数控系统数控插补原理

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1、数控机床与编程宁波大学机械学院二0一0年第二章数控系统及工作原理第一节概述第二节数控插补原理第三节数控补偿原理第四节位移与速度检测第五节伺服驱动与控制第六节CNC装置第七节CNC系统中的可编程控制器（PLC）了解数控系统的组成、工作原理及工作过程；掌握数控机床插补原理及逐点比较法插补方法；掌握刀具补偿原理；掌握光栅及脉冲编码器的位移检测原理；掌握伺服驱动与控制的基本原理与方法；了解CNC装置的硬软件结构及工作原理；了解CNC系统中的PLC结构与工作原理。本章要求第一节概述现代数控系统以微型计算机为核心构成，称为计算机数字控制系统，简称CNC系统，其大部分或全

2、部数控功能是在硬件的基础上通过软件实现的。一、CNC系统组成和功用输入／输出设备计算机数字控制装置（简称CNC装置或数控装置）可编程控制器(PLC、PMC)强电控制部分主轴调速驱动单元及主轴电动机进给伺服驱动单元及进给电动机辅助装置电动执行器位移与速度检测装置1．输入/输出设备操作者与数控系统进行人机交互，或其它外部信息处理设备与CNC系统进行信息交换的装置。数控操作面板：数控系统的控制面板，主要由显示器（CRT或LCD）、手动数据输入(MDI)键盘组成。机床操作面板：设有各种按钮和选择开关，用于对机床直接手动操作或对机床的运行进行干预。电子手轮：手摇脉冲发生

3、器，手动坐标控制。磁盘驱动器：程序、数据输入与输出。各种通信接口：RS-232C、RS-422、RS-485、USB等2．CNC装置和PLCCNC装置实现系统的主要和绝大多数控制功能封闭结构CNC：第五代以前开放结构CNC：第六代PLC协助CNC装置实现部分辅助控制功能内置型：结构上与CNC装置一体化，PMC独立型：由独立的专业化厂家生产FANUC数控系统SIEMENS数控系统MAZATROL数控系统华中数控——HNC-21/22M蓝天数控——NC-110三菱PLC——FX2N系列西门子PLC——S7-300系列CNC装置的任务接收各输入设备的输入信息对零件加

4、工程序及工作参数进行存储，对操作命令转相应处理执行零件加工程序，对加工程序指令进行译码、逻辑分析、插补运算将生成的运动轨迹控制信息输出到进给伺服驱动单元将机床主运动和辅助功能控制指令转交给PLC处理和执行，同时接收PLC的反馈信息并做相应处理把各工作环节的有关数据和图形信息，如零件加工程序、轴坐标值、操作菜单和提示、诊断结果、补偿值、机床参数和状态、模拟控制轨迹等输出到显示器进行显示实现与上位编程、管理计算机的信息交换PLC的任务接收CNC装置转交来的机床主运动和辅助功能控制指令，同时从本身的输入端获得机床主运动和辅助动作状态、机床操作面板操作信息等对上述状态

5、信息进行逻辑运算及数值运算处理将处理结果信息根据控制功能需要分别输出到机床操作面板、主轴调速驱动单元和强电控制部分，或反馈给CNC装置3．强电控制部分和辅助装置电动执行器CNC系统的功率接口由各种继电器及继电器驱动电路构成作用是对PLC输出的辅助功能控制信号进行隔离并功率放大，驱动辅助装置电动执行器（各种电机、电磁铁、电磁阀等）4．进给伺服驱动单元及进给电动机进给伺服单元接收来自CNC装置的运动轨迹控制信息（运动指令），经变换和放大后，驱动伺服电动机，再经机械传动机构传动机床工作台或刀具，实现程序规定的坐标运动轨迹。5．主轴调速驱动单元及主轴电动机主轴调速驱动

6、单元接收来自PLC的转速控制信息（转速指令），经变换和放大后，驱动主轴电动机运转，使主轴获得给定的转速。6．位移与速度检测装置在位置伺服系统中，检测各坐标轴位置（或位移）和速度，并反馈给CNC装置和进给伺服驱动单元，或仅反馈给进给伺服驱动单元。在主轴调速系统中，速度检测装置用于检测主轴的转速，并反馈给主轴调速驱动单元。二、CNC装置的主要工作及过程系统的初始化输入加工程序的执行译码数据处理插补位置控制开关量控制显示故障自动检测和诊断坐标变换刀具补偿速度处理1.系统的初始化对有关寄存器、存储器、输出口设置初始值自动返回参考点或提示操作者手动返回参考点，以便建立机

7、床坐标系显示机床刀架或工作台等的当前位置信息，同时处于准备接收各种数据和操作命令的状态注意：第一次使用数控装置时，必须进行机床参数设置2.输入零件加工程序、各种补偿值、各种参数及操作命令等通过MDI键盘编写和输入加工程序通过磁盘输入或采用通讯方式输入零件加工程序以文本格式（通常是ASCⅡ码）存放在程序存储区，并可利用CNC装置的程序编辑器进行编辑和修改3.加工程序的执行手动：单段：连续：实际加工零件加工程序的调试译码根据规则对程序段指令（功能字）进行识别，转换成后续处理程序所要求的数据格式，并将其存放在指定的内存专用区——译码缓冲区。将程序段从程序存储区中逐个

8、字符读入，并逐个与规定使用的所有指令地