计算机数控装置(CNC装置)以存储程序方式工作,它的工作是在硬件支持下,执行软件的全过程,从以下几方面简要说明CNC装置的工作过程。
(1)输入 输入CNC装置的零件程序、控制参数和补偿量等数据。输入的方式有光电阅读机输入、键盘输入、磁盘输入、连接上位计算机的DNC接口输入网络输入(像现在的加工中心、数控车床等)。从CNC装置工作方式看,有存储工作方式和手工直接输入工作方式。所谓存储方式,是将加工的零件程序一次性全部输入到CNC装置内部存储器中,加工时再从存储器中逐段调出程序段。所谓手工直接输入方式,是指CNC装置一边输入一边加工,即在前一个程序段正在加工时,输入后一个程序段内容。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。
(2)译码 译码处理,式对输入的零件加工程序中,含有零件的轮廓信息(线形、起终点坐标)、加工速度(F代码)和其他的辅助信息(M、S、T代码等),CNC装置 一个程序段为单位,根据一定的语言规则解释成计算机能偶识别的数据形式,并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区间。在译码过程中,还要完成对程序段的语法检查等工作,发现错误立即报警。
(3)数据处理 数据处理包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理等。刀具补偿分刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常,CNC装置的零件程序是以零件轮廓轨迹来编程。刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。现代的CNC装置中,刀具补偿工作还包括程序段之间的自动转接盒过切削判断。
速度计算是按编程所给的合成进给速度计算出格坐标轴运动方向的分速度。另外对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判别并处理。在有些CNC装置中,软件的自动加减素也是在这里处理。
辅助功能如换刀、主轴启停、切削液开停等大部分都是开关量信号。主要工作是识别、存储设备标志,在程序执行时发出信号,让机床相应部件执行相应的动作。
(4)插补 插补的任务是通过插补计算程序在一条已知起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。插补程序在每个插补周期运行一次,在每个插补周期内,根据指令进给速度计算出一个微笑的直线数据段。通常经过若干个插补周期后,插补加工完一个程序段,即完成从程序段起点到终点的“数据密化”工作。具体方法是,在一个插补周期内,计算出一个微小数据段的各坐标分量如(AX,AY),经过若干插补周期,可以计算出从起点到终点之间的若干个微小直线数据段。每个插补周期所计算出的微小直线段部应足够小,以保证轨迹精度。
目前,在CNC装置中,仅能对直线、圆弧和螺旋线进行插补计算。在一些专用的或较高档的CNC装置中还能完成对椭圆、抛物线、正弦线和一些专用曲线的插补计算。插补计算实时性很强,要尽量缩短一次插补运算的时间,以便更好地处理其他工作,并使进给的最大速度得以提高。
(5)位置控制 位置控制处在伺服回路的位置环上,这部分工作可以由软件实现,也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内,将理论位置与实际反馈位置相比较,用其差值去控制伺服电动机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿,以提高机床的定位精度。
(6)I/O处理 I/O处理主要处理CNC装置面板开关信号、机床电气信号的输入、、输出和控制(如换刀、换挡、冷却等)。
(7)显示 CNC装置的显示主要为操作者提供方便,通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
(8)诊断 现代CNC装置都具有联机和脱机诊断能力。联机诊断是指CNC装置中的自诊断程序,随时检查不正确的事件。脱机诊断是指系统运转条件下的诊断,一般CNC装置配备有各种脱机诊断程序以检查存储器、外围设备(CRT、阅读机、穿孔机)、I/O接口等。脱机诊断还可以采用远程通信方式进行,即所谓的远程诊断,把用户的CNC通过网络与远程通信诊断中心的计算机相连,对CNC装置进行诊断、故障定位和修复。
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