第三章CNC系统的软硬件结构第一节概述第二节CNC装置的硬件结构一、CNC装置的硬件构成图3-2CNC装置硬件构成二、单微处理器结构图3-5单微处理器CNC装置组成框图㈠单微处理器CNC装置组成硬件的作用2.总线3.存储器4.PLC5.位置控制6.I/O接口⒈CNC装置内只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入输出控制、CRT显示等功能都由它集中控制，分时处理。⒉微处理器通过总线与存储器、输入输出控制等各种接口相连，构成CNC装置；⒊结构简单，容易实现；⒋单微处理器因为只有一个微处理器进行集中控制，其功能将受微处理器字长、数据宽度，寻址能力和运算速度等因素限制。三、多微处理器结构（一）多微处理器CNC装置的基本功能模块⒋存储器模块该模块为程序和数据的主存储器，或为功能模块间进行数据传送的共享存储器。⒌PLC模块对零件加工程序中的开关功能和来自机床的信号进行逻辑处理，实现机床电气设备的起、停，刀具交换，转台分度，加工零件和机床运转时间的计数等。⒍指令、数据的输入输出及显示模块它包括零件加工程序、参数和数据，各种操作命令的输入输出及显示所需要的各种接口电路。（二）多微处理器CNC装置的典型结构⒉共享存储器结构（三）多微处理器结构的特点第三节CNC装置的功能及特点㈠控制功能控制功能是指CNC装置能够控制的以及能够同时控制的轴数。控制功能是数控装置的主要性能指标之一。控制轴有移动轴和回转轴，基本轴和附加轴。控制轴数越多，特别是同时控制轴数越多，CNC装置的功能越强，同时CNC装置就越复杂，编制零件加工程序也就越困难。㈡准备功能准备功能也称G功能，用来指令机床动作方式的功能，包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环等指令。它用地址G和它后续的两位数字表示。ISO标准中，准备功能从G00~G99共100种。㈢插补功能CNC装置是通过软件进行插补计算，连续控制时实时性很强，计算速度很难满足数控机床对进给速度和分辨率的要求。因此实际的CNC装置插补功能被分为粗插补和精插补。进行轮廓加工的零件的形状，大部分是直线和圆弧构成，有的是由更复杂的曲线构成，因此有直线插补、圆弧插补、抛物线插补、极坐标插补、螺旋线插补、样条曲线插补等。实现插补运算的方法有逐点比较法和数字积分法等。㈣固定循环加工功能㈤进给功能㈥主轴功能主轴功能就是指定主轴转速的功能，用地址S和它后续的数值表示，单位是r/min。主轴的转向要用M03、M04指令指定。㈦辅助功能辅助功能是数控加工中不可缺少的辅助操作，用地址M和它后续的数字表示。在ISO标准中，可有M00~M99共100种。辅助功能用来规定主轴的起、停，冷却液的开、关等。㈧刀具功能刀具功能是用来选择刀具，用地址T和它后续的数值表示。刀具功能一般要和辅助功能一起使用。㈨补偿功能加工过程中由于刀具磨损或更换刀具，以及机械传动中的丝杠螺距误差和反向间隙，将使实际加工出的零件尺寸与程序规定的尺寸不一致，造成加工误差。因此CNC装置设计了补偿功能，它可以把刀具长度、刀具半径的补偿量、丝杠的螺距误差和反向间隙误差的补偿量输入到CNC装置的存储器，它就按补偿量重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的零件。㈩字符显示功能CNC装置可以配置单色或彩色CRT，通过软件和接口实现字符和图形显示。可以显示加工程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、零件图形、动态刀具运动轨迹等。（十一）自诊断功能CNC装置中设置了各种诊断程序，可以防止故障的发生或扩大。在故障出现后可迅速查明故障类型及部位，减少因故障而造成的停机时间。（十二）通信功能通常具有RS232C接口，有还备有DNC接口。现在部分数控机床还具有网卡，可以接入互联网。（十三）在线编程功能此功能可以在数控加工过程中进行，因此不占用机时。在线编程时使用的自动编程软件有：人机交互式自动编程系统、APT语言编程系统、蓝图直接编程系统等。（一）具有灵活性与NC装置相比，灵活性是CNC装置的主要特点，只要改变系统软件，就可以改变和扩展其功能。（二）具有通用性在CNC装置中，硬件有多种通用的模块化结构，而且易于扩展，主要依靠系统软件变化来满足机床的各种不同要求。（三）可靠性高CNC装置的零件程序在加工前被一次送入存储器，并经过检查后方可调用。许多功能由软件实现，硬件结构大大简化，特别是采用大规模和超大规模集成电路，使可靠性得到很大提高。（四）具有丰富的数控功能CNC装置利用计算机的计算能力，可以实现许多复杂的数控功能，如高次曲线插补、动态图形显示、各种补偿功能等。（五）使用维修方便由于CNC装置具有