計算機數控裝置詳解演示文稿目前一頁\總數一百四十九頁\編于十一點優選計算機數控裝置目前二頁\總數一百四十九頁\編于十一點數控系統由：程序、輸入輸出設備計算機數字控制裝置可編程控制器主軸驅動裝置進給驅動裝置等組成目前三頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC系統組成框圖程序輸入設備CNC裝置PLC主軸控制單元主軸電機機床位置檢測器進給電機速度控制單元I/O信號CNC系統的核心目前四頁\總數一百四十九頁\編于十一點二、CNC裝置的組成從外部特征來看，CNC系統是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。目前五頁\總數一百四十九頁\編于十一點1、CNC系統硬件的層次結構由計算機基本系統、設備支持層、設備層三部分組成計算機基本系統設備層設備支持層接口人機控制運動控制PMC其他I/O其他設備計算機系統顯示設備輸入/出設備機床機器人測量機...目前六頁\總數一百四十九頁\編于十一點計算機基本系統：CPU通信接口主軸控制輸入/輸出接口RAMEPROM或E2PROM紙帶閱讀機接口位置控制CRT或液晶顯示接口PLC接口MDI接口目前七頁\總數一百四十九頁\編于十一點2、CNC裝置的軟件框圖CNC裝置系統軟件管理軟件零件程序的輸入輸出程序顯示故障診斷譯碼刀具補償計算插補計算速度控制位置控制控制軟件目前八頁\總數一百四十九頁\編于十一點3、CNC硬件軟件的作用和相互關系

硬件是基礎，軟件是靈魂

CNC裝置的系統軟件在系統硬件的支持下，合理地組織、管理整個系統的各項工作，實現各種數控功能，使數控機床按照操作者的要求，有條不紊地進行加工。目前九頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC系統的系統平臺硬件操作系統管理軟件應用軟件控制軟件數控加工程序

接口被控設備

機床機器人測量機

......目前十頁\總數一百四十九頁\編于十一點該平臺有以下兩方面的含義：提供CNC系統基本配置的必備功能；在平臺上可以根據用戶的要求進行功能設計和開發。目前十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點三、CNC裝置的功能CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機床控制要求的方法和手段。

目前十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置的功能通常包括：基本功能——數控系統基本配置的功能，即必備功能；選擇功能——用戶可根據實際要求選擇的功能目前十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置的主要功能有：1、控制功能指ＣＮＣ裝置能夠控制的以及能夠同時控制聯動的軸數。

目前十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點控制軸有移動軸和回轉軸、基本軸和附加軸。聯動軸數越多，CNC裝置的功能越強，加工的零件越復雜。目前十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點2、準備功能（Ｇ）用來指令機床動作方式的功能。目前十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點

3、插補功能主要用于對零件輪廓加工的控制；一般有直線插補和圓弧插補,還可以有2次曲線和樣條曲線的插補等.目前十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點4、固定循環加工功能是數控系統實現典型加工循環（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能---可以簡化編程.目前十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點5、進給功能（1）切削進給速度

控制刀具相對工件的運動速度，單位為mm/min。（2）同步進給速度

實現切削速度和進給速度的同步，單位為mm/r。（3）快速進給速度:G00---可以通過面板來改變.（4）進給倍率---可以通過面板來改變

人工實時修調預先給定的進給速度目前十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點6、主軸功能（1）指定主軸轉速主軸轉速的控制功能，單位為r/min。S****;（2）設置恒定線速度刀具切削點的切削速度為恒速的控制功能。

為了提高加工工件的表面質量.（3）主軸準停主軸周向定位于特定位置控制的功能。---換刀目前二十頁\總數一百四十九頁\編于十一點7、輔助功能(M)主要用于指定主軸的正、反轉、停止、冷卻液的打開或關閉，換刀等動作。目前二十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點8、刀具功能T用來選擇刀具并且指定有效刀具的幾何參數的地址。目前二十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點9、補償功能刀具長度及半徑補償；絲桿的螺距誤差和反向間隙誤差的補償；可以在加工前輸入到機床的存儲單元里,目前二十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點10、字符圖形顯示功能用于顯示程序、零件圖形、人機對話編程菜單和故障信息等。目前二十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點11、通信功能CNC與外界進行信息和數據交換的功能RS232C接口，可傳送零件加工程序，網卡：適應FMS、CIMS、IMS等制造系統集成的要求。目前二十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點12、自診斷功能

CNC自動實現故障預報和故障定位的功能。開機自診斷；在線自診斷；離線自診斷；遠程通訊診斷。目前二十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點13、人機對話編程功能菜單結構操作界面；零件加工程序的編輯環境；系統和機床參數、狀態、故障信息的顯示、查詢或修改畫面等。目前二十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點第二節CNC裝置的硬件結構按其中含有CPU的多少來分:單微處理器結構多微處理器結構目前二十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點單微處理器：整個CNC裝置只有一個CPU，它集中控制和管理整個系統資源，通過分時處理的方式來實現各種NC功能。目前二十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點系統中只有一個CPU(稱為主CPU)對系統的資源有控制和使用權其它帶CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或數據，或向主CPU發出請求信息以獲得所需的數據。即它是處于以從屬地位的，故稱之為主從結構。目前三十頁\總數一百四十九頁\編于十一點多微處理器結構：

CNC裝置中有兩個或兩個以上的CPU，即系統中的某些功能模塊自身也帶有CPU。目前三十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點經濟型數控裝置一般采用單微處理器機構高級型CNC裝置常采用多微處理器結構目前三十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點一、單微處理器結構的CNC裝置I/O設備計算機主板顯示卡功能模板m功能模板1電子盤多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模塊主軸控制模板機床I/O控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅動1功能驅動m…………系統總線（BUS）標準PC計算機CNC裝置CNC系統目前三十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置是按模塊化設計的方法構造的模塊化設計方法：

將控制系統按功能劃分成若干種具有獨立功能的單元模塊,并配上相應的驅動軟件。系統設計時按功能的要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控制單元母板上，即可組成一個完整的控制系統的方法。其中單元母板一般為總線結構的無源母板，它提供模塊間互聯的信號通路。目前三十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點實現CNC系統模塊化設計的條件是總線(BUS)標準化。采用模塊化結構時，CNC系統設計工作則可歸結為功能模塊的合理選用。目前三十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點1、計算機主板和系統總線(母板)計算機主板是CNC裝置的核心。包括：CPU及其外圍芯片；內存單元、cache及其外圍芯片；通訊接口(串口，并口，鍵盤接口)。軟、硬驅動器接口目前三十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點計算機主板的主要作用：對輸入到CNC裝置中的種種數據、信息(零件加工程序，各種I/O信息等)進行相應的算術和邏輯運算。并根據其處理結果，向各功能模塊發出控制命令，傳送數據，使用戶的指令得以執行。目前三十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點系統總線(母板)：由一組傳送數字信息的物理導線組成，它是計算機系統內部進行數據或信息交換的通道。目前三十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點

工業用PC機的總線母板是獨立的無源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。其規格有6槽、8槽、12槽、14槽等。目前三十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點2、顯示模塊(顯示卡)顯示卡的主要作用是接收來自CPU的控制命令和顯示用的數據，經與CRT的掃描信號調制后，產生CRT顯示器所需要的視頻信號，在CRT上產生所需要的畫面。目前四十頁\總數一百四十九頁\編于十一點在CNC裝置中，CRT顯示是一個非常重要的功能，它是人機交流的重要媒介，它給用戶提供了一個直觀的操作環境，可使用戶能快速地熟悉適應其操作過程。目前四十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點顯示卡是一個通用性很強的模塊。它不僅隨時可以在市場上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無需用戶自己開發。目前四十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點3、輸入/出模塊(多功能卡)它是CNC裝置與外界進行數據和信息交換的接口板，即CNC裝置通過該接口可以從輸入設備獲取數據，也可以將CNC裝置中的數據送給輸出設備。目前四十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點該模塊也是標準的PC機模塊，一般不需要用戶自己開發。如果計算機主板選用的是ALL-IN-ONE主板，則此板可省略。目前四十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點1）I/O信號的分類及接口電路的任務目前四十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點2）接口電路的主要任務①進行電平轉換和功率放大；②防止噪音引起誤動作。---抗干擾

光電耦合器或繼電器將CNC與機床信號在電器上加以隔離。③數字量與其它量之間的轉換---A/D,D/A目前四十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點以上三部分，再配上鍵盤、電源、機箱，實際上是一部通用的微型計算機系統，它是CNC裝置的核心，從某種意義上講，CNC裝置的檔次和性能是由它決定的。因此，CNC裝置中計算機系統的合理選用是至關重要的。目前四十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點4、存儲模塊在CNC裝置中它用來存放下列數據和參數：系統軟件、系統固有數據；系統的配置參數(系統所能控制的進給軸數，軸的定義，系統增益等)用戶的零件加工程序目前四十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點計算機領域所用存儲器件有三類：磁存儲器件，如：軟/硬磁盤（讀/寫）。光存儲器件，如：光盤（只讀）。電子（半導體）存儲器件，如RAM、ROM、FLASH等。前兩類一般用作外存儲器，其特點是容量大，價格低目前四十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點在CNC裝置中，常采用電子存儲器件作為外存儲器，主要是考慮到CNC裝置的工作環境有可能受到電磁干擾，磁性器件的可靠性低，而電子存儲器件的抗電磁干擾能力相對來講要強一些。目前五十頁\總數一百四十九頁\編于十一點電子存儲器件按其讀寫性能來分：只讀存儲元件（ROM、PROM、EPROM）易失性隨機讀寫存儲元件（RAM）。非易失性讀寫存儲元件。這類器件有E2PROM；FLASH；帶后備電池的RAM。目前五十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點5、PLC(ProgrammableLogicController)模塊PLC模塊：CNC裝置實現順序控制的模塊。PLC模塊的作用：接收來自操作面板、機床上的各行程開關、傳感器、按鈕、強電柜里的繼電器以及主軸控制、刀庫控制的有關信號，經處理后輸出去控制相應器件的運行。目前五十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置與被控設備交換的信息有三類：開關信號模擬信號脈沖信號目前五十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點上述信號由于其類型、電平、功率以及抗干擾的原因，一般不能直接與CNC裝置相聯，需要一個接口對這些信號進行變換處理。目前五十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點PMC模塊實現方式有以幾種：簡單I/O接口板系統總線數字接口光電隔離器件A/DD/A轉換調理電路功率放大傳感元件功率放大光電隔離器件計數器計數脈沖濾波、倍頻整形開關量轉換脈沖量轉換模擬量轉換目前五十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點PLC（ProgrammableLogicController）控制：它是目前CNC系統用得最廣泛的方式。電源模塊通信功能人機接口編程調試和試驗功能至傳感器和執行器的接口功能應用程序的執行操作系統功能應用程序存儲數據存儲信號處理功能操作者應用程序設計人員機器/過程PLC系統的基本結構外部供電外部設備目前五十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC機床用的PLC一般分為兩類：內裝型（Built-inType）PLC（或集成式、內含式）。獨立型（Stand-aloneType）PLC（或通用型）目前五十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點6、位置控制模塊位置控制模塊是進給伺服系統的重要組成部分，是實現軌跡控制時，CNC裝置與伺服驅動系統連接的接口模塊。目前五十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點常用的位置控制模塊有：開環位置控制模塊：CNC裝置與步進電機驅動電源的接口；閉環（含半閉環）位置控制模塊：CNC裝置與直流、交流伺服驅動裝置的接口。目前五十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點7、功能接口模塊實現用戶特定功能要求的接口板，實例：仿形控制器接口；激光加工焦點自動跟蹤器接口；刀具監控系統中的信號采集器接口板。目前六十頁\總數一百四十九頁\編于十一點8、單微處理器結構特點:（1）集中控制分時處理；（2）CPU通過總線與存儲器、I/O相連，構成CNC裝置；（3）結構簡單，容易實現。目前六十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點二、多微處理器結構的CNC裝置多主CPU結構中，有兩個或兩個以上的CPU部件，部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統，通過總線仲裁器(由硬件和軟件組成)來解決總線爭用問題，通過公共存儲器來進行信息交換。目前六十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點特點：能實現真正意義上的并行處理，處理速度快，可以實現較復雜的系統功能。容錯能力強，在某模塊出了故障后，通過系統重組仍可斷繼續工作目前六十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點1、多處理機CNC裝置的基本功能模塊CNC管理模塊CNC插補模塊位置控制模塊PLC模塊操作與控制數據輸入/輸出和顯示模塊存儲器模塊

目前六十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點

（1）CNC管理模塊系統初始化、中斷管理、總線裁決、系統出錯識別和處理、系統軟、硬件診斷等。目前六十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點（2）CNC插補模塊譯碼、刀具半徑補償、坐標位移量計算和進給速度處理等預處理，插補運算。目前六十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點（3）位置控制模塊自動加減速，回基準點，伺服系統滯后量的監視和漂移補償等。目前六十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點（4）PLC模塊（5）MDI/CRT、I/O模塊；（6）存儲器模塊。目前六十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點2、多微處理器結構CNC裝置的典型結構共享總線型共享存儲器型目前六十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點（1）總線共享型結構多微處理器共享總線結構框圖

目前七十頁\總數一百四十九頁\編于十一點FANUC15系統硬件結構FANUCBUS操作面板圖形顯示模塊(CPU)通訊模塊(CPU)自動編程模塊(CPU)主存儲器模塊插補模塊(CPU)PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊CRT/MDII/O單元伺服驅動單元主軸單元目前七十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點結構特征：功能模塊分為帶有CPU或DMA的主模塊和從模塊(RAM/ROM，I/O模塊)以系統總線為中心，所有的主、從模塊都插在嚴格定義的標準系統總線上采用總線仲裁機構(電路)來裁定多個模塊同時請求使用系統總線的競爭問題目前七十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點支持多微處理器系統的總線結構都設計有總線仲裁機構，常用的方式有：目前七十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點串行總線仲裁連接方法目前七十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點串行總線仲裁方式中，優先權的排列是按連接位置決定的。某個主模塊只有在前面優先權更高的主模塊不占用總線時，才可使用總線。同時通知它后面優先權較低的主模塊不得使用總線。目前七十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點并行總線仲裁框圖目前七十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點并行總線仲裁方式中，通常采用優先權編碼方案。這種結構的模塊之間的通信，主要依靠存儲器來實現。大部分系統采用公共存儲器方式。目前七十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點共享總線結構的優點結構簡單、系統組配靈活、成本相對較低、可靠性高目前七十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點共享總線結構的缺點總線是系統的“瓶頸”，一旦系統總線出現故障，將使整個系統受到影響；由于使用總線要經仲裁，使信息傳輸率降低目前七十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點第三節CNC裝置的軟件結構CNC裝置的軟件是為了完成CNC數控機床的各項功能而專門設計和編制的，是一種專用軟件，其結構取決于軟件的分工，也取決于軟件本身的工作特點。目前八十頁\總數一百四十九頁\編于十一點一、軟件與硬件在實現各種功能的特點和關系關系：

從理論上講，硬件能完成的功能也可以用軟件來完成。從實現功能的角度看，軟件與硬件在邏輯上是等價的。目前八十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點特點：硬件處理速度快，但靈活性差，實現復雜控制的功能困難；軟件設計靈活，適應性強，但處理速度相對較慢。目前八十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點軟件、硬件實現功能的分配：目前八十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點功能界面劃分的準則系統的性能價格比目前八十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點二、

CNC裝置的軟件結構特點最突出特點：多任務并行處理多重實時中斷目前八十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點1、多任務并行處理（1）CNC裝置的多任務性任務定義：可并發執行的程序在一個數據集合上的運行過程。目前八十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC的功能則可定義為CNC的任務：目前八十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC系統的任務要求并行處理：為了保證控制的連續性和各任務執行的時序配合要求，CNC系統的任務必須采用并行處理，而不能逐一處理。目前八十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點（2）并行處理

并行處理是計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不同的工作，運用并行處理技術可提高運算速度。

目前八十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點采用并行處理技術的目的：合理使用和調配CNC系統的資源提高CNC系統的處理速度。目前九十頁\總數一百四十九頁\編于十一點并行處理的方法有：資源共享資源重復時間重疊目前九十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點

資源共享是根據“分時共享”的原則，使多個用戶按時間順序使用同一套設備；

時間重疊使根據流水線處理技術，使多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套設備的幾個部分；

資源重復是通過增加資源（如多CPU）提高運算速度。目前九十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置的硬件設計普遍采用資源重復的并行處理方法；CNC裝置的軟件設計常采用資源分時共享和資源重疊的流水線處理技術目前九十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點1）資源分時共享并行處理在單CPU裝置中，主要采用CPU分時共享的原則來解決多任務的同時運行。資源分時共享——在規定的時間長度（時間片）內，根據各任務實時性的要求，規定它們占用CPU的時間，使它們分時共享系統的資源。目前九十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點“資源分時共享”的技術關鍵：其一：各任務的優先級分配問題其二：各任務占用CPU的時間長度，即時間片的分配問題目前九十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點資源（CPU）分時共享圖…譯碼刀補I/O顯示初始化位置控制插補運算背景程序4ms8ms16ms中斷級別高中斷級別低目前九十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點各任務占用CPU

時間示意圖目前九十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點資源分時共享技術的特征在任何一個時刻只有一個任務占用CPU；在一個時間片（如8ms或16ms）內，CPU并行地執行了兩個或兩個以上的任務。

目前九十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點因此，資源分時共享的并行處理只具有宏觀上的意義，即從微觀上來看，各個任務還是逐一執行的。目前九十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點2、實時中斷處理

CNC系統的中斷管理主要由硬件完成，而系統軟件的結構則取決于系統的中斷結構。目前一百頁\總數一百四十九頁\編于十一點硬件主要提供支持中斷功能的芯片和電路，如中斷管理芯片（8259或功能相同的芯片），定時器計數器（8253、8254等）等。軟件主要完成對硬件芯片的初始化、任務優先級的定義、任務切換（斷點的保護于恢復、中斷向量的保存與恢復等）等。目前一百零一頁\總數一百四十九頁\編于十一點（1）CNC系統的中斷類型1）外部中斷；2）內部定時中斷；3）硬件故障中斷；4）程序性中斷。目前一百零二頁\總數一百四十九頁\編于十一點（2）CNC系統中斷結構模式前后臺型中斷模式中斷型結構模式目前一百零三頁\總數一百四十九頁\編于十一點1）中斷型結構模式這種結構是將除了初始化程序之外，整個系統軟件的各個任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，然后由中斷管理系統（由硬件和軟件組成）對各級中斷服務程序實施調度管理。整個軟件就是一個大的中斷管理系統。目前一百零四頁\總數一百四十九頁\編于十一點中斷型結構中斷優先級別劃分優先級主要功能中斷源0初始化開機后進入1CRT顯示、ROM校驗硬件、主程序2工作方式選擇、插補準備16ms軟件定時3PLC控制16ms軟件定時4參數、變量、數據存儲器控制硬件5插補運算8ms軟件定時6監控和急停信號8ms軟件定時7RS-232C輸入中斷硬件隨機8紙帶閱讀機硬件隨機9報警串行傳送報警10非屏蔽中斷非屏蔽中斷產生目前一百零五頁\總數一百四十九頁\編于十一點中斷型結構模式的特點(了解)任務調度機制：搶占式優先調度。信息交換：緩沖區。實時性好。由于中斷級別較多（最多可達8級），強實時性任務可安排在優先級較高的中斷服務程序中。模塊間的關系復雜，耦合度大，不利于對系統的維護和擴充。目前一百零六頁\總數一百四十九頁\編于十一點2）前后臺型結構模式整個系統軟件分為兩大部分：前臺程序后臺程序。目前一百零七頁\總數一百四十九頁\編于十一點前臺程序：是一個實時中斷程序，完成幾乎全部的實時功能，實現與機床動作直接相關的功能。如：插補、位控、機床相關邏輯和監控等。目前一百零八頁\總數一百四十九頁\編于十一點后臺程序：是一個循環執行程序。如：輸入、譯碼、數據處理等插補前的準備工作和管理程序。目前一百零九頁\總數一百四十九頁\編于十一點前后臺程序運行關系圖前臺程序故障處理位置控制插補運算……后臺程序譯碼刀補處理速度預處理輸入/輸出顯示中斷執行循環執行目前一百一十頁\總數一百四十九頁\編于十一點前后臺型結構模式的特點任務調度機制:優先搶占調度和循環調度。前臺程序的調度是優先搶占式的；前臺和后臺程序內部各子任務采用的是順序調度。信息交換:緩沖區。前臺和后臺程序之間以及內部各子任務之間的。實時性差。在前臺和后臺程序內無優先級等級、也無搶占機制。目前一百一十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點第四節CNC裝置的數據預處理CNC裝置系統軟件的主要任務：如何將由零件加工程序表達的加工信息，變換成各進給軸的位移指令、主軸轉速指令和輔助動作指令，控制加工設備的軌跡運動和邏輯動作，加工出符合要求的零件。目前一百一十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點數控加工及信息處理過程零件程序控制面板零件緩沖器(BS)譯碼(DS)數據處理(CS)傳送AS工作寄存器(AR)插補伺服控制機床坐標軸命令信號反饋信號調度機床邏輯控制顯示控制信號回答信號機床強電部分執行電器限位開關目前一百一十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點數據預包括處理：零件程序的輸入譯碼刀具（半徑、長度）補償坐標系轉換等輸入譯碼刀補速度處理插補位控目前一百一十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點CNC裝置數據轉換流程示意圖加工程序譯碼譯碼緩沖區刀補處理刀補緩沖區速度預處理插補緩沖區插補處理運行緩沖區伺服驅動位控處理位置反饋PLC控制目前一百一十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點一、零件程序的輸入1）紙帶輸入方式2）鍵盤輸入方式3）MDI輸入方式目前一百一十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點二、譯碼將用文本格式（通常用ASCII碼）表達的零件加工程序，以程序段為單位轉換成后續程序（本例是指刀補處理程序）所要求的數據結構（格式）。目前一百一十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點數據結構示例：StructPROG_BUFFER{charbuf_state；//緩沖區狀態，0空；1準備好。intblock_num；//以BCD碼的形式存放本程序段號。doubleCOOR[20]；//存放尺寸指令的數值（μm）。intF,S；//F（mm/min）S（r/min）。charG0；//以標志形式存放G指令。charG1；charM0；//以標志形式存放M指令。charM1；charT；//存放本段換刀的刀具號。charD；//存放刀具補償的刀具半徑值。}；目前一百一十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點以標志形式存放G指令示例D7D6D5D4D3D2D1D0G000：無該指令；1：有該指令G010：無該指令；1：有該指令G020：無該指令；1：有該指令G030：無該指令；1：有該指令G90/G910：G90；1：G91｝G060：無該指令；1：有該指令00：G40；11：G4001：G41；10；G42目前一百一十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點在系統軟件中各程序間的數據交換方式一般都是通過緩沖區進行的。該緩沖區由若干個數據結構組成，當前程序段被解釋完后便將該段的數據信息送入緩沖區組中空閑的一個。后續程序（如刀補程序）從該緩沖區組中獲取程序信息進行工作。目前一百二十頁\總數一百四十九頁\編于十一點

N06G90G41D11G01X200Y300F200；StructPROG_BUFFER{

charbuf_state；0：(開始)；1（；）⑨

intblock_num；06（N06）①

doubleCOOR[20]；COOR[1]=200000；（X200）⑥COOR[2]=300000；（Y300）⑦intF,S；F=200；（F200）⑧charG0；D5=0；（G90）②D6,D7=0,1（G41）③

D1=1；（G01）⑤

……charD；D=11（D11）④

}；目前一百二十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點三、刀具補償原理（1）刀具補償的基本原理程編軌跡(零件輪廓)bacdeRrBCDEHG刀具中心軌跡A目前一百二十二頁\總數一百四十九頁\編于十一點刀具半徑補償：CNC裝置能夠根據零件輪廓信息和刀具半徑自動計算中心軌跡，使其自動偏移零件輪廓一個刀具半徑值的計算稱為刀具半徑補償。目前一百二十三頁\總數一百四十九頁\編于十一點刀具半徑補償指令有：G40------取消刀補G41------左刀補G42------右刀補補償指令為模態指令左右目前一百二十四頁\總數一百四十九頁\編于十一點刀補處理的主要工作：根據G90/G91計算零件輪廓的終點坐標值。根據R和G41/42，計算本段刀具中心軌跡的終點（P’e/P〃e）坐標值。根據本段與前段連接關系，進行段間連接處理。Pe（200，300）XRP0（72，48）Pe”Pe’G41G42Y目前一百二十五頁\總數一百四十九頁\編于十一點刀具半徑補償的執行過程分三步：1、刀補建立（G41，G42）起刀點rG41起刀點rG42目前一百二十六頁\總數一百四十九頁\編于十一點

2、刀補進行（模態指令）刀具中心軌跡始終比編程軌跡伸長或縮短一個刀具半徑值的距離。在軌跡轉接處，采用圓弧過渡或直線過渡ABCA’B’

B’’C’目前一百二十七頁\總數一百四十九頁\編于十一點3、刀補撤消（G40）rG41G01G40G00目前一百二十八頁\總數一百四十九頁\編于十一點（2）刀具半徑補償計算B功能刀具半徑補償計算(不能自動處理尖角過渡問題)C功能刀具半徑補償計算目前一百二十九頁\總數一百四十九頁\編于十一點C功能刀具半徑補償原理B功能刀具半徑補償不能自動處理尖角過渡問題ABCA’B’

B’’C’目前一百三十頁\總數一百四十九頁\編于十一點1）C刀補原理根據程編軌跡，直接計算出刀具中心軌跡交點的坐標值，然后再對編程軌跡作伸長或縮短的修正。采用直線過渡的方法。

A’B’’’C’C刀補的交點刀補軌跡ABC零件程編軌跡目前一百三十一頁\總數一百四十九頁\編于十一點2）工作流程緩沖寄存區BS刀具補償緩沖區CS工作寄存區AS輸出寄存區OS第一段程序內容第一段程序內容第二段程序內容判斷修改修改后第一段程序內容第二段