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CNC系統(tǒng)軟件
這里指的是為實現CNC系統(tǒng)各項功能所編制的專用軟件，即存放于計算機內存中的系統(tǒng)程序。
它一般由輸入數據處理程序、插補運算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序等組成。現分
述如下：
1、輸入數據處理程序
輸入數據處理程序接收輸入的零件加工程序，將其用標準代碼表示的加工指令和數據進行翻
譯、整理，按所規(guī)定的格式存放。有些系統(tǒng)還要進一步進行刀具半徑偏移的計算，或為插補運算
和速度控制等進行一些預處理。總之，輸入數據處理程序一般包括下述三項內容：
(1) 輸入。輸入到CNC裝置的有零件加工程序、控制參數和補償數據。其輸入方式有光電閱讀
機紙帶輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入、磁帶輸入、開關量輸入和連接上一級計算機的DNC接口輸入。
從CNC裝置的工作方式看，分為存儲工作方式輸入和NC工作方式輸入。所謂存儲工作方式，是將加
工的零件程序一次且全部輸入到CNC裝置的內存中，加工時再從存儲器逐個程序段調出。所謂NC工
作方式是指CNC系統(tǒng)邊輸入邊加工，即在前一個程序段正在加工時，輸入后一個程序段內容。對于
系統(tǒng)程序，有的固化在PROM中，有的亦是用閱讀機輸入。無論是用閱讀機輸入零件加工程序還是系
統(tǒng)程序，均有一個閱讀機中斷處理程序及輸入管理程序。前者的作用是將字符從閱讀機讀入計算機
內的緩沖器，一次中斷只讀一個字符，中斷信號由中導孔產生。輸入管理程序負責緩沖器的管理、
讀入字符的存放及閱讀機的啟停(另有硬件啟停開關)等。
(2) 譯碼。在輸入的零件加工程序中含有零件的輪廓信息(線型、起終點坐標)、要求的加工速
度以及其他的輔助信息(換刀、冷卻液開停等)，這些信息在計算機作插補運算與控制操作之前必須
翻譯成計算機內部能識別的語言，譯碼程序就承擔著此項任務。在譯碼過程中，還要完成對程序段
的語法檢查，若發(fā)現語法錯誤便立即報警。
(3) 數據處理。數據處理程序一般包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理等。刀具
半徑補償是把零件輪廓軌跡轉化成刀具中心軌跡。速度計算是解決該加工數據段以什么樣的速度運
動的問題。需說明的是，最佳切削速度的確定是一個工藝問題，CNC系統(tǒng)僅僅是保證編程速度的可靠
實現。另外，諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開停等輔助功能也在此程序中處理。
一般來說，對輸入數據處理的程序的實時性要求不高。輸入數據處理進行得充分一些，可減輕加
工過程中實時性較強的插補運算及速度控制程序的負擔。
2、插補運算及位置控制程序
插補運算程序完成NC系統(tǒng)中插補器的功能，即實現坐標軸脈沖分配的功能。脈沖分配包括點位、
直線以及曲線三個方面，由于現代微機具有完善的指令系統(tǒng)和相應的算術子程序，給插補計算提供了
許多方便。可以采用一些更方便的數學方法提高輪廓控制的精度，而不必顧忌會增加硬件線路。插補
計算是實時性很強的程序，要盡可能減少該程序中的指令條數，即縮短進行一次插補運算的時間。因
為這個時間直接決定了插補進給的最高速度。在有些系統(tǒng)中還采用粗插補與精插補相結合的方法，軟
件只作粗插補，即每次插補一個小線段；硬件再將小線段分成單個脈沖輸出，完成精插補。這樣既可
提高進給速度，又能使計算機空出更多的時間進行必要的數據處理。
插補運算的結果輸出，經過位置控制部分(這部分工作既可由軟件完成，也可由硬件完成)，去帶
動伺服系統(tǒng)運動，控制刀具按預定的軌跡加工。位置控制的主要任務是在每個采樣周期內，將插補計
算出的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給電機。在位置控制中，通常還要完成位
置回路的增益調整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機床的定位精度。
3、速度控制程序
編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合
成速度來計算各運動坐標方向的分速度。前已述及，速度指令以兩種方式給出，一種是以每分鐘進給
量(或代碼)給出；另一種是以主軸每轉毫米數給出。銑床和加工中心以前一種為多數，而車床則以后
一種為多數，或者二者都有之。速度控制程序的目的就是控制脈沖分配的速度，即根據給定的速度代
碼(或其他相應的速度指令)，控制插補運算的頻率，以保證按預定速度進給。當速度明顯突變時，要
進行自動加減速控制，避免速度突變造成伺服系統(tǒng)的失調。速度控制可以用兩種方法實現：一種是用
軟件方法，如程序計數法實現；另一種用定時計數電路由外部時鐘計數運用中斷方法來實現。此外，
用軟件對速度控制數據進行預處理，并與硬件的速度積分器相結合，可以實現高性能的恒定合成速度
控制，并大大提高插補進給的速度。
4、系統(tǒng)管理程序
為數據輸入、處理及切削加工過程服務的各個程序均由系統(tǒng)管理程序進行調度，因此，它是實現
CNC系統(tǒng)協(xié)調工作的主體軟件。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處
理。水平較高的管理程序可使多道程序并行工作，如在插補運算與速度控制的空閑時刻進行數據的輸
入處理，即調用各功能子程序，完成下一數據段的讀入、譯碼和數據處理工作，且保證在本數據段加
工過程中將下一數據段準備完畢。一旦本數據段加工完畢就立即開始下一數據段的插補加工。有的管
理程序還安排進行自動編程工作，或對系統(tǒng)進行必要的預防性診斷。
5、診斷程序
診斷程序可以在運行中及時發(fā)現系統(tǒng)的故障，并指示出故障的類型。也可以在運行前或發(fā)生故障
后，檢查各種部件(接口、開關、伺服系統(tǒng))的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。還可以在維修
中查找有關部件的工作狀態(tài)，判別其是否正常，對于不正常的部件給予顯示，便于維修人員能及時處
理。
這里指的是為實現CNC系統(tǒng)各項功能所編制的專用軟件，即存放于計算機內存中的系統(tǒng)程序。
它一般由輸入數據處理程序、插補運算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序等組成。現分
述如下：
1、輸入數據處理程序
輸入數據處理程序接收輸入的零件加工程序，將其用標準代碼表示的加工指令和數據進行翻
譯、整理，按所規(guī)定的格式存放。有些系統(tǒng)還要進一步進行刀具半徑偏移的計算，或為插補運算
和速度控制等進行一些預處理。總之，輸入數據處理程序一般包括下述三項內容：
(1) 輸入。輸入到CNC裝置的有零件加工程序、控制參數和補償數據。其輸入方式有光電閱讀
機紙帶輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入、磁帶輸入、開關量輸入和連接上一級計算機的DNC接口輸入。
從CNC裝置的工作方式看，分為存儲工作方式輸入和NC工作方式輸入。所謂存儲工作方式，是將加
工的零件程序一次且全部輸入到CNC裝置的內存中，加工時再從存儲器逐個程序段調出。所謂NC工
作方式是指CNC系統(tǒng)邊輸入邊加工，即在前一個程序段正在加工時，輸入后一個程序段內容。對于
系統(tǒng)程序，有的固化在PROM中，有的亦是用閱讀機輸入。無論是用閱讀機輸入零件加工程序還是系
統(tǒng)程序，均有一個閱讀機中斷處理程序及輸入管理程序。前者的作用是將字符從閱讀機讀入計算機
內的緩沖器，一次中斷只讀一個字符，中斷信號由中導孔產生。輸入管理程序負責緩沖器的管理、
讀入字符的存放及閱讀機的啟停(另有硬件啟停開關)等。
(2) 譯碼。在輸入的零件加工程序中含有零件的輪廓信息(線型、起終點坐標)、要求的加工速
度以及其他的輔助信息(換刀、冷卻液開停等)，這些信息在計算機作插補運算與控制操作之前必須
翻譯成計算機內部能識別的語言，譯碼程序就承擔著此項任務。在譯碼過程中，還要完成對程序段
的語法檢查，若發(fā)現語法錯誤便立即報警。
(3) 數據處理。數據處理程序一般包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理等。刀具
半徑補償是把零件輪廓軌跡轉化成刀具中心軌跡。速度計算是解決該加工數據段以什么樣的速度運
動的問題。需說明的是，最佳切削速度的確定是一個工藝問題，CNC系統(tǒng)僅僅是保證編程速度的可靠
實現。另外，諸如換刀、主軸啟停、冷卻液開停等輔助功能也在此程序中處理。
一般來說，對輸入數據處理的程序的實時性要求不高。輸入數據處理進行得充分一些，可減輕加
工過程中實時性較強的插補運算及速度控制程序的負擔。
2、插補運算及位置控制程序
插補運算程序完成NC系統(tǒng)中插補器的功能，即實現坐標軸脈沖分配的功能。脈沖分配包括點位、
直線以及曲線三個方面，由于現代微機具有完善的指令系統(tǒng)和相應的算術子程序，給插補計算提供了
許多方便。可以采用一些更方便的數學方法提高輪廓控制的精度，而不必顧忌會增加硬件線路。插補
計算是實時性很強的程序，要盡可能減少該程序中的指令條數，即縮短進行一次插補運算的時間。因
為這個時間直接決定了插補進給的最高速度。在有些系統(tǒng)中還采用粗插補與精插補相結合的方法，軟
件只作粗插補，即每次插補一個小線段；硬件再將小線段分成單個脈沖輸出，完成精插補。這樣既可
提高進給速度，又能使計算機空出更多的時間進行必要的數據處理。
插補運算的結果輸出，經過位置控制部分(這部分工作既可由軟件完成，也可由硬件完成)，去帶
動伺服系統(tǒng)運動，控制刀具按預定的軌跡加工。位置控制的主要任務是在每個采樣周期內，將插補計
算出的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給電機。在位置控制中，通常還要完成位
置回路的增益調整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機床的定位精度。
3、速度控制程序
編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合
成速度來計算各運動坐標方向的分速度。前已述及，速度指令以兩種方式給出，一種是以每分鐘進給
量(或代碼)給出；另一種是以主軸每轉毫米數給出。銑床和加工中心以前一種為多數，而車床則以后
一種為多數，或者二者都有之。速度控制程序的目的就是控制脈沖分配的速度，即根據給定的速度代
碼(或其他相應的速度指令)，控制插補運算的頻率，以保證按預定速度進給。當速度明顯突變時，要
進行自動加減速控制，避免速度突變造成伺服系統(tǒng)的失調。速度控制可以用兩種方法實現：一種是用
軟件方法，如程序計數法實現；另一種用定時計數電路由外部時鐘計數運用中斷方法來實現。此外，
用軟件對速度控制數據進行預處理，并與硬件的速度積分器相結合，可以實現高性能的恒定合成速度
控制，并大大提高插補進給的速度。
4、系統(tǒng)管理程序
為數據輸入、處理及切削加工過程服務的各個程序均由系統(tǒng)管理程序進行調度，因此，它是實現
CNC系統(tǒng)協(xié)調工作的主體軟件。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處
理。水平較高的管理程序可使多道程序并行工作，如在插補運算與速度控制的空閑時刻進行數據的輸
入處理，即調用各功能子程序，完成下一數據段的讀入、譯碼和數據處理工作，且保證在本數據段加
工過程中將下一數據段準備完畢。一旦本數據段加工完畢就立即開始下一數據段的插補加工。有的管
理程序還安排進行自動編程工作，或對系統(tǒng)進行必要的預防性診斷。
5、診斷程序
診斷程序可以在運行中及時發(fā)現系統(tǒng)的故障，并指示出故障的類型。也可以在運行前或發(fā)生故障
后，檢查各種部件(接口、開關、伺服系統(tǒng))的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。還可以在維修
中查找有關部件的工作狀態(tài)，判別其是否正常，對于不正常的部件給予顯示，便于維修人員能及時處
理。
工商網監(jiān)
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