机床数控装置概述

机床数控装置(习惯称为数控系统)是对机床进行控制,并完成零件自动加工的专用电子计算机。它接收数字化了的零件图样和工艺要求等信息,按照一定的数学模型进行插补运算,用运算结果实时地对机床的各运动坐标进行速度和位置控制,完成零件的加工。数控机床的总体框图如图1所示。

图1数控机床总体框图

随着科学技术的进步,特别是微电子技术和计算机技术的发展,使数控系统不断得到最新硬软件资源而飞速发展。各著名的数控系统生产厂家,平均每三年就有一种新型号数控系统产品诞生。数控机床的应用也从解决疑难零件加工、批量零件自动化生产,到进入家庭作坊,越来越广泛地应用到各种场合,同时也不断对数控系统的硬软件提出新的要求。集中地表现在要求有开放式结构的数控系统、适应技术发展和用户自己开发的功能。目前一些发达国家和地区,如欧洲、美国、日本等,都相继进行开放式结构数控系统的研究和开发,如欧洲的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlWithinAutomation)计划。美国的NGC(NextGenerationworkstation/machineControllerarchitecture)计划。开放式数控系统的基本结构有硬件平台、软件平台、一个用户可扩展的硬软件空间和应用开发环境。硬件平台:由数控系统生产厂提供,或是选择通用的标准模块,但其配置可由用户在较大范围内选择,如控制轴数、控制方式、各种外部设备等。软件平台:由数控系统生产厂提供,或CNC软件开发商提供,它是系统的核心软件,即CNC、PLC的基本软件,同时提供好的用户开发应用软件的环境。应用软件:用户在数控系统生产厂提供的硬软件平台基础上,开发专用软件、硬件,实现用户要求的控制功能。个人计算机(PersonalComputer——PC)的高速发展和广泛应用,为我们开发以PC为基础(PCBased)、开放式结构的数控系统提供了一种有效的途径。PC从80年代初作为办公用的计算机,发展到今天,已成为进入各领域的主流计算机,被广泛用于过程控制和自动化领域。PC的主频已达到450MHz,可以满足各种CNC高速实时控制系统的要求,丰富的软件资源,如DOS、Windows、C语言等开发工具,大量可利用的外部设备,如CRT、平板显示器、光盘驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、键盘等硬件支持。PC的芯片集成度越来越高,PC的产量逐年增加,这都为以PC为基础的CNC系统缩小体积、有高的性能价格比提供了条件,由于以PC为基础的CNC系统充分利用PC的硬软件资源,就可以跟随PC的发展而不断采用新的技术。早期使用Intel80286、80386,现在是PentiumⅢ,操作系统也从DOS发展到Windows等,所以以PC为基础的CNC系统得到越来越快的发展和应用。以PC为基础的CNC系统结构方式有以下三种:第一种是把数控系统生产厂开发的数控专用硬件和软件装到PC的母板上,用ISA或PCI总线,保留原PC的整体形象,如图2所示。

图2数控专用模板装入PC母板的结构

第二种是数控系统生产厂,在自己生产的数控系统中嵌入PC机的主板,这种嵌入式结构,展现的是生产厂的整体结构特点,使用生产厂的专用总线或混合总线结构,如图3所示。

图3PC主板嵌入数控系统的结构

第三种是使PC经光缆,用高速串行口总线(或ARCNET等)和数控系统生产厂开发的专用硬软件进行通信,如图4所示。

图4PC与数控专用硬软件经光缆网络通信的结构

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