计算机集成制造chapter53PPT课件

1、2021-11-181现代集成制造系统的关键技术 现代集成制造系统理论和支持技术（略）现代集成制造系统理论和支持技术（略） 现代集成制造系统中的信息技术现代集成制造系统中的信息技术 计算机辅助技术计算机辅助技术 制造过程控制技术制造过程控制技术 现代集成制造系统的新发展现代集成制造系统的新发展第1页/共71页2021-11-182软构件及其接口 软构件的概念软构件的概念 构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辩识的系单位软件，是软件重用过程中可以明确辩识的系统；结构上，它是语义描述、通讯接口和实现代统；结构上，它是

2、语义描述、通讯接口和实现代码的复合体。码的复合体。 简单地说，构件是具有一定的功能，能够独立工简单地说，构件是具有一定的功能，能够独立工作或能同其它构件装配起来协调工作的程序体，作或能同其它构件装配起来协调工作的程序体，构件的使用同他的开发、生产无关。构件的使用同他的开发、生产无关。 从抽象程度来看，面向对象技术已达到了类级重从抽象程度来看，面向对象技术已达到了类级重用用( (代码重用代码重用) )，它以类为封装的单位。这样的重，它以类为封装的单位。这样的重用粒度还太小，不足以解决异构互操作和效率更用粒度还太小，不足以解决异构互操作和效率更高的重用。构件将抽象的程度提到一个更高的层高的重用。构

3、件将抽象的程度提到一个更高的层次，它是对一组类的组合进行封装，并代表完成次，它是对一组类的组合进行封装，并代表完成一个或多个功能的特定服务，也为用户提供了多一个或多个功能的特定服务，也为用户提供了多个接口。整个构件隐藏了具体的实现，只用接口个接口。整个构件隐藏了具体的实现，只用接口提供服务。提供服务。第2页/共71页2021-11-183构建技术流派 近年来，构件技术发展迅速，已形成三个主要流派，分别是近年来，构件技术发展迅速，已形成三个主要流派，分别是OMG的的CORBA 、Sun的的Java平台和平台和Microsoft的的COM+。 OMG的的CORBA：公共对象请求代理体系结构公共对象

4、请求代理体系结构(CORBA，Common Object Request Broker Architecture)是对象管理组织是对象管理组织(OMG)基于众基于众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作内容基础上制定的分布式应多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作内容基础上制定的分布式应用程序框架的规范。用程序框架的规范。 Sun的的J2EE :为了推动基于为了推动基于Java的服务器端应用开发，的服务器端应用开发，Sun在在1999年底年底推出了推出了Java2技术及相关的技术及相关的J2EE规范。规范。 Microsoft DNA 是是Microsoft在推出在推出 Windows2000

5、系列操作系统平台系列操作系统平台基础上，在扩展了分布计算模型以及改造基础上，在扩展了分布计算模型以及改造Back Office系列服务器端分系列服务器端分布计算产品后发布的新的分布计算体系结构和规范。布计算产品后发布的新的分布计算体系结构和规范。第3页/共71页2021-11-184CORBA CORBA是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范，具是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范，具有模型完整、先进，独立于系统平台和开发语言，被支持程度广泛的特有模型完整、先进，独立于系统平台和开发语言，被支持程度广泛的特点，逐渐成为分布计算技术的标准。点，逐渐成为分布计算技术的标准

6、。 COBRA标准主要分为标准主要分为3个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。设施。 最底层是对象请求代理最底层是对象请求代理(ORB， Object Request Broker)，规定了分布对象的定义规定了分布对象的定义(接口接口)和语言映射，实现对象间的通和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线软总线”； 在在 ORB之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务名字服务、事务(交易交易)服务、安全服务等各种各样的服务；服务、安

7、全服务等各种各样的服务； 最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。 CORBA的优点是大而全，互操作性和开放性非常好，缺点是庞大而复的优点是大而全，互操作性和开放性非常好，缺点是庞大而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢，在具体的应用中使用不是很多。杂，并且技术和标准的更新相对较慢，在具体的应用中使用不是很多。 第4页/共71页2021-11-185J2EE J2EE的目标是提供与平台无关、可移植的、的目标是提供与平台无关、可移植的、

8、支持并发访问和安全的、完全基于支持并发访问和安全的、完全基于Java的开的开发服务器端中间件的标准。发服务器端中间件的标准。J2EE简化了构件简化了构件可伸缩、基于构件服务器端应用的复杂度。可伸缩、基于构件服务器端应用的复杂度。 在在J2EE中，中，Sun给出了完整的基于给出了完整的基于Java语言语言开发面向企业分布应用的规范，其中在分布开发面向企业分布应用的规范，其中在分布式互操作协议上，式互操作协议上，J2EE 同时支持远程方法同时支持远程方法调用调用(RMI，Remote Method lnvocation)和因特网对象请求代理间协议和因特网对象请求代理间协议(IlOP， Inteme

9、t Inter-ORB Protocal)，在服务器端在服务器端分布式应用的构造形式包括了分布式应用的构造形式包括了Java Servlet、JSP (Java ServerPage)、EJB等多种形式，等多种形式，以支持不同的业务需求。以支持不同的业务需求。 第5页/共71页2021-11-186 Microsoft DNA Windows DNA，Windows Distributed Internet Application Architecture，译为，译为Windows分布式网络应用程序体系结构。分布式网络应用程序体系结构。DNA概概念是借助生命科学中脱氧核糖核酸（念是借助生命科学

10、中脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic Acid）的寓意来诠释现代企业信息结构的真谛。的寓意来诠释现代企业信息结构的真谛。 Windows DNA允许不同网络的计算机互相操作以及相互协作以完成某允许不同网络的计算机互相操作以及相互协作以完成某些目标，使开发者很容易的建造能够服务许多用户的基于网络的系统。些目标，使开发者很容易的建造能够服务许多用户的基于网络的系统。Windows DNA提供了一个具备协同工作能力的框架（提供了一个具备协同工作能力的框架（Framework）。由于这个框架支持公用的协议，以及它发布了一些通用的接口，用户可由于这个框架支持公用的协议，以及它发布了

11、一些通用的接口，用户可以在它上面添加一些新的功能以扩充这个系统。以在它上面添加一些新的功能以扩充这个系统。 Windows DNA是一个完整的多层结构的企业应用总体方案，使是一个完整的多层结构的企业应用总体方案，使Windows真正成为企业应用平台。真正成为企业应用平台。Windows DNA具有可伸缩性和高可具有可伸缩性和高可靠性。靠性。第6页/共71页2021-11-187COM+ MTS（Microsoft Transaction Server）是是COM/ DCOM对象的对象的Container执行环境。执行环境。MTS是是Microsoft在在Windows平台的中介软件之一，它的主

12、要功能是让平台的中介软件之一，它的主要功能是让Windows程序员能够开发以组件为导向的分布式应用程序员能够开发以组件为导向的分布式应用系统，并且具备在同质和异质数据库之间对修改的数据进行两阶段提交的功能。由于系统，并且具备在同质和异质数据库之间对修改的数据进行两阶段提交的功能。由于MTS提供了事务管理、提供了事务管理、各种各种Pooling功能以及对象及时激活等功能，执行在其中的功能以及对象及时激活等功能，执行在其中的COM/DCOM组件将不用考虑这些事情，而只是组件将不用考虑这些事情，而只是专门执行企业逻辑代码。专门执行企业逻辑代码。 COM的推出有机的统一了的推出有机的统一了COM/DC

13、OM/MTS的编程模型，形成一个功能强大的组件体系结构，并且把的编程模型，形成一个功能强大的组件体系结构，并且把DCOM/MTS的各种优势以更为便捷的方式提供给用户。的各种优势以更为便捷的方式提供给用户。第7页/共71页2021-11-188.Net NET可以看做是从可以看做是从WINDOWS DNA演进而来的，它是演进而来的，它是WINDOWS DNA的继续和发展。的继续和发展。 WINDOWS DNA是一个解决方案的平台，它关注的是如何使用微软服务器产品来解决业务问题。但是除是一个解决方案的平台，它关注的是如何使用微软服务器产品来解决业务问题。但是除了一个技术规范以外，了一个技术规范以外

14、，WINDOWS DNA并没有任何切实的东西。但是并没有任何切实的东西。但是.NET不仅有一套技术规范，它还包不仅有一套技术规范，它还包括了几个实实在在的产品，例如编译器、类库、甚至最终的用户程序。如括了几个实实在在的产品，例如编译器、类库、甚至最终的用户程序。如Windows .NET是操作系统平是操作系统平台、台、.NET Framework是运行环境、是运行环境、.NET 企业服务器为产品服务器、企业服务器为产品服务器、Visual Studio .NET 为编程平台。为编程平台。第8页/共71页2021-11-189CIMS应用集成平台 分布环境企业实施分布环境企业实施CIMS首先要实

15、现信息集成。首先要实现信息集成。 集成平台与集成框架就是企业应用的一种先进集成支持工具。集成平台与集成框架就是企业应用的一种先进集成支持工具。 开发开发CIMS应用集成平台的目的就是为企业实施应用集成平台的目的就是为企业实施CIMS提供开放提供开放的、易维护的、可重构的应用开发与系统运行的集成支持工具。的、易维护的、可重构的应用开发与系统运行的集成支持工具。第9页/共71页2021-11-1810CIMS应用集成平台基本定义 CIMS应用集成平台是一个支持复杂信息环境下应用集成平台是一个支持复杂信息环境下CIMS应用开发、应用开发、应用集成和系统运行的软件平台。应用集成和系统运行的软件平台。

16、它基于制造业信息特征，在异构分布环境（操作系统、网络、它基于制造业信息特征，在异构分布环境（操作系统、网络、数据库）下提供透明、一致的信息访问和交互手段，对其上运数据库）下提供透明、一致的信息访问和交互手段，对其上运行的应用进行管理，为应用提供服务，并支持行的应用进行管理，为应用提供服务，并支持CIMS信息环境下信息环境下各特定领域应用系统的集成。各特定领域应用系统的集成。第10页/共71页2021-11-1811CIMS应用集成平台的功能 (1)通信服务：提供分布环境下透明的通信服务功能，使用户和应用程序无需关心具体通信服务：提供分布环境下透明的通信服务功能，使用户和应用程序无需关心具体的操

17、作系统和应用程序所处的网络位置，而以透明的函数调用或对象服务方式完成它们的操作系统和应用程序所处的网络位置，而以透明的函数调用或对象服务方式完成它们所需的通信要求。所需的通信要求。 (2)信息服务：为应用提供透明的信息访问服务，使应用以一种一致的语义和接口实现信息服务：为应用提供透明的信息访问服务，使应用以一种一致的语义和接口实现对数据（数据库、数据文件、应用交互信息）的访问与控制。对数据（数据库、数据文件、应用交互信息）的访问与控制。 (3)应用编程（集成）接口：是一组高层接口应用编程（集成）接口：是一组高层接口, 以函数或对象服务的方式为用户提供更为以函数或对象服务的方式为用户提供更为专业

18、化的服务专业化的服务, 使用户可以方便地集成现有应用和开发新的应用。应用编程接口按照它使用户可以方便地集成现有应用和开发新的应用。应用编程接口按照它们的通用程度又分为独立于应用的编程接口和依赖于应用的编程接口。们的通用程度又分为独立于应用的编程接口和依赖于应用的编程接口。 (4)应用开发工具：一组帮用户开发特定应用程序的支持工具，以简化用户应用程序的应用开发工具：一组帮用户开发特定应用程序的支持工具，以简化用户应用程序的开发工作。开发工作。 (5)管理应用程序管理应用程序: 它是它是CIMS应用集成平台的运行管理和控制模块。负责应用集成平台的运行管理和控制模块。负责CIMS应用集应用集成平台的

19、系统静态和动态配置、集成平台应用运行管理和维护、成平台的系统静态和动态配置、集成平台应用运行管理和维护、 事件管理和出错处理事件管理和出错处理等。等。第11页/共71页2021-11-1812CIMS应用集成平台的基本特性 (1)为企业的经营、管理、生产和设计领域提供良好的应用编程接口和应用集成接口。为企业的经营、管理、生产和设计领域提供良好的应用编程接口和应用集成接口。 (2)提供支持提供支持CIMS应用开发、应用集成的应用开发工具、应用编程接口、应用原型系统。应用开发、应用集成的应用开发工具、应用编程接口、应用原型系统。 (3)支持不同的企业规模和多种多样的企业信息环境。集成平台可为不同的

20、企业规模和应用范围提供最佳的支持不同的企业规模和多种多样的企业信息环境。集成平台可为不同的企业规模和应用范围提供最佳的结构和功能配置，具有良好的可伸缩性。结构和功能配置，具有良好的可伸缩性。 (4)支持异构分布环境，提供一致透明的数据访问。支持现有应用、已有信息资源的集成和重用。支持异构分布环境，提供一致透明的数据访问。支持现有应用、已有信息资源的集成和重用。 (5)根据企业对根据企业对Internet服务的需求，提供相应的服务的需求，提供相应的Internet服务功能。服务功能。第12页/共71页2021-11-1813CIMS应用集成平台的发展趋势 为企业实施为企业实施CIMS提供全方位、

21、全生命周期的支持，方便现有应用的集成这些支持包括提供通用的通信服提供全方位、全生命周期的支持，方便现有应用的集成这些支持包括提供通用的通信服务、信息服务和面向应用领域的应用开发工具、原型系统和应用集成接口。务、信息服务和面向应用领域的应用开发工具、原型系统和应用集成接口。 既支持企业的信息集成，又支持功能集成和过程集成既支持企业的信息集成，又支持功能集成和过程集成 采用新技术和理论，支持标准化和开放系统概念，高度的软件可重用性采用新技术和理论，支持标准化和开放系统概念，高度的软件可重用性 维护应用系统的安全性、可靠性、完整性维护应用系统的安全性、可靠性、完整性,实现系统资源和数据的有效管理实现

22、系统资源和数据的有效管理 对对Internet/Intranet/Extranet技术的支持技术的支持 第13页/共71页2021-11-1814面向服务的应用集成第14页/共71页2021-11-1815现代集成制造系统的关键技术 现代集成制造系统理论和支持技术（略）现代集成制造系统理论和支持技术（略） 现代集成制造系统中的信息技术现代集成制造系统中的信息技术 计算机辅助技术计算机辅助技术 现代集成制造系统的集成平台技术现代集成制造系统的集成平台技术 现代集成制造系统的新发展现代集成制造系统的新发展第15页/共71页5.5.制造过程控制技术制造过程控制技术柔 性 制 造 技 术柔 性 制 造

23、 技 术智 能 制 造 技 术智 能 制 造 技 术第16页/共71页2021-11-1817数控技术 自从本世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。自从本世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。 现在，数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技现在，数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的术，现代的CAD/CAM，FMS和和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建敏捷制造和智能制造等，都是建立在现代数控技术之上；立在现代数控技术之上； 数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；数控技术是提高产品

24、质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段； 国家战略技术和体现国家综合国力水平重要标志。国家战略技术和体现国家综合国力水平重要标志。 专家们预言专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。第17页/共71页2021-11-1818 数字控制（数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。 数控技术（数控技术（Numerical Co

25、ntrol Technology）采用数字控制的方法对某一采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。工作过程实现自动控制的技术。 数控机床（数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典型应用的例子。机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典型应用的例子。 数控系统（数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。实现数字控制的装置。 计算机数控系统（计算机数控系统（Computer Numerical Control C

26、NC ）以计算机为控制以计算机为控制核心的数字控制系统。核心的数字控制系统。数字控制与数控技术第18页/共71页2021-11-1819高精度、高效率；高精度、高效率；刚性自动化不能满足的要求（手工、小规模、大规刚性自动化不能满足的要求（手工、小规模、大规模生产）；模生产）；柔性自动化（多品种、变批量）、复杂零件的加工柔性自动化（多品种、变批量）、复杂零件的加工（多坐标加工）；（多坐标加工）；计算机技术的发展。计算机技术的发展。数控技术产生的原因第19页/共71页2021-11-1820数控技术的发展历史 1952年，第一代电子管数控系统；年，第一代电子管数控系统； 1959年，第二代晶体管数

27、控系统。随之出现刀库，机械手、加工中心；年，第二代晶体管数控系统。随之出现刀库，机械手、加工中心； 1960年，第三代集成电路数控系统，硬逻辑数控系统（称为年，第三代集成电路数控系统，硬逻辑数控系统（称为NC）；）； 1970年，第四代小型计算机数控（年，第四代小型计算机数控（CNC ）；）； 1974年，第五代微型计算机数控（年，第五代微型计算机数控（MNC，统称统称CNC） ； 1980年后，年后，FMS、FMC、CIMS、开放式数控（开放式数控（open NC）系统、智能制造系统（系统、智能制造系统（IMS）大发展。大发展。 1990年后年后,高速加工，纳米制造。高速加工，纳米制造。第2

28、0页/共71页2021-11-1821定梁龙门移动式五轴联动加工中心定梁龙门移动式五轴联动加工中心第21页/共71页2021-11-1822数控动梁龙门镗铣床加工中心数控动梁龙门镗铣床加工中心第22页/共71页2021-11-1823多连杆机械压力机多连杆机械压力机第23页/共71页2021-11-1824济南一机床和华东数控十五期间开发的国内领先的数控设备济南一机床和华东数控十五期间开发的国内领先的数控设备第24页/共71页2021-11-1825将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将程规定的代码和格式编写成加工

29、程序，然后将程序输入数控装置，按照程序的要求，经过信息序输入数控装置，按照程序的要求，经过信息处理，分配，使各坐标以最小位移量为单位移处理，分配，使各坐标以最小位移量为单位移动，其合成运动实现了刀具与工件的相对运动，动，其合成运动实现了刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。完成零件的加工。最小位移量的合成运动是机床数字控制的基本最小位移量的合成运动是机床数字控制的基本原理，即轨迹控制原理（插补原理）。原理，即轨迹控制原理（插补原理）。点位控制：严格控制点到点的距离，不严格要点位控制：严格控制点到点的距离，不严格要求路径，运动中不加工。求路径，运动中不加工。 数控机床的工作原理第25页/共71页

30、2021-11-1826 机床的数字控制是由数控系统完成的。数控能接收零件图纸加工要求的信息进行插补运算，实时地向各坐机床的数字控制是由数控系统完成的。数控能接收零件图纸加工要求的信息进行插补运算，实时地向各坐标轴发出速度位置控制指令。伺服驱动装置能快速响应数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动，同标轴发出速度位置控制指令。伺服驱动装置能快速响应数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动，同时能提供足够的功率和扭矩。时能提供足够的功率和扭矩。 机床的数字控制包括：轨迹控制和开关量控制。机床的数字控制包括：轨迹控制和开关量控制。 轨迹控制轨迹控制: :直线、圆弧及其它各种平面直线、圆弧及其它各种

31、平面, ,空间轨迹。由插补指令实现。插补指令越丰富，数控功能越强。空间轨迹。由插补指令实现。插补指令越丰富，数控功能越强。 开关量控制：为配合数控加工，所需要的开关动作控制，如程序停、冷却液开停、主轴正反转等等。开关量控制：为配合数控加工，所需要的开关动作控制，如程序停、冷却液开停、主轴正反转等等。由辅助功能指令实现。由辅助功能指令实现。第26页/共71页2021-11-1827 输入输入 数控装置数控装置 驱动装置驱动装置 机床机床MG 测量反馈测量反馈数控机床的组成 数控系统：数控系统：I/0接口、接口、CNC装置、伺服系统、装置、伺服系统、PLC 机械主机：主运动机构、进给运动机构、机械

32、主机：主运动机构、进给运动机构、辅助机构、床身等辅助机构、床身等第27页/共71页2021-11-1828 信息输入信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。 数控装置数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统 分配速度、位移命令 。这一部分是数控机床的核心。 伺服驱动装置伺服驱动装置：接受数控装置来的指令，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床执行部件运动。 检测反馈装置检测反馈装置：电流、

33、速度、位置检测反馈装置。 机床本体机床本体：主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件。第28页/共71页2021-11-1829 数控装置主要功能数控装置主要功能 多轴联动、多坐标控制。多轴联动、多坐标控制。 多种函数插补：直线、圆弧、抛物线、螺旋多种函数插补：直线、圆弧、抛物线、螺旋线、样条等。线、样条等。 多种程序输入功能。多种程序输入功能。 信息转换功能：信息转换功能：EIA/ISO、公制、公制/英制、绝英制、绝对值对值/增量值、坐标变换等。增量值、坐标变换等。 补偿功能：刀具长度补偿、刀具半径补偿、补偿功能：刀具长度补偿、刀具半径补偿、间隙、螺距误差补偿等。间隙、螺距误差补偿等。

34、多种加工方式选择。多种加工方式选择。 故障自诊断功能。故障自诊断功能。 显示功能：字符、轨迹、平面图形、三维动显示功能：字符、轨迹、平面图形、三维动态图形。态图形。 通讯和联网功能。通讯和联网功能。第29页/共71页2021-11-18301）多品种变批量、单件小批量的自动化）多品种变批量、单件小批量的自动化2）柔性加工和柔性自动化）柔性加工和柔性自动化 小批量而又轮番生产的零件；小批量而又轮番生产的零件； 几何形状复杂的零件；几何形状复杂的零件； 在加工过程中必须进行多种工序加工的零件；在加工过程中必须进行多种工序加工的零件； 切削余量大的零件；切削余量大的零件； 必须严格控制公差（公差带范

35、围很小）的零件；必须严格控制公差（公差带范围很小）的零件； 工艺设计会经常变化的零件；工艺设计会经常变化的零件； 贵重零件；贵重零件； 需全部检测的零件，等等。需全部检测的零件，等等。 数控机床的应用第30页/共71页2021-11-1831CNC系统的组成 CNC系统由系统由“数控装置数控装置”、“伺服系统伺服系统”和系统程序组成。和系统程序组成。 数控装置（专用计算机）：硬件和软件组成。数控装置（专用计算机）：硬件和软件组成。 伺服系统：检测装置、驱动装置和伺服电机组成。伺服系统：检测装置、驱动装置和伺服电机组成。 数控装置的硬件组成及功能数控装置的硬件组成及功能 1.数控装置的硬件包括：

36、数控装置的硬件包括： 微机基本系统：微机基本系统：CPU、总线、存储器、总线、存储器、I/O设备等设备等 数控接口组件：进给轴位置控制接口组件、主轴控数控接口组件：进给轴位置控制接口组件、主轴控制接口组件手摇脉冲发生器接口组件等。制接口组件手摇脉冲发生器接口组件等。 接口：人机界面接口、通讯接口、机电接口接口：人机界面接口、通讯接口、机电接口 辅助功能（辅助功能（M）控制接口等控制接口等 2.硬件功能：硬件功能： 与软件一起接收输入信息（程序）、经过译码、轨与软件一起接收输入信息（程序）、经过译码、轨迹计算（速度计算）、补偿计算、加迹计算（速度计算）、补偿计算、加/减处理和插减处理和插补运算，

37、给各个坐标的伺服驱动器分配速度、位移补运算，给各个坐标的伺服驱动器分配速度、位移指令，完成数控加工任务。指令，完成数控加工任务。第31页/共71页2021-11-1832 软件由控制功能程序、管理功能程序组成软件由控制功能程序、管理功能程序组成 控制功能程序控制功能程序-实时性强实时性强,用于进给坐标的位置控制，中断用于进给坐标的位置控制，中断完成完成; 译码译码; 预处理（刀补和速度处理）；预处理（刀补和速度处理）； 插补插补； 位控；位控； 管理功能程序管理功能程序-实时性稍差，但要保证实时性稍差，但要保证控制软件数据的供控制软件数据的供给传递，具体见图。给传递，具体见图。 CNC软件软件

38、 管管 理理 控控 制制显显 示示 S T MI/O处理处理通讯诊断通讯诊断译译 码码刀具补偿刀具补偿速度处理速度处理插插 补补位置控制位置控制输入存储输入存储数控装置软件的基本组成和功能第32页/共71页2021-11-1833数控系统的技术性能指标 CPU :16、32、64、RISC、主频越来越高；、主频越来越高； 分辨率分辨率 :0.01mm、0.001mm、0.1m、0.01m； 控制功能控制功能:FANUC15可控可控15轴轴 SIEMENS 840D可控可控31轴轴,多种插补功能多种插补功能及其它功能；及其它功能； 伺服驱动系统的性能：电流环、速度环、位置环交流数字伺伺服驱动系统

39、的性能：电流环、速度环、位置环交流数字伺 服，交流服，交流变频、矢量控制、非线性、前馈控制，摩擦补偿、变频、矢量控制、非线性、前馈控制，摩擦补偿、 伺服参数自动调整伺服参数自动调整等；等； 数控系统内数控系统内PLC功能功能 ：基本指令执行快，梯形图、：基本指令执行快，梯形图、C语言编程；语言编程； 系统的通讯接口功能：系统的通讯接口功能：RS232C DNC RS485 局域网等；局域网等； 系统的开放性系统的开放性 ：可扩展、可添加、可重组、可选择。美国、欧洲、日：可扩展、可添加、可重组、可选择。美国、欧洲、日本几大开放系统研究；本几大开放系统研究； 可靠性与故障自诊断。可靠性与故障自诊断

40、。第33页/共71页2021-11-1834数控编程 零件图纸分析零件图纸分析 确定加工的工艺路线确定加工的工艺路线刀位轨迹计算刀位轨迹计算编写程序编写程序程序输入程序输入程序校验、试切程序校验、试切 加工加工第34页/共71页2021-11-1835程序结构与程序段格式 1. 加工程序的结构加工程序的结构 加工程序加工程序 主程序和子程序主程序和子程序 程序段程序段(block) 字字(word) 地址和数据地址和数据 2. 程序段格式程序段格式 N NG GX X. .Y Y. .F FS ST TM MLFLF 程序段序号程序段序号 准备机能字准备机能字 坐标字坐标字 进给功能字进给功能

41、字 主轴转速功能字主轴转速功能字 刀具功能字刀具功能字 辅助功能字辅助功能字 结束符结束符 第35页/共71页2021-11-1836 常用地址字符常用地址字符 地址字地址字意意 义义 A 、B、 C围绕围绕X、Y、Z轴旋转的旋转轴角度尺寸字轴旋转的旋转轴角度尺寸字 F 、S、T进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能 G 准备机能准备机能 I、J、K插补参数插补参数 M 辅助机能辅助机能 N 程序段序号程序段序号 U、V 、W与与X、Y、Z轴平行的第轴平行的第2移动坐标尺寸字移动坐标尺寸字 X 、Y、 Z主坐标轴主坐标轴X、Y、Z移动坐标尺寸字移动坐标

42、尺寸字例：例：N003 G90 G01 X+35. Y+279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 M07第36页/共71页2021-11-1837 G代码功能介绍代码功能介绍 与坐标系有关的与坐标系有关的G代码代码 G53 XY；选择机床坐标系指令；选择机床坐标系指令 G92 X400. Z250；工件坐标系设定指令工件坐标系设定指令 G54G59；选择工件坐标系指令；选择工件坐标系指令 G52 X100. Y50.；设定局部坐标系指令；设定局部坐标系指令 G17(x-y)，G18(z-x)，G19(y-z)；坐标平面设定指令；坐标平面设定指令 坐标值尺寸坐标值尺寸G代码代码

43、G90，G91；绝对值和增量值编程指令；绝对值和增量值编程指令 G16，G15；极坐标尺寸指令；极坐标尺寸指令 G20，G21 ；公制，英制转换指令公制，英制转换指令 关于参考点的关于参考点的G代码代码 插补功能插补功能G代码代码 G00；定位（快速）指令；定位（快速）指令 G60；单方向定位指令；单方向定位指令 G01；直线插补指令；直线插补指令 G02，G03 ；圆弧插补指令圆弧插补指令 G17；螺旋线插补指令；螺旋线插补指令 G33；螺纹切削指令；螺纹切削指令 进给功能进给功能G代码代码 切削速度控制切削速度控制G代码代码 主运动速度主运动速度G代码（和代码（和S联合使用）联合使用）第3

44、7页/共71页2021-11-1838 G代码功能介绍（续上页）代码功能介绍（续上页） 补偿功能补偿功能G代码代码 G43/44 _ H_；刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令 G45/46/47/48 IP_D_；刀具偏移指令刀具偏移指令 G41/42 IP_D_刀具半径补偿刀具半径补偿C指令指令G代码代码指定正的刀具偏移值指定正的刀具偏移值指定负的刀具偏移值指定负的刀具偏移值G45G46G47G48第38页/共71页2021-11-1839N1 G91 G46 G00 X35.0 Y20.0 D01；N2 G47 G01 X50.0 F120.0；N3 Y40.0；N4 G48 X40.0；N

45、5 Y- 40.0；N6 G45 X30.0；N7 G45 G03 X30.0 Y30.0 J30.0；N8 G45 G01 Y20.0；N9 G46 X0；运动量为零，刀具向；运动量为零，刀具向-X方向移动一个刀偏值；方向移动一个刀偏值；N10 G46 G02X-30.0 Y30.0；J30.0；N11 G45 G01 Y0；运动量为零，刀具向；运动量为零，刀具向+Y方向移动一个刀偏值；方向移动一个刀偏值；N12 G47 X-120.0 N13 G47 Y-80；N14 G46 G00 X-35.0 Y-20.040402020N13N12R30N11N10N9N8R30N7N6N5N4N3

46、N2N1N1430304050354040刀具：刀具： 2020刀偏号：刀偏号： 0101刀偏刀偏值：值：+10+10第39页/共71页2021-11-1840第40页/共71页2021-11-1841 固定循环指令固定循环指令 G73 ；高速深孔钻削循环高速深孔钻削循环G73X_Y_Z_R_Q_F_K_； (X、Y)为孔位置数据，为孔位置数据，Z ：增量编程时指从：增量编程时指从R点到孔底的增量值。点到孔底的增量值。 绝对编程时指孔底的坐标值。绝对编程时指孔底的坐标值。 R ：增量编程时指从初始平面到：增量编程时指从初始平面到R点的增量值。点的增量值。 绝对编程时指绝对编程时指R点的坐标值。

47、点的坐标值。 Q_：每次切削进给的深度：每次切削进给的深度K ：加工相同距离的多个孔时，指定循环次数：加工相同距离的多个孔时，指定循环次数K初始平面初始平面参考平面参考平面工件上表面工件上表面RqqqZddG99G98第41页/共71页2021-11-1842 固定循环指令固定循环指令 G74 ；左旋螺纹攻丝循环左旋螺纹攻丝循环 G76；精密镗孔循环；精密镗孔循环 G81；钻削循环（）；钻削循环（） G82；钻、镗阶梯孔循环（）；钻、镗阶梯孔循环（） G83；深孔加工循环（）；深孔加工循环（） G84；攻螺纹循环（）；攻螺纹循环（） G85；镗孔镗孔循环（）循环（） G87；背镗循环（）；背镗

48、循环（）第42页/共71页2021-11-1843N001 G92X0Y0Z0；工件坐标系设置在参考点；工件坐标系设置在参考点；N002 G90G00Z250.0T11M06； 到换刀点换到换刀点换T11刀具；刀具；N003 G43Z0H11；到初始平面，长度补偿；到初始平面，长度补偿；N004 S30M03；主轴正转；主轴正转；N005 G99G81X400.0Y-350.0Z-153.0R-97.0F120； 定位，钻定位，钻1孔；孔；N006 Y-550.0； 钻钻2孔；孔；N007 G98Y-750.0；钻；钻3孔；孔；N008 G99X1200.0；钻；钻4孔；孔；N009 Y-55

49、0.0； 钻钻5孔；孔；N010 G98Y-350； 钻钻6孔；孔；N011 G00X0Y0M05；X、Y坐标返回到参考点，主轴停；坐标返回到参考点，主轴停；N012 G49Z250.0T15M06；到换刀点，取消刀具长度补偿，换到换刀点，取消刀具长度补偿，换T15刀具；刀具；N013 G43Z0H15； 到初始平面，并进行刀具长度补偿；到初始平面，并进行刀具长度补偿；N014 S20M03； 主轴正转；主轴正转；N015 G99G82X550.0Y-450.0Z-130.0R-97.0P300F70；定位，钻定位，钻7孔，返到孔，返到R平面，孔底暂停；平面，孔底暂停；N016 G98Y-65

50、0.0；定位，钻定位，钻8孔，返回到初始平面，孔底暂停；孔，返回到初始平面，孔底暂停；N017 G99X1050.0； 定位，钻定位，钻9孔，返回到孔，返回到R平面，孔底暂停；平面，孔底暂停；N018 G98X-450.0； 定位，钻定位，钻10孔，到初始平面，孔底暂停；孔，到初始平面，孔底暂停；N019 G00X0Y0M05；返回到参考点，主轴停；返回到参考点，主轴停；N020 G49Z250.0T31M06；到换刀点，取消长度补偿，换到换刀点，取消长度补偿，换T31刀具；刀具；N021 G43Z0H31；到初始平面，进行刀具长度补偿；到初始平面，进行刀具长度补偿；N022 S10M03；主

51、轴正转；主轴正转；N023 G99G85X800.0Y-350.0Z-153.0R-47.0F50；定位，钻定位，钻11孔，返回到孔，返回到R平面；平面；N024 G91Y-200.0K2；定位，钻；定位，钻12、13孔，返回到孔，返回到R平面；平面；N025 G28X0Y0M05； 经中间点（经中间点（0,0,-47.0）回到参考点，主轴停；）回到参考点，主轴停；N026 G49Z0；取消刀具长度补偿；取消刀具长度补偿；N027 M00； 程序停止。程序停止。参考点参考点350100100100100400150250250150321781112139106542505050302033T

52、11T15T31返回位置返回位置初 始 平初 始 平面面200190150钻孔钻孔16： 10mmmm；钻孔钻孔710：20mmmm镗孔镗孔1113：95mmmm第43页/共71页2021-11-1844 辅助功能指令辅助功能指令M代码代码 M代码指令主要用于数控机床开、关量的控制。如程序结束，主轴的代码指令主要用于数控机床开、关量的控制。如程序结束，主轴的正、反转，冷却液的开、停等。正、反转，冷却液的开、停等。 M00暂停指令暂停指令 M02、M30程序结束指令。程序结束指令。 M03、M04和和M05主轴正转、反转和停止。主轴正转、反转和停止。 M08和和M09冷却液开、关指令。冷却液开、

53、关指令。 M98、M99子程序调用和返回指令。子程序调用和返回指令。 第44页/共71页2021-11-1845 子程序与宏程序子程序与宏程序 主程序与子程序主程序与子程序 子程序调出的形式：子程序调出的形式： M98 P ； 子程序号子程序号 O0001; M98P11000; M30; O1000; M98P12000; M99; O2000; M98P13000; M99;主程序主程序子程序子程序子程序子程序1 1重嵌套重嵌套2 2重嵌套重嵌套重复调用次数（最大重复调用次数（最大999）第45页/共71页2021-11-1846例例:如图所示零件，进行打中心孔、钻孔、攻螺纹加工。如图所示

54、零件，进行打中心孔、钻孔、攻螺纹加工。主程序为主程序为O0003；钻中心孔、钻孔、倒角、攻螺纹和钻孔位置子程序钻中心孔、钻孔、倒角、攻螺纹和钻孔位置子程序分别为分别为O0100、O0200、O0300、O0400和和O0500号。工件坐标号。工件坐标系的原点为系的原点为W，固定循环的初始平面为，固定循环的初始平面为Z=250，R点平面为点平面为Z=2，钻通孔钻头伸出量为，钻通孔钻头伸出量为2，中心孔的孔深为，中心孔的孔深为1.5，倒角深度，倒角深度为为1，其它尺寸如图。，其它尺寸如图。 刀具刀具:T01（中心钻）（中心钻）T02（8.5钻头）钻头）T03（倒角钻头）（倒角钻头）T04（M10丝

55、锥）。丝锥）。 4321W8080X XY YX XZ2 22 28.58.51515M10M10W第46页/共71页2021-11-1847O0003 ； 主程序主程序 N10 G54 G90 G00X0 Y0 Z250.0 ；选择工件坐标系，快进到换刀点；选择工件坐标系，快进到换刀点 N15 T01 M06 ；换上；换上01号刀具号刀具中心钻中心钻 N20 S1500 M03 M08 ；启动主轴，开冷却液；启动主轴，开冷却液 N25 M98 P0100 ；在四个孔中心孔位置打中心孔；在四个孔中心孔位置打中心孔 N30 T02 M06 ；换；换02号刀具号刀具8.5钻头钻头 N35 S100

56、0 M03 M08 ；启动主轴，开冷却液；启动主轴，开冷却液 N40 M98 P0200 ；钻四个孔；钻四个孔 N45 T03 M06 ；换；换03号刀具号刀具倒角倒角 N50 S1500 M03 M08 ；启动主轴，开冷却液；启动主轴，开冷却液 N55 M98 P0300 ；给每个孔倒角给每个孔倒角 N60 T04 M06 ；换；换04号刀具号刀具M10丝锥丝锥 N65 S200 M03 M08 ；启动主轴，开冷却液；启动主轴，开冷却液 N70 M98 P0400 ；对四个孔攻丝；对四个孔攻丝 N75 G28 ；返回参考点主程序结束；返回参考点主程序结束 N80 M30 ；主程序结束；主程序

57、结束4321W8080X XY YX XZ Z2 22 28.58.51515M10M10W第47页/共71页2021-11-1848O0100；钻中心孔子程序；钻中心孔子程序 ；钻中心孔循环，钻第；钻中心孔循环，钻第1个孔的中心孔个孔的中心孔 N90 M98 P0500 ；调用孔位置子程序（二级调用），钻；调用孔位置子程序（二级调用），钻2、3、4孔的中心孔的中心孔孔 N95 M99 ；O0200 ；钻孔子程序；钻孔子程序 ；钻第；钻第1个孔个孔 N105 M98 P0500 ；调用孔位置子程序，钻；调用孔位置子程序，钻2、3、4孔孔 N110 M99 ；O0300 ；倒角子程序；倒角子程序

58、 ；第；第1个孔倒角个孔倒角 N120 M98 P0500 ；调用孔位置子程序，；调用孔位置子程序， 对对2、3、4孔倒角孔倒角 N125 M99 ；O0400 ；攻丝子程序；攻丝子程序 ；攻第；攻第1个孔个孔 N135 M98 P0500；调用孔位置子程序，；调用孔位置子程序， 对对2、3、4孔攻丝孔攻丝 N140 M99 ；O0500 ；位置子程序；位置子程序 N150 X0 Y40.0 ； 第第2个孔的位置个孔的位置 N155 X40.0 Y0 ； 第第3个孔的位置个孔的位置 N160 X0.0 Y-40.0 ；第；第4个孔的位置个孔的位置 N165 M99 ；第48页/共71页2021

59、-11-1849变量变量 1）变量的概念变量的概念:变量用和后面的数字表示，其格式为：变量用和后面的数字表示，其格式为：i（i =1,2,3） 2）变量的引用变量的引用:变量可以代替宏程序中地址后面的数值。变量可以代替宏程序中地址后面的数值。 例：例：F103，G00Z-100， G130， 3) 公共变量和系统变量公共变量和系统变量 公共变量（公共变量（100149、500531） 系统变量系统变量 刀具偏移（刀具偏移（199、20002200） 接口输入信号（接口输入信号（10001015、1032） 接口输出信号（接口输出信号（11001115、1132、1133） 计时信息（计时信息（

60、3011、3012） 需要零件计数和加工零件计数信息（需要零件计数和加工零件计数信息（3901、3902） 模态信息（模态信息（40014120） 位置信息（位置信息（50015083） 第49页/共71页2021-11-1850运算指令和转移指令（运算指令和转移指令（G65） 格式：格式：G65 Hm Pi Qj Rk ； 其中其中:m=0199，Hm表示运算指令和转移指令的功表示运算指令和转移指令的功能；能； i：加入运算结果的变量名；：加入运算结果的变量名； j,k：被运算的变量名，可以定为常量；：被运算的变量名，可以定为常量； 例：例：G65 H01 P#100 Q0；#100=0G6