)備驅(qū)動器 DOS環(huán)境下C/C+函數(shù)庫 示教和調(diào)試軟件9/3/20221342.FANUC 0i系統(tǒng)的硬件組成存儲器卡槽存儲器備用電池顯示狀態(tài)/報警的LED主板I/OLINK插座串行主軸或位置編碼器插座串行主軸或模擬主軸插座 伺服放大器插座分離式檢測器I/F插座分離式ABS脈沖編碼器電池插槽I/O板I/O設(shè)備I/F插座保險電源指示燈機床I/F插座電源插座顯示器插座MDI插座手搖脈沖發(fā)生器插座機床I/

56、F插座高速串行總線微型插槽2.1硬件概要9/3/20221352.2綜合連接圖主板IOLINK(JD1AA-OUT(JA8A)SPDL-(JA7A)SERVO1(JS1A)SERVO2(JS2A)SERVO3(JS3A)SERVO4(JS4A)SCALE1(JF21)SCALE2(JF22)SCALE31(JF23)SCALE4(JF24)SC-ABS(JF25)用I/OLINK可連接的單元9/3/2022136練習(xí)：4-1簡述數(shù)控裝置的主要組成部分。4-2簡述HC4203開關(guān)量輸入板和開關(guān)量輸出板的工作原理。4-3將一個按鈕開關(guān)連接到開關(guān)量輸入板，將一個信號燈連接到開關(guān)量輸出板，按下開關(guān)信號

57、燈亮，再按下開關(guān)信號燈滅，畫圖并編寫控制程序。4-4簡述多功能板的功能。4-5簡述位置環(huán)板的功能。4-6簡述數(shù)字式鑒相、單倍頻手搖脈沖發(fā)生器的電路原理，并畫出手搖脈沖發(fā)生器反轉(zhuǎn)時的波形圖。4-74-89/3/2022137四、CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及控制本節(jié)知識要點1.什么是CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性2.并行處理的概念、并行處理的模型3.什么叫實時中斷處理，CNC常用中斷類型4.譯碼的作用是什么，工作流程。5.預(yù)計算處理哪些內(nèi)容6.輸出模塊完成的主要功能7.FANUC 7M系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)特點8.中斷源有哪些類型9.初始化程序完成的工作有哪些10.設(shè)置口狀態(tài)字的作用是什么11.簡述4號口和7號口狀態(tài)字的設(shè)

58、置12.NC鍵盤的監(jiān)控處理方法是什么9/3/20221381.概述早期的數(shù)控裝置完全是由硬件組成的，稱作NC系統(tǒng)，CNC系統(tǒng)的控制功能是由軟、硬件共同完成的，理論上硬件和軟件在邏輯上是等價的，軟件具有成本低，功能更豐富，擴展性更強，但是硬件具有處理速度快的最大優(yōu)勢，實際中使用的系統(tǒng)大都采用軟硬件結(jié)合的方式，大至有三種類型：1.插補計算完全由硬件線路完成2.軟件插補器完成粗插補，硬件插補器完成精插補3.插補工作完全由軟件完成9/3/20221392. CNC系統(tǒng)的工作特點2.1多任務(wù)并行處理（1）CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性CNC系統(tǒng)管理控制輸入I/O處理顯示診斷譯碼刀具補償速度處理插補計算位置控制目前

59、的數(shù)控系統(tǒng)中有兩種方法實現(xiàn)并行處理，一時采用多CPU，二是采用CPU資源分時共享。9/3/20221402.2實時中斷處理 實時中斷處理是CNC系統(tǒng)工作的另一個重要特征，因為數(shù)控加工有非常高的實時性要求。例如加工過程中刀具不能停頓，遇到異常情況要及時處理。數(shù)控系統(tǒng)中常用的中斷類型如下：（1）外部中斷 能夠產(chǎn)生外部中斷的有鍵盤、急停按鈕、超程限位開關(guān)、復(fù)位按鈕等。系統(tǒng)內(nèi)部按著重要程度對中斷源進行優(yōu)先級排隊。急停按鈕優(yōu)先級別最高。（2）內(nèi)部定時中斷 主要由插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。（3）硬件故障中斷 它是各種硬件故障監(jiān)測裝置發(fā)出的中斷，例如存儲器出錯、伺服系統(tǒng)故障、檢測元件故障等。（4）

60、程序性中斷 它是程序出現(xiàn)的各種異常情況報警中斷，如程序格式錯誤，坐標(biāo)點書寫錯誤等。9/3/2022141初始化顯示I/O處理輸入插補準(zhǔn)備診斷插補位控鍵盤中斷優(yōu)先級從高到低2.3CNC系統(tǒng)軟件模型結(jié)構(gòu)特點1）循環(huán)和中斷處理相結(jié)合9/3/20221422）資源重疊流水處理：把一個程序段的處理過程可以分為四個子過程，程序段輸入、插補準(zhǔn)備、插補計算和位置控制，記作： T1 、T2 、T3、 T4T1 T2 T3 T4T1 T2 T3 T49/3/2022143三.CNC系統(tǒng)的控制軟件結(jié)構(gòu)1.概述9/3/20221442.各功能模塊的工作過程2.1輸入模塊 輸入模塊的工作就是將通過鍵盤、磁盤或其他方式輸