CNC数控机床工作原理

在工业自动化生产中,数控机床无疑担当了关键角色,所谓数控机床,只是一个简称,它的全称是“计算机数字控制机床”。正如其名字所表示的,它是一种由计算机控制的自动化机床。作为数控机床的核心部分,控制程序起到了主导作用,实际工作中,控制程序将具有特定编码或指令的程序转化为一系列命令,让机床执行预先设计好的动作,从而完成加工和制造任务。
 
我们知道,风琴防护罩是保护机床设备的辅助设施,其生产和工艺流程大多沿用传统技术,即使采用了某些自动化设备,其工作方式也较为简单。数控机床则不然,在数控机床的控制软件中,集成了许多最先进的计算机和软件技术,最关键的包括两个方面,一是多任务处理,二是多重实时中断。接触过编程的朋友应该知道,并发是程序员最难掌握的技能之一,只有深入了解计算机底层原理,才能写出逻辑清晰安全高效的代码。作为工业自动化应用,数控机床的软件系统要求更高的安全性和可靠性。
 
先简单了解一下多任务处理。作为一个独立的控制单元,数控机床的软件系统必须拥有管理和控制两大功能。所谓管理,包括了用户输入、I/O处理、以及显示和诊断。控制部分则包括了译码、刀具补偿、位置和速度处理等等。大多数情况下,控制和管理任务是同时进行的。例如,当机床处于加工状态时,为了让操作人员能随时掌握工作状态,管理系统中的显示部分必须与控制系统同时运行。另外,为保证加工过程不间断,译码、刀具补偿等操作也应同时进行。
 
数控机床控制系统的另一个关键功能是实时中断。通常,中断管理由硬件设备完成,按类型划分,包括了程序性中断、硬件故障中断、内部定时中断、和外部中断。程序性中断是指因软件异常而导致的报警和中断。硬件故障中断则是因检测到硬件故障而造成的中断,例如插补运算超时、定时器出错、存储器出错等。内部定时中断又分为位置采样定时中断和插补周期定时中断两种。外部中断则是因键盘输入中断、外部监控中断等原因所导致。可见,计算机技术几乎主导了所有行业的发展,面对新技术的挑战,我们只有不断学习,才能跟上时代的步伐。