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數(shù)控系統(tǒng)概述

日期：2010年06月03　來(lái)源：沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）　關(guān)鍵字：數(shù)控車床
數(shù)控系統(tǒng)概述
  數(shù)控機(jī)床的核心部分是數(shù)控系統(tǒng)．主要由計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(或稱cNc裝置)、可編程控制器(PLc，也稱PMc)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、位置檢測(cè)裝置和接口電路等組成。
  德國(guó)sIEMENs公司20世紀(jì)80年代以來(lái)相繼推出了sINuMERJl(3、810、820、850、880、805、840系統(tǒng)及全數(shù)字化的840D系統(tǒng)，另外，還在中國(guó)市場(chǎng)推出了802系列數(shù)控系統(tǒng)。
  sINuMERIK 840D•是一個(gè)基于Pc計(jì)算機(jī)的、全Pc集成的控制系統(tǒng)．其應(yīng)用領(lǐng)域包括木制品、玻璃、制陶、包裝、貼片機(jī)、沖壓機(jī)、彎曲機(jī)以及各種機(jī)床和類似機(jī)床的機(jī)械。除了高度的軟硬件開(kāi)放性，SINUMERIK 840Di系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是，cNc控制功能與MDI功能都在Pc處理器上運(yùn)行，也就是說(shuō)，可以省略傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中所需的Nc處理單元。這種控制系統(tǒng)包含大量的標(biāo)準(zhǔn)化印制電路板和電器部件：帶接口卡的工業(yè)Pc機(jī)，HROFIBIJs—DP，wlndows NT操作系統(tǒng)，OP(：(用于過(guò)程控制的OLE)等。sINuMERIK840Di系統(tǒng)與sINuMERIK 840D系統(tǒng)在Nc功能、PLc功能、操作功能和機(jī)床數(shù)據(jù)上是兼容的，相應(yīng)的Nc程序和PLc程序在這兩個(gè)系統(tǒng)上都可運(yùn)行。而且由于系統(tǒng)高度開(kāi)放，其他類型數(shù)控軟件同樣適用于這兩個(gè)系統(tǒng)。
  cNc裝置的主要功能、特點(diǎn)及工作原理
  數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控裝置有兩種類型：一是完全由硬件邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置，即Nc裝置；二是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，即cNc裝置。Nc裝置是數(shù)控技術(shù)發(fā)展早期普遍采用的數(shù)控裝置，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，已基本被cNc裝置取而代之。因此，以后所講到的數(shù)控裝置主要是針對(duì)cNc裝置而言的．cNc裝置由硬件和軟件兩大部分組成。硬件和軟件的關(guān)系是密不可分的，硬件為軟件提供了活動(dòng)的舞臺(tái)．是軟件的肌體；軟件是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。數(shù)控系統(tǒng)在軟件的控制下，有條不紊地進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。
  cNc裝置的特點(diǎn)
  CNC裝置靈活、通用、可靠，使用與維修方便，特別是采用微處理器以后，實(shí)際上就是一臺(tái)專用微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)許多功能。數(shù)控裝置的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類型、用途、檔次的高低，CNC裝置的功能有很大的不同，通常包括基本功能和選擇功能�；�本功能是數(shù)控系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。
  1．?dāng)?shù)控裝置的主要功能
  CNC裝置能控制的軸數(shù)以及能同時(shí)控制(即聯(lián)動(dòng))的軸數(shù)是其主要性能指標(biāo)之一。一般數(shù)控車床只需2軸控制(二軸聯(lián)動(dòng))�？刂戚S數(shù)越多，特別是同時(shí)控制軸數(shù)越多。cNc裝置的功能越強(qiáng)；同時(shí)，cNc裝置就越復(fù)雜，編制程序也越困難。
  cNc裝置可以通過(guò)其硬件和軟件的結(jié)合．實(shí)現(xiàn)許多功能。
    (1)準(zhǔn)備功能。準(zhǔn)備功能也稱G功能，用來(lái)指揮機(jī)床動(dòng)作方式。包括基本移動(dòng)、程序暫停、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、基準(zhǔn)點(diǎn)返回、固定循環(huán)、公英制轉(zhuǎn)換等。
    (2)插補(bǔ)功能。cNc裝置通過(guò)軟件插補(bǔ)，其中數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是當(dāng)前應(yīng)用的主要方法。插補(bǔ)計(jì)算實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，一般數(shù)控裝置都有直線和圓弧插補(bǔ)，高檔數(shù)控裝置還具有拋物線插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、正弦插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)等功能。
    (3)主軸速度功能。cNc裝置可以控制主軸的運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)主軸的速度控制和準(zhǔn)確定位。
    (4)進(jìn)給功能。用F代碼可以直接指揮各軸的進(jìn)給速度。同時(shí)，可以通過(guò)主軸上的位置編碼器(一般為脈沖編碼器)實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)給。
    (5)補(bǔ)償功能。包括刀具長(zhǎng)度、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧補(bǔ)償?shù)溶浖�補(bǔ)償；坐標(biāo)軸的反向間隙補(bǔ)償；進(jìn)給傳動(dòng)件的傳動(dòng)誤差補(bǔ)償．如絲杠螺距補(bǔ)償，進(jìn)給齒條齒距誤差補(bǔ)償?shù)葯C(jī)械補(bǔ)償。
    (6)輔助功能(M功能)。輔助功能是數(shù)控加工中不可缺少的功能，各種型號(hào)的數(shù)控裝置具有輔助功能的多少差別很大，常用的輔助功能有程序停、主軸正／反轉(zhuǎn)、冷卻液接通和斷開(kāi)、換刀等。輔助功能是通過(guò)PLc或L，o接口實(shí)現(xiàn)的。
    (7)字符圖形顯示功能。cNc裝置可配置不同尺寸的單色或彩色cRT顯示器，通過(guò)軟件和接口實(shí)現(xiàn)字符、圖形顯示�？梢燥@示程序、機(jī)床參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機(jī)對(duì)話編程菜單、零件圖形、動(dòng)態(tài)刀具模擬軌跡等。
    (8)程序編輯功能。cNc裝置可以實(shí)現(xiàn)加工程序的輸入／輸出、編輯功能。
    (9)輸入、輸出和通信功能。一般的CNC裝置可以接多種輸入、輸出外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)程序和參數(shù)的輸入、輸出和存儲(chǔ)。cNc裝置還具有RS一232(：、網(wǎng)絡(luò)功能等接口．實(shí)現(xiàn)通信功能。
    (10)自診斷功能。cNc裝置中設(shè)置了各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生或擴(kuò)大。在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障類型及部位，減少故障停機(jī)時(shí)間。總之，cNc數(shù)控裝置的功能多種多樣，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，功能越來(lái)越豐富。其中的控制功能、插補(bǔ)功能、準(zhǔn)備功能、主軸功能、進(jìn)給功能、刀具功能、輔助功能、字符顯示功能、自診斷功能等屬于基本功能。而補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能、網(wǎng)絡(luò)功能和人機(jī)對(duì)話編程功能則屬于選擇功能。
  2．CNC數(shù)控裝置的特點(diǎn)
    (1)靈活性。只要改變相應(yīng)的控制軟件，就可改變和擴(kuò)展cNc裝置的功能．滿足用戶的不同需要。
    (2)通用性。cNc裝置硬件結(jié)構(gòu)有多種形式，模塊化硬件結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)易于擴(kuò)展，模塊化軟件能滿足各類數(shù)控機(jī)床(如車床、銑床、加工中心等)的不同控制要求，標(biāo)準(zhǔn)化的用戶接口，統(tǒng)一的用戶界面，既方便系統(tǒng)維護(hù)，又方便用戶培訓(xùn)。
    (3)豐富的數(shù)控功能。利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力，使cNc裝置能方便地實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，如二次曲線插補(bǔ)功能、曲面的直接插補(bǔ)功能、各類固定循環(huán)、函數(shù)和子程序調(diào)用、坐標(biāo)系偏移和旋轉(zhuǎn)、動(dòng)態(tài)圖形顯示、刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能等。
    (4)系統(tǒng)的可靠性高。零件Nc程序在加工前輸入cNc裝置，經(jīng)系統(tǒng)檢查后調(diào)用執(zhí)行，避免了零件程序錯(cuò)誤。許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)．使硬件的元器件數(shù)目太為減少，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到改善，特別是采用大規(guī)模和超太規(guī)模集成電路，硬件高度集成，體積小，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性。
    (5)使用維修方便。cNc裝置有診斷程序．當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修停機(jī)時(shí)間。cNc裝置有零件程序編輯功能，程序編制很方便。有的cNc裝置還有對(duì)話編程和藍(lán)圖編程功能，使程序編制簡(jiǎn)便。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過(guò)空運(yùn)行將刀具軌跡顯示出來(lái)，檢驗(yàn)程序的正確性。
    (6)基于Pc平臺(tái)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)大大縮短了滯后期，像觸摸屏幕輸入、聲控輸人、聯(lián)網(wǎng)通信、超大容量存儲(chǔ)等新性能，只要用戶需要．基于Pc平臺(tái)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)都能提供。

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