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CNC系統(tǒng)的組成

CNC系統(tǒng)是由程序、輸入輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC裝置）、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)等部件組成，其核心是CNC裝置。

CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)

CNC裝置的軟件可分為管理軟件與控制軟件兩部分。管理軟件用來管理零件程序的輸入、輸出；顯示零件程序、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)、機(jī)床狀態(tài)及報(bào)警；診斷CNC裝置是否正常并檢查出現(xiàn)故障的原因。而控制軟件由譯碼、刀具補(bǔ)償、速度控制、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等組成。

CNC系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本功能是由各種功能子程序?qū)崿F(xiàn)的。不同的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)對(duì)這些子程序的安排方式亦不同。目前CNC系統(tǒng)的控制軟件基本上有兩種常用的典型結(jié)構(gòu)，即前后臺(tái)型和中斷型。

CNC裝置的功能

（1）控制功能：能夠同時(shí)控制的軸（坐標(biāo)）的數(shù)量準(zhǔn)備（Ｇ）功能指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。

（2）插補(bǔ)功能：插補(bǔ)的任務(wù)是在一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”。

（3）固定循環(huán)加工功能：將循環(huán)動(dòng)作預(yù)先編好程序并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用G代碼進(jìn)行指令。

（4）進(jìn)給功能：用來指令坐標(biāo)軸進(jìn)給速度的功能。

（5）主軸功能：指主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向功能。

（6）輔助功能：規(guī)定主軸的起、停，冷卻泵的接通和斷開，刀庫(kù)的起停等。

（7）自診斷功能：CNC裝置中設(shè)置了各種診斷程序。

（8）通信功能：CNC裝置通常具有通信接口。

CNC裝置插補(bǔ)原理

數(shù)控裝置加工的零件輪廓一般由直線、圓弧組成，對(duì)于一些非圓曲線輪廓?jiǎng)t用直線或圓弧去逼近。這種擬合的方法就是插補(bǔ)。插補(bǔ)計(jì)算就是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線終點(diǎn)坐標(biāo)值，圓弧起點(diǎn)、圓心、終點(diǎn)坐標(biāo)值、進(jìn)給速度等），在輪廓的起點(diǎn)到終點(diǎn)之間再密集地計(jì)算出有限個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，刀具沿這些坐標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，從而逼近理論輪廓。

數(shù)控機(jī)床中常用的插補(bǔ)法計(jì)算方法有逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法、數(shù)字積分插補(bǔ)法、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法等。

逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法

基本思想是被控對(duì)象在按要求的軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，每走一步都要和規(guī)定的軌跡比較一下，由比較結(jié)果決策下一步運(yùn)動(dòng)的方向。這種算法是以折線來逼近直線或圓弧，插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量。因此，只要將脈沖當(dāng)量（每走一步的距離）取得足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求。逐點(diǎn)比較法可以作直線插補(bǔ)，也可以作圓弧插補(bǔ)。

用逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法控制機(jī)床，每走一步要完成4個(gè)拍節(jié)：

偏差判別：判別刀具的實(shí)際位置對(duì)規(guī)定圖形的偏離位置，以決定進(jìn)給方向；

進(jìn)給：沿減少偏差的方向進(jìn)給一步，以向規(guī)定圖形靠攏；

偏差計(jì)算：計(jì)算刀具在新位置上對(duì)規(guī)定圖形的偏差，作為下一步偏差計(jì)算的依據(jù)；

終點(diǎn)判別：判斷是否達(dá)到終點(diǎn)。若未到終點(diǎn)，回到偏差判別后繼續(xù)重復(fù)上述循環(huán)過程，若達(dá)到終點(diǎn)，發(fā)出運(yùn)算完成信號(hào)。

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