机床数控技术讲义(6).ppt
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第六章CNC系统实例,一、国产高档CNC系统蓝天1号二、开放式数控系统1）CH-2010/S2）华中型数控系统三、经济型CNC系统设计实例,国产高档CNC系统蓝天1号,10轴联动、空间直线插补、螺旋线插补编程尺寸：
100米，分辨率：
0.1微米分布式多微处理器系统（SYS、NC、PMC、COM）紧耦合方式（集中的操作系统，资源共享）、模块化小板结构实时多任务操作系统和生成系统内装式可编程逻辑、刀库自动控制与交换工作台控制软件结构软件采用模块化结构，分系统、子系统/设施、模块三层车、铣、磨、五轴联动加工中心,开放式数控系统,开放式数控系统的技术核心内容是系统功能的划分和软硬件接口。
控制系统供应商提供硬件平台和系统软件平台（包括标准的CNC控制和PLC控制功能），功能可由用户选择、配置和开发，其中系统软件可在同类型的多种硬件平台上运行。
CH-2010/S数控系统,基于PC和数字伺服现场总线SERCOS技术的开放式数控系统。
主板ISA总线+PC卡+SERCOSMaster卡PC卡建立人机界面+键盘、硬盘、显示器接口SERCOSMaster卡控制机床的控制单元（进给单元+PLCI/O点），可读入现场位置、速度、PLC输入状态、报警信息、伺服系统参数，输出工作方式选择、进给轴位置、主轴转速、PLC输出状态、伺服系统参数等指令，带有机床操作按钮、倍率开关和手轮输入口。
SERCOS（实时串行通讯协议）协议：
用于数字伺服和传动数据实时同步通讯的国际标准。
该协议定义了：
1、主站同步数据MST：
发同步信号，表示一次数据通讯开始2、伺服数据AT：
各从站发往主站的现场数据串（规定时间）3、指令数据MDT：
主站发往各从站的指令串（规定位置和长度）,CH-2010/S数控系统的软件,可在Windows操作系统下运行，并对操作系统作了实时控制功能扩充。
CNC软件由NC内核和PLC内核组成。
NC内核负责多通道多轴联动插补、刀补、在线检测等；PLC内核提供有丰富的控制函数，程序可由用户用C语言编写。
应用软件以VB语言编写，有一组标准的系统功能函数供调用。
系统软件与应用软件采用开放式软件接口。
华中型数控系统硬件配置,以工业计算机为硬件平台，采用DOS、WINDOWS操作系统，适合25轴的数控镗铣床和加工中心。
无源母板+系统总线CPU卡+多功能板+速度（位置）控制单元+光隔IO板1）CPU卡：
386以上CPU、2M以上内存、Cache128KB、两串一并、DMA控制器、中断控制器、定时器等2）多功能板：
主轴编码器+主轴控制单元+手摇脉冲发生器3）位置单元接口（串口或数控接口）：
速度控制单元4）光隔IO板：
机床IO、控制面板配置显示器、键盘、网卡、软驱、硬驱等构成计算机系统,华中型数控系统软件结构,RTM实时多任务管理模块+基本输入输出模块NCBIOS构成底层软件NCBASE。
RTM负责CNC系统的任务管理调度NCBIOS是所有硬件模块的驱动程序的集合,可根据不同的控制对象进行配置。
上层软件：
实现系统功能模块的配置，不用考虑硬件。
RTM由INT08H软中断配合8259A来实现的，核心由定时中断程序和任务调度程序组成。
中断程序及其优先级：
位置控制（8）插补运算（8）数据采样（12）PLC任务（16）刀补运算译码动态显示（96）人机界面,经济型CNC系统设计实例,经济型数控：
8位CPU（单片机）+步进电机定时/计数器：
串口的波特率发生器、键盘中断串口：
连接DNC的RS-244、连接微机的RS-232并口：
74LS373、74LS245、光耦简易键盘+数码管应用效果：
脉冲当量5微米或30“、四轴控制、两轴联动直线、圆弧（自动过象、整圆加工）插补和螺旋线加工刀补、间隙补偿24级走刀速度、自动升降速度功能延时、暂停、中停、急停等功能,经济型CNC系统主要软件算法设计,零件程序输入后，对零件程序的预处理：
程序编译将程序转化为插补数据矩阵（为插补程序提供数据）和可执行文件（调用指令要求的插补输出程序）。
绝对尺寸编程转换为增量尺寸后进行插补，同时保存该绝对尺寸至下段程序段使用。
软件数字积分插补：
直线：
长轴为基值，短轴半加载圆弧：
半径为基值，余数寄存器预加R-1自动升降速度控制：
软件延时预处理完成刀补及尖角过渡（尖角过渡采用圆弧过渡）*特点：
运行频率低、通用性差、通讯能力差、显示信息少,全功能经济型CNC系统设计实例,硬件：
16位CPU+CRT接口+8255并口8098单片机：
指令丰富、编程效率高、多功能IO口、16位定时器、8个中断源、高速IO接口，全双工串口软件功能：
1、控制功能：
空间直线、平面圆弧2、准备功能：
G0004、G4041、G90、G91、G923、插补功能：
扩展积分法（粗插补+精插补）4、进给功能：
F5、辅助功能：
M02、M03、M04、M05、M08、M096、补偿功能：
刀具半径、长度补偿、反向间隙补偿7、字符显示,全功能经济型CNC系统的插补算法,数字增量插补法粗插补由软件完成，采用扩展DDA算法（二阶近似法：
以弦线接近圆弧）精插补对粗插补形成的微小直线进行插补，输出脉冲。
例：
以8253实现。
设进给分量=个脉冲当量，8253的一个通道作为插补通道，工作在方式3方波，输出控制脉冲给步进电机，计数常数Tc保证步进电机的运行频率；8253的另一个通道作为控制通道，工作在方式1输出单稳脉冲，控制输出脉冲的启停，并输出中断信号，计数常数Tn=Tc/。
全功能经济型CNC系统的C功能刀补,完善的C功能刀具半径补偿。
刀补程序分为：
直线到直线、直线到圆弧、圆弧到直线、圆弧到圆弧四个部分，每一个部分都含有缩短、伸长、插入三种转接类型，根据前后两段程序段规定轮廓的具体情况切入调用。
课程综述
（1）,一、数控机床的组成与工作原理1、数控机床及其应用特点2、数控机床的分类二、数控机床与自动化制造1、MC、FMC2、FMS、CIMS,课程综述
（2）,三、数控加工程序编制基础1、数控加工编程步骤2、数控机床的坐标系统3、数控加工程序结构与格式4、数控编程的基本指令及格式四、数控机床的编程方法1、CK3263型数控机床的编程指令2、CK3263型数控机床的编程方法五、数控加工自动编程,课程综述（3）,六、CNC装置的硬件配置1、CNC装置的功能2、单微处理器结构的CNC装置3、多微处理器结构的CNC装置3、开放式CNC装置4、PLC及其在数控机床中的应用5、CNC装置的接口电路七、数控系统的软件结构1、CNC装置的多任务并行处理2、前后台式软件结构3、中断式软件结构,课程综述（4）,八、插补算法1、脉冲增量插补：
逐点比较法和数字积分法2、数字增量插补九、刀具半径补偿1、刀补的作用2、B功能刀补与C功能刀补十、进给速度控制1、开环数控系统：
延时法、中断法2、闭环数控系统：
前加减速度控制、后加减速度控制,课程综述（5）,A、数控机床的位置检测1、旋转变压器与同步感应器2、光栅与磁尺3、编码器B、数控机床的伺服驱动电机1、步进电机及其驱动电路2、直流伺服电极及其调速方法（PWM）3、交流伺服电极及其调速方法（SPWM）C、数控机床的位置控制脉冲比较/相位比较/幅值比较,考试题型,填空30分例：
CIMS是指：
#选择20分例：
G0指令属于：
#A、模态指令B、非模态指令问答30分例：
1、简述CNC装置的主要功能？
2、直线（圆弧）的插补计算与轨迹绘制编程20分,祝同学们学习愉快！
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