1、第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 数控加工程序的输入数控加工程序的输入数控机床的程序的输入有三种方法。数控机床的程序的输入有三种方法。可采用操作面板上的按钮及键盘将加工可采用操作面板上的按钮及键盘将加工信息直接输入。信息直接输入。通过接口将通用计算机上编写的加工程通过接口将通用计算机上编写的加工程序通过电缆输入数控系统。序通过电缆输入数控系统。通过软盘、穿孔纸带等中间介质传送到通过软盘、穿孔纸带等中间介质传送到系统中去。这些传入的程序首先要存放在程序系统中去。这些传入的程序首先要存放在程序存储器内，然后才能被系统加工使用存储器内，然后才能被系统加工使用第三章第三章 数数 控控
2、 系系 统统 程序存储器分为两部分：程序存储器分为两部分：数控加工程序缓冲器数控加工程序缓冲器 数控加工程序数控加工程序缓冲器每次只能存放一个或几个程序段，其规缓冲器每次只能存放一个或几个程序段，其规模要相对较小，它是数控加工程序通向模要相对较小，它是数控加工程序通向CPU的的必经之路。必经之路。数控加工程序存储器数控加工程序存储器 数控加工程序存数控加工程序存储器用于存放整个数控加工程序，一般规模较储器用于存放整个数控加工程序，一般规模较大。存储器中常需同时存放多个完整的数控加大。存储器中常需同时存放多个完整的数控加工程序。工程序。第三章第三章 数数 控控 系系 统统 第二节第二节 数控系统
3、的工作原理数控系统的工作原理 程序的译码程序的译码 译码处理过程就是对输入的数控加工程序译码处理过程就是对输入的数控加工程序段按一定规则翻译成段按一定规则翻译成CNC中计算机能识别的代中计算机能识别的代码，并按约定的格式存放在指定的译码结果缓码，并按约定的格式存放在指定的译码结果缓冲器中。冲器中。代码的识别代码的识别 代码的识别通常由软件来实现代码的识别通常由软件来实现 如图如图3-4所示所示 第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 图图3-4 代码识别软件流程代码识别软件流程 第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章
4、数数 控控 系系 统统 功能码的处理功能码的处理 经过代码识别并建立各功能代码的标志经过代码识别并建立各功能代码的标志后，要分别对各功能码进行处理。处理时首后，要分别对各功能码进行处理。处理时首先建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的先建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器。通常的方法是在译码结果缓冲器。通常的方法是在CNC系统系统的存储器中划出一块存储区域，并为数控加的存储器中划出一块存储区域，并为数控加工程序中可能出现的各个功能代码均对应一工程序中可能出现的各个功能代码均对应一个存储单元，存放对应的数值或标志，后续个存储单元，存放对应的数值或标志，后续处理软件根据需要到相对应的存
5、储单元中取处理软件根据需要到相对应的存储单元中取出相关信息来执行即可。出相关信息来执行即可。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 二、刀具运动的控制二、刀具运动的控制 用户程序规定了刀具切削运动的几何形状用户程序规定了刀具切削运动的几何形状及速度，系统分开处理。及速度，系统分开处理。刀具的位移控制刀具的位移控制 刀具运动的几何图形很复杂，如直线、圆刀具运动的几何图形很复杂，如直线、圆弧、或其它几何曲线。这些曲线总可以用微小弧、或其它几何曲线。这些曲线总可以用微小的直线去逼近，只要小线段取得足够多足够小，的直线去逼近，只要小线段取得足够多足够小
6、，就可以满足工艺的要求。系统的任务就是按给就可以满足工艺的要求。系统的任务就是按给定图形算出这些小线段的起点和终点的坐标及定图形算出这些小线段的起点和终点的坐标及长短，然后将计算结果传输给相应的执行机构长短，然后将计算结果传输给相应的执行机构去推动电机运动，以上工作在数控系统中称为去推动电机运动，以上工作在数控系统中称为插补。插补。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 刀具的速度控制刀具的速度控制 插补只控制了刀具所走的几何图形，而根插补只控制了刀具所走的几何图形，而根据工艺要求还必须控制刀具的运动速度。据工艺要求还必须控制刀具的运动速度。三
7、、三、M、T、S指令的实现指令的实现 M、T、S指令包括主轴的启停，冷却液的开指令包括主轴的启停，冷却液的开闭等，它们的共同特点是控制对象是电器的开关，闭等，它们的共同特点是控制对象是电器的开关，完成对这些开关控制的任务常由可编程控制器完成对这些开关控制的任务常由可编程控制器（PLC）完成）完成第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 可编程序控制器的结构可编程序控制器的结构 如图如图3-5所示，为一个小型所示，为一个小型PLC内部结构示内部结构示意图。它由中央处理器（意图。它由中央处理器（CPU）、存储器、输）、存储器、输入入/输出单元、通讯接
8、口、编程器、电源、软输出单元、通讯接口、编程器、电源、软件、外围设备等组成，并且内部通过总线相连。件、外围设备等组成，并且内部通过总线相连。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 图图3-5 小型小型PLC内部结构示意图内部结构示意图第三章第三章 数数 控控 系系 统统 数控机床中的可编程序控制器的特点数控机床中的可编程序控制器的特点 PLC与与CNC统一设计，性能价格比高；统一设计，性能价格比高；PLC与与CNC共用共用CPU或有独立的或有独立的CPU，安装调试方便；安装调试方便；PLC与与
9、CNC通常装在一个机箱中，结通常装在一个机箱中，结构紧凑；构紧凑；PLC与与CNC使用共同的输入输出电路，使用共同的输入输出电路，降低成本。降低成本。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 图图3-6 内装型内装型PLC的的CNC框图框图 第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 数控机床数控机床M、S、T功能的实现功能的实现 M功能的实现功能的实现 M功能也称辅助功能，其代码用字母功能也称辅助功能，其代码用字母“M”后跟随后跟随2位数字表示。根据位数字表示。根据M代码的编程，可代码的编程，可以控
10、制主轴的正反转及起停、主轴的变速、冷以控制主轴的正反转及起停、主轴的变速、冷却液的开关、夹具的夹紧和松开以及自动换刀却液的开关、夹具的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和放刀等装置的取刀和放刀等 1）主轴定向控制）主轴定向控制 图图3-7 为主轴定向控制图为主轴定向控制图 2）主轴正、反转）主轴正、反转及齿轮换挡控制及齿轮换挡控制 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 S功能的实现功能的实现 S功能主要完成主轴转速的控制。功能主要完成主轴转速的控制。S4位代位代码编程是指码编程是指S代码后跟随代码后跟随4位十进制数字用来直位十进制数字用来直接指定主轴转速。例如，接指定主轴转速。例如，S1500就
11、表示主轴转就表示主轴转速为速为1500r/min。在有的数控系统中为了提高主。在有的数控系统中为了提高主轴转速的稳定性，保证低速时的切削力，还增轴转速的稳定性，保证低速时的切削力，还增设了一级齿轮箱变速，并且可以通过辅助功能设了一级齿轮箱变速，并且可以通过辅助功能代码来进行高低速换挡选择。代码来进行高低速换挡选择。如图如图3-8所示，是主轴换挡结构简图。所示，是主轴换挡结构简图。如图如图3-9所示，是主轴控制梯形图。所示，是主轴控制梯形图。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 T功能的实现功能的实现 T功能完成刀库自动选刀控制功能完成刀库自动
12、选刀控制。目前刀库选刀一般有两种控制方式：一目前刀库选刀一般有两种控制方式：一是刀套编码方式的固定选刀，二是随机选刀。是刀套编码方式的固定选刀，二是随机选刀。1）刀套编码方式）刀套编码方式 刀套编码方式是对刀库中的刀套进行编刀套编码方式是对刀库中的刀套进行编码，并将与刀套编码相对应的刀具一一放入码，并将与刀套编码相对应的刀具一一放入指定的刀套中，然后根据刀套的编码选取刀指定的刀套中，然后根据刀套的编码选取刀具具。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统 2）随机换刀）随机换刀 在随机换刀方式中，刀库上的刀具能与主轴在随机换刀方式中，刀库上的刀具能
13、与主轴中的刀具任意直接交换。随机换刀控制方式需要中的刀具任意直接交换。随机换刀控制方式需要在在PLC内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库的容量和刀具号相对应。和表内设置的数据与刀库的容量和刀具号相对应。润滑系统自动控制润滑系统自动控制 如图如图3-12所示，是某数控机床润滑系统的电所示，是某数控机床润滑系统的电气控制原理图，如图气控制原理图，如图3-13所示，是该润滑系统控所示，是该润滑系统控制流程图，如图制流程图，如图3-14所示，是该润滑系统所示，是该润滑系统PLC控控制梯形图。制梯形图。第二节第二节 数控系统的工作原理数控系统的工作原理 第三章第三章 数数 控控 系系 统统
