第三章 数控机床的控制原理

机械制造教研室

第三章 数控机床的控制原理3-1 数控机床的控制基础3-2 插补原理

3-3 刀具半径补偿原理

数控加工编程与操作

3.1 数控机床的控制基础一、数控系统的发展状况自从20世纪50代世界上第一台数控机床问世至今已经历 50余年。数控机床经过了2个阶段和6代的发展历程。 第1阶段是硬件数控(NC):第1代 1952年的电子管 第2代 1959年晶体管(分离元件) 第3代 1965年小规模集成电路

电子管 数控加工编程与操作

晶体管

3.1 数控机床的控制基础一、数控系统的发展状况第2阶段是计算机数控(CNC):第4代 1970年的小型计算机，中小规模集成电路 第5代 1974年的微处理器，大规模集成电路。 第6代 1990年的基于个人PC机(PC-BASED)

DeltaTau PMAC I型多轴运动控制卡 (PCI)

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3.1 数控机床的控制基础一、数控系统的发展状况世界主要CNC系统生产厂家FANUC(日本) SIEMENS (德国) A-B(美国) FAGOR (西班牙) HEIDENHAIN(海德汉)(德国) 三菱(日本) NUM (法国)

数控加工编程与操作

3.1 数控机床的控制基础二、计算机数控(CNC)系统的组成

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3.1 数控机床的控制基础二、计算机数控(CNC)系统的组成硬件组成：中央处理单元(CPU),存储器、外部设备以 及输入/输出接口电路等。

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3.1 数控机床的控制基础二、计算机数控(CNC)系统的组成软件组成：CNC软件

管理软件

控制软件

输 入 输 出 程 序

编 辑 程 序

显 示 程 序

故 障 诊 断 程 序

预 处 理 程 序

译 码 程 序

插 补 程 序

补 偿 处 理 程 序

速 度 控 制 程 序

位 置 控 制 程 序

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3.1 数控机床的控制基础三、单微处理机结构系统

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3.1 数控机床的控制基础微处理机CPU功能：可进行算术、逻辑运算； 可保存少量数据； 能对指令进行译码并执行规定动作； 能和存储器、外设交换数据； 提供整个系统所需的定时和控制； 可响应其他部件发来的脉冲请求；

包括的部件：算术、逻辑部件、累加器和通用寄存器组、程序计数器、指令寄 存器、译码器、时序和控制部件。

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3.1 数控机床的控制基础

CPU主控制板 数控加工编程与操作

3.1 数控机床的控制基础总线(BUS)总线是传送数据或交换信息的公共通道。 CPU板与其它模板如存储器板、I/O接口板等之间的连 接采用标准总线 标准总线按用途分为内部总线和外部总线 数控系统中常用的内部标准总线有S-100、MULTI BUS、STD及VME等 外部总线有串行(如EIARS-232C)和并行(如IEEE488)总线两种。 按信息线的性质分数据总线DB(Data Bus):CPU与外界

传送数据的通道 地址总线AB(Address Bus):确定传输数据的存放地址 控制总线CB(Control Bus):管理、控制信号的传送数控加工编程与操作

3.1 数控机床的控制基础存储器(ROM、RAM)存放CNC系统控制软件、零件程序、原始数据、参数、 运算中间结果和处理后的结果的器件和设备。 ROM用于固化数控系统的系统控制软件。 RAM存放可能改写的信息。

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3.1 数控机床的控制基础I/O接口CNC装置与被控设备之间要交换的信息有三类：开关量信号、模 拟量信号、数字信号。

对上述信号进行相应的转换，输入时必须将被控设备有关 的状态信息转换成数字形式，以满足计算机对输入输出信 号的要求；输出时，应满足各种有关执行元件的输入要求。 信号转换主要包括电平转换、数字量与模拟量的相互转换、 数字量与脉冲量的相互转换以及功率匹配等。 阻断外部的干扰信号进入计算机，在电气上将CNC装置 与外部信号进行隔离，以提高CNC装置运行的可靠性。 即I/O接口功能：电平转换、功率放大、干扰抑制。

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3.1 数控机床的控制基础伺服驱动单元和PLC伺服控制单元：位置控制 速度控制 过载保护

PLC:逻辑控制 计时、计数 分支程序、子程序顺序控制 数字运算、处理 模拟量调节 操作显示 联网通信数控加工编程与操作

3.1 数控机床的控制基础人机界面(HMI)纸带阅读机 纸带穿孔机(很少见) 键盘 操作控制面板 显示器 外部存储设备。

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