HITE 第4章 「计算机数控(cNC装置 2021/2/23
2021/2/23 第 4 章 计算机数控(CNC)装置
HITE 41概述 2021/2/23
2021/2/23 4.1 概 述
HITE 4.1.1CMC技术的发展 表4.1数控系绕的演变 诞生年代 分类世代 系统元件及电路构成 世界我国 硬件数 第一代1952年1958年电子管、继电器,模拟电路 控NC 第二代 1959年 965年晶体管,数字电路(分立元件) 第三代1965年1972年集成数字电路 第四代1970年1976年内装小型计算机,中规模集成电路 第五代1974年1982年内装微处理器的NC字符显示,故障自诊断 计算机 数控 1979年 CNC 超大规模集成电路,大容量存储器,可编程接口,遥控接口 1981年 人机对话,动态图形显示,实时软件精度补偿,适应机床无人 化运转要求 1987年 32位CPU,可控15轴,设定0000m进给速度24m/min,带前 馈控制的交流数字伺服、智能化系统。 1991年 利用RISC技术64位系统。 1995年 微机开放式0NC系统。 2021/2/23
2021/2/23 4.1.1 CNC技术的发展 表4.1数控系统的演变 分类 世代 诞生年代 系统元件及电路构成 世界 我国 硬件数 控NC 第一代 第二代 第三代 1952年 1959年 1965年 1958年 1965年 1972年 电子管、继电器，模拟电路 晶体管，数字电路（分立元件） 集成数字电路 计算机 数控 CNC 第四代 1970年 1976年 内装小型计算机，中规模集成电路 第五代 1974年 1982年 内装微处理器的NC字符显示，故障自诊断 1979年 1981年 1987年 1991年 1995年 超大规模集成电路，大容量存储器，可编程接口，遥控接口 人机对话,动态图形显示,实时软件精度补偿,适应机床无人 化运转要求 32位CPU，可控15轴，设定0.0001mm进给速度24m/min，带前 馈控制的交流数字伺服、智能化 系统。 利用RISC技术64位系统。 微机开放式CNC系统
HITE 4.1.1CMC技术的发展 表42数控系统的技术进步状况 年代767778798081828384858687~90 91 CPU300c/2901位片机 16位微处理器 32位微处理器 64位 伺服 驱动 直流模拟伺服 交流模 拟伺服 交流数字伺服 最小 设定 1 0.1 0.01 单位 高速、高精度型2.1m/min 进给 8.4m/min 33 7m/mir 速度 高速型 15m/min 60m/min 快速9.6m/min 15m/min 24m/min 60m/min 240m/min 扩充用六数、用软件充实人机口,彩色数仰,高速:开 存储器运行 系统 2021/2/23
2021/2/23 4.1.1 CNC技术的发展 年代 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87～90 91 CPU 3000C/2901位片机 16位微处理器 32位微处理器 64位 伺服 驱动 直流模拟伺服 交流模 拟伺服 交流数字伺服 最小 设定 单位 1 0.1 0.01 进给 速度 高速、高精度型2.1m/min 8.4m/min 33.7m/min 高速型 15m/min 60m/min 快速 9.6m/min 15m/min 24m/min 60m/min 240m/min 扩充 功能 用软件扩充数控功能、 刀具补偿，固定循环， 存储器运行 用软件充实人机接口，彩色 显示，会话编程，仿真 32位CPU，高速、高精度加工， 数字伺服，高速主轴，智能化开放 系统 表4·2 数控系统的技术进步状况
HITE 4.1.1CMC技术的发展 表43数控系绕的功能水平 项目 低档 中档 高档 分辨率 10 um 0.1∠m 进给速度 8-15 m/min 15-24m/min 15-100m/min 联动轴数 2-3轴 2-4轴或35轴以上 主CPU 8位 16位、32位甚至采用RISC的64位 甸服系统步进电机、那 直流及交流闭环、全数字交流伺服系统 有内装PC,功能极强的内装PC,甚至有轴控制功能 内装PLC 无 显示功能数箭简单的对字符 有字符图形或三维图形显示 通信功能 还可能有MAP通 无 RC232C和DNC接口 讯接口和联网功 能 2021/223
2021/2/23 4.1.1 CNC技术的发展 表4·3 数控系统的功能水平 m m 项目 低档 中档 高档 分辨率 10 1 0.1 进给速度 8-15 m/min 15-24 m/min 15-100 m/min 联动轴数 2-3轴 2-4轴或3-5轴以上 主CPU 8位 16位、32位甚至采用RISC的64位 伺服系统 步进电机、开环 直流及交流闭环、全数字交流伺服系统 内装PLC 无 有内装PC，功能极强的内装PC，甚至有轴控制功能 显示功能 数码管,简单的CRT字符 显示 有字符图形或三维图形显示 通信功能 无 RC232C和DNC接口 还可能有MAP通 讯接口和联网功 能 m
HITE 4.1.2CMC系统的组成 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”。 IS0(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,并将其译码,从而使机床移动和加 工零件”。 CNC系统与NC系统 数控系统分轮廓控制和点位控制系统。 数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机,即 数字控制装置。 2021/2/23
2021/2/23 4.1.2 CNC系统的组成 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，并将其译码，从而使机床移动和加 工零件” 。 CNC系统与NC系统 数控系统分轮廓控制和点位控制系统。 数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即 数字控制装置
HITE 4.1.2CMC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 专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。 2021/2/23
2021/2/23 4.1.2 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 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的
HIT 4、1.3CMC装置的组成和工作原理 数控加工程序 应用软件 控制软件 被控设备 管理软件 接 机床 操作系统 机器人 测量机 硬件 CNC系统平台 2021/223
2021/2/23 4.1.3 CNC装置的组成和工作原理 CNC系统平台 硬件 操作系统 管理软件 应用软件 控制软件 数控加工程序 接 口 被控设备 机 床 机器人 测量机
HIT 4、1.3CMC装置的组成和工作原理 1.硬件结构:CPU,存储器,总线、外设等 2.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。 系统 初始化1 「程序管理1 緊统控制软件 匚[ 录放管理软件控制软件 偿|度|补 图4.1CNC软件的构成 2021/223
2021/2/23 4.1.3 CNC装置的组成和工作原理 1. 硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。 2. 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。 系 统 初始化 程序管理 系统控制软件 编辑 存储 录放 管理软件 控制软件 输 入 程 序 输 出 程 序 显 示 程 序 诊 断 程 序 译 码 程 序 补 偿 计 算 速 度 控 制 插 补 程 序 位 控 程 序 图4.1 CNC软件的构成
HIT 4、1.3CMC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。 通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入入, 输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘 2021/2/23
2021/2/23 4.1.3 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