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计算机数控

一、概述

随着计算机硬件性能价格比的迅速降低和图形显示器的推广应用,现代数控系统已不需要穿孔纸带,而由计算机直接控制,简称CNC。它是用一台小型通用计算机或个人计算机直接控制一台机床,机床的控制程序存储在计算机的内存中,容易修改和扩充功能,灵活性好。

二、CNC的组成

计算机数控系统由硬件和软件两部分构成,对CNC系统体系结构的认识应该从硬件和软件两个方面来进行。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件,合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息,控制执行部件,使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件,通常由常住在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能,从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC系统有很多种类型,有车床、铣床、加工中心等CNC系统。各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分:中央处理单元CPU、存储器(ROM/RAM)、输入输出设备(I/O)、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。

三、CNC的功能

为了充分发挥计算机的潜力,现代CNC系统的功能已远远不只是完成基本的直线和圆弧插补计算,而是配置了不少专用的软件,可完成多方面的工作,其中一些功能传统的NC不可能完成或完成很困难。下面介绍现代CNC系统通常具备的主要功能。

(1)坐标轴控制 能同时联动控制3,4和5个坐标轴。能达到较高的切削速度和加工质量。

(2)刀具偏置补偿 现代数控系统往往具有三维空间直线的刀具半径补偿功能。

(3)编程功能 系统提供某些编程功能。通常可以使用系统的彩色图形显示终端,人工编制由直线和圆弧组成的平面轮廓件的加工程序,系统配有软件自动计算轮廓的交点与切点。

(4)平行作业 系统可以平行地实现两种工作模式:机床受控模式和编程模式。

当机床正在受系统控制进行某零件的加工时,操作人员可以同时用键盘完成上述手工编程工作,或通过数据传输接口进行外部程序的输入或对已有程序进行编辑修改作业。当机床正在加工时,图形显示终端可以同时模拟另一加工程序的执行,以便检查与编辑。

(5)刀具管理和监控 现代数控机床朝加工中心方向发展。通常铣镗类机床带有几十把刀具的刀库,车削中心往往也有刀具库。数控系统具有控制和管理刀库的功能。刀具的更换在加工机床上是由数控系统按程序控制换刀机构自动换刀的。

(6)高、低速进给控制 系统对机床运动部件的进给速度控制性能是数控系统的一个重要性能指标。现代数控系统能在很短距离内以相当高的进给速度控制机床切削运动。这对曲面加工是十分有利的,可以大大缩短加工时间,尤其对曲率变化较大的过渡区加工,仍可获得好的加工质量。

(7)电子触头找正 系统提供三维测量用触头(类似测量的测头),用它在找正工件时极为方便。

(8)实物测量及自动生成加工程序 用上述三维电测头可对实物(要复制的样件)进行扫描测量,系统自动采集测量点数据,点的间距与扫描速度有关,扫描点数据经由接口自动生成直线插补NC程序,并可不再作任何后置处理就可执行此程序。

(9)外部编程的执行和DNC作业 系统通常配有标准化的数据通信接口,可接受外部传输来的程序,例如CAD/CAM系统输出的加工程序。对于简短的程序可以存储入库;对于加工复杂曲面的长程序可以分块输入给本系统,并同步地执行。这就保证系统能适应由别的计算机控制与管理的DNC作业方式。

(10)便携式电子手动操纵装置 系统通常提供便携式电子手动操纵器。操作人员用它可以在观察最清楚与方便的地点灵敏地调整机床运动部件的运动,其控制范围为0.02~20mm。

一、概述

随着计算机硬件性能价格比的迅速降低和图形显示器的推广应用,现代数控系统已不需要穿孔纸带,而由计算机直接控制,简称CNC。它是用一台小型通用计算机或个人计算机直接控制一台机床,机床的控制程序存储在计算机的内存中,容易修改和扩充功能,灵活性好。

二、CNC的组成

计算机数控系统由硬件和软件两部分构成,对CNC系统体系结构的认识应该从硬件和软件两个方面来进行。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件,合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息,控制执行部件,使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件,通常由常住在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能,从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC系统有很多种类型,有车床、铣床、加工中心等CNC系统。各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分:中央处理单元CPU、存储器(ROM/RAM)、输入输出设备(I/O)、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。

三、CNC的功能

为了充分发挥计算机的潜力,现代CNC系统的功能已远远不只是完成基本的直线和圆弧插补计算,而是配置了不少专用的软件,可完成多方面的工作,其中一些功能传统的NC不可能完成或完成很困难。下面介绍现代CNC系统通常具备的主要功能。

(1)坐标轴控制 能同时联动控制3,4和5个坐标轴。能达到较高的切削速度和加工质量。

(2)刀具偏置补偿 现代数控系统往往具有三维空间直线的刀具半径补偿功能。

(3)编程功能 系统提供某些编程功能。通常可以使用系统的彩色图形显示终端,人工编制由直线和圆弧组成的平面轮廓件的加工程序,系统配有软件自动计算轮廓的交点与切点。

(4)平行作业 系统可以平行地实现两种工作模式:机床受控模式和编程模式。

当机床正在受系统控制进行某零件的加工时,操作人员可以同时用键盘完成上述手工编程工作,或通过数据传输接口进行外部程序的输入或对已有程序进行编辑修改作业。当机床正在加工时,图形显示终端可以同时模拟另一加工程序的执行,以便检查与编辑。

(5)刀具管理和监控 现代数控机床朝加工中心方向发展。通常铣镗类机床带有几十把刀具的刀库,车削中心往往也有刀具库。数控系统具有控制和管理刀库的功能。刀具的更换在加工机床上是由数控系统按程序控制换刀机构自动换刀的。

(6)高、低速进给控制 系统对机床运动部件的进给速度控制性能是数控系统的一个重要性能指标。现代数控系统能在很短距离内以相当高的进给速度控制机床切削运动。这对曲面加工是十分有利的,可以大大缩短加工时间,尤其对曲率变化较大的过渡区加工,仍可获得好的加工质量。

(7)电子触头找正 系统提供三维测量用触头(类似测量的测头),用它在找正工件时极为方便。

(8)实物测量及自动生成加工程序 用上述三维电测头可对实物(要复制的样件)进行扫描测量,系统自动采集测量点数据,点的间距与扫描速度有关,扫描点数据经由接口自动生成直线插补NC程序,并可不再作任何后置处理就可执行此程序。

(9)外部编程的执行和DNC作业 系统通常配有标准化的数据通信接口,可接受外部传输来的程序,例如CAD/CAM系统输出的加工程序。对于简短的程序可以存储入库;对于加工复杂曲面的长程序可以分块输入给本系统,并同步地执行。这就保证系统能适应由别的计算机控制与管理的DNC作业方式。

(10)便携式电子手动操纵装置 系统通常提供便携式电子手动操纵器。操作人员用它可以在观察最清楚与方便的地点灵敏地调整机床运动部件的运动,其控制范围为0.02~20mm。


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