数控加工技术明兴祖第2章数控机床各组成部分的结构及其控制原理.ppt

数控加工技术
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数控加工技术明兴祖第2章数控机床各组成部分的结构及其控制原理
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
第一节 计算机数控系统
一、CNC系统的组成与特点
计算机数控系统（简称CNC系统）是在硬件数控（NC）系统的基础上发展起来的，它用一台计算机完成数控装置的所有功能。CNC系统由硬件和软件组成，其组成框图如图2-1所示。


根据上述组成框图，CNC系统有如下特点：(1)灵活性
（2）通用性（3）可靠性（4）数控功能多样化
（5）使用维护方便
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二、CNC系统的硬件结构
数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过I/O接口互连。
数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。
数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。
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第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
（一）大板结构和功能模板结构
1．大板结构
大板结构CNC系统的CNC装置由主电路板、位置控制板、PC板、图形控制板、附加I/O板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。
2．功能模块结构
在这种结构中，整个CNC装置按功能模块化分为若干个模块，硬件和软件的设计都采用模块化设计。
常用的功能模板有CNC控制板、位置控制板、PC板、存储器板、图形板和通信板等。FANUC系统15系列就采用了功能模块式结构。
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第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
（二）单微处理器结构和
多微处理器结构
1．单微处理器结构
在单微处理器结构中，只有
一个微处理器，以集中控制、分
时处理数控装置的各个任务。
2．多微处理器结构
在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器通过数据总线或通信方式进行连接，共享系统的公用存储器与I/O接口,每个微处理器分担系统的一部分工作，这就是多微处理器系统。
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第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
如图2-3所示的数控系统带有4个CPU。目前使用的多微处理器系统有三种不同的结构，即主从式结构、总线式多主CPU结构和分布式结构。
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第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
三、CNC系统的软件结构
（一）CNC系统软件的组成
CNC软件分为应用软件和系统软件。
CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软
件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM内存中。各种CNC系
统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。下面分别叙述它们的作用。
1．输入数据处理程序
它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。
（1）输入程序（2）译码程序（3） 数据处理程序
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第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
2．插补计算程序
CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。这个过程称为插补运算。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或***作相应的运动，完成程序规定的加工任务。
CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式，所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应该尽可能地缩短运算时间，这是编