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1、 NCTechnology E mail jtb NumericalControlTechnology 机电工程学院主讲 蒋廷彪 NCTechnology E mail jtb Ch4COMPUTERNUMERICALCONTROLUNIT NCTechnology E mail jtb Outline CNCsystemHARDWAREARCHITECTUREOFCNCUNITCNCSoftwareOPENARCHITECTURESYSTEMFORCNCUNIT NCTechnology E mail jtb Introduction Machinecontrolsaredividedint
2、otwotypes numericalcontrol NC computernumericalcontrol CNC NCcontrolshavetoreadtheprogrameachtimeapartisrun theyhavenomeansofeditingexistingprograms CNCcontrolscanstoreandalloweditingofloadedprograms AllmachinesbuilttodayareCNCmachines CNCunitistheheartofCNCmachine NCTechnology E mail jtb NCsystem T
3、heNCmachine controlunit whichprocessesthecommandsfromtheinputmedia thedrivemechanismsthemachineitselfThemostbasicfunctionofanyNCmachineisautomatic precise andconsistentmotioncontrol NCTechnology E mail jtb ThemakeupofalinearaxisofanNCmachine NCTechnology E mail jtb CNCSystem Definition EIA CNCsystem
4、isaspecialcomputersystemthatisequippedwithcertaininterfacecircuitsandservodrivers andcandopartoralltheworksanNCsystemdobyrunningthesoftwarestoredinitsmemories EIA 美国电子工业协会 所属的数控标准化委员会的定义 CNC是用一个存储程序的计算机 按照存储在计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置的部分或全部功能 在计算机之外的唯一装置是接口 ISO 国际标准化组织 的定义 数控系统是一种控制系统 它自动阅读输入载体上事先给定的数字
5、 并将其译码 从而使机床移动和加工零件 NCTechnology E mail jtb CNCmachiningSystem LogicalstructureofCNCmachinetool NCTechnology E mail jtb CNCmachiningSystem NCTechnology E mail jtb CNC系统的组成 从自动控制的角度来看 CNC系统是一种位置 轨迹 速度 还包括电流 控制系统 其本质上是以多执行部件 各运动轴 的位移量 速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统 是一种配有专用操作系统的计算机控制系统 从外部特征来看 CNC系统是由硬件 通用硬件和专用
6、硬件 和软件 专用 两大部分组成的 NCTechnology E mail jtb CNC装置的组成和工作原理 NCTechnology E mail jtb CNC装置的组成和工作原理 硬件结构 CPU 存储器 总线 外设等 软件结构 是一种用于零件加工的 实时控制的 特殊的 或称专用的 计算机操作系统 NCTechnology E mail jtb CNC装置的组成和工作原理 3 工作原理通过各种输入方式 接受机床加工零件的各种数据信息 经过CNC装置译码 再进行计算机的处理 运算 然后将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路 经过转换 放大去驱动伺服电动机 带动各轴运动 并进行实时位置反
7、馈控制 使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置 简要工作过程 1 输入 输入内容 零件程序 控制参数和补偿数据 输入方式 穿孔纸带阅读输入 磁盘输入 光盘输入 手健盘输入 通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入 NCTechnology E mail jtb CNC装置的组成和工作原理 2 译码 以一个程序段为单位 根据一定的语法规则解释 翻译成计算机能够识别的数据形式 并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内 3 数据处理 包括刀具补偿 速度计算以及辅助功能的处理等 4 插补 插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行 数据点的密化工作 5 位置控制 在每个采样周期
8、内 将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较 用其差值去控制进给伺服电机 6 I O处理 处理CNC装置与机床之间的强电信号输入 输出和控制 7 显示 零件程序 参数 刀具位置 机床状态等 8 诊断 检查一切不正常的程序 操作和其他错误状态 NCTechnology E mail jtb CNCunit CNCunitisthecoreofthewholeCNCsystem Itiscomposedofhardwareandsoftware Thehardware microprocessors electronicmemorymodules I Ointerfaces andpositio
9、ncontrolmodules etc CNCsoftwarecontrolsallfunctionsofthemachineanditsefficiencyofoperation andmanagesalllocalprogrammingatthemachinetoolandgraphicsimulationofthecuttingprocessifavailable ThehardwareandthesoftwareworktogethertodoallfunctionsofCNCunit whichanordinaryNCsystemcanneverdo NCTechnology E m
10、ail jtb ThemainfunctionsandfeaturesofCNCunit Controllingfunction thenumberofcontrolaxesandsynchronouslycontrolaxes PreparatoryfunctionInterpolationfunctionFeedfunctionFeedRateOverrideRapidmotionSpindlefunction NCTechnology E mail jtb ThemainfunctionsandfeaturesofCNCunit 6 Miscellaneousfunction7 Comp
11、ensationfunctionToollengthcompensation cutterradiuscompensation andtoolnoseradiuscompensation Technicalparameterscompensation8 Enhancedgraphicdisplayfunction9 Self diagnosisfunction10 Communicationfunction11 Programmingfunction NCTechnology E mail jtb FunctionalinterfacebetweenhardwareandsoftwareinC
12、NCunit NCTechnology E mail jtb HARDWAREARCHITECTUREOFCNCUNIT CNCunitisthecoreofCNCsystem ThehardwarecomprisingaCNCunitismadeupofmicroprocessors electronicmemorymodules I Ointerfaces andpositioncontrolmodules etc whichisjustlikeanordinarycomputersystem NCTechnology E mail jtb TypesofCNCUnit bythearch
13、itectureofprintedcircuitboardsAll in oneboardarchitecturemulti functionalmodulesarchitecturebythenumberofmicroprocessorssinglemicroprocessormulti microprocessorsbythemanufacturingfashionsordinarypersonalcomputerarchitecturespecialpurposearchitectureaccordingtotheiropeningdegreeClosearchitecturePC pl
14、ug in NCarchitectureNC plug in PCarchitecturesoftwarebasedopenarchitectureofCNCunit NCTechnology E mail jtb All in oneboardarchitecture All in onearchitectureCNCunitcomprisesmainboard positioncontrolcard PLCcard displayercard andpowersupply Mainboardisabigprintedcircuitboard otherfunctionalcardsares
15、mallsize eachisinstalledinacardrackonthemainboard NCTechnology E mail jtb SketchmapofAll in oneboardarchitecture NCTechnology E mail jtb NCTechnology E mail jtb Multi functionalmodulesarchitecture Inthisarchitecture CNCunitisdividedintoseveralfunctionmodules Itshardwareandsoftwarearedesignedwithmodu
16、larizationmethod thatistosay eachfunctionmoduleismadeofprintedcircuitofsamesize andthecontrolsoftwareoffunctionmodulesarealsodesignedinmodularization Hence customerscanestablishtheirownCNCunitsbycombiningtheirselectedfunctionmodulesintothecardracksofamotherboard CNCcontrolmodule positioncontrolcard PLCcard graphdisplaycardandcommunicationcardarefamiliarfunctionmodules NCTechnology E mail jtb aholonomicCNClathsystem NCTechnology E mail jtb Singlemicroprocessorarchitecture Thereisonlyonemicroproce
