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小零件的加工过程，外行人都说简单，内行人却说很难
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铣2 平面轮廓类零件程序编制
数控加工程序编制平面轮廓类零件程序编制提醒?机房管理：鼠标、凳子、键盘的摆放位 置一致；保持卫生清洁；离开前关机。玩游戏特别是自带游戏，一旦发现严重 扣分。 带书和笔记本上课，不要迟到、早退和 旷课，有事见请假条，违纪扣分。 按时完成预习和复习作业???
3.2工作任务5全部建立工件坐标系，74在数控铣床上 仿真加工φ6 4±0 . 0 2R 20材料45钢5毛坯 74×74×307430理论学习1 数控铣床基本编程指令:G0/G1/G2/G3/G41/G42/G402 数控铣工艺知识 3 数控铣床上加工过程设置加工坐标系指令 G92编程格式： G92 X～ Y～ Z～该指令将加工原点设 定在相对于刀具起始点的 某一空间点上。 如图所示，坐标系设置 命令为： G92 X20 Y10 Z10 其确立的加工原点在 距离刀具起始点X=-20， Y=-10，Z=-10的位置上。加工坐标系选择指令(G54~G59)编程格式： G54 G90 G00 (G01) X～Y～Z～(F～)??该指令执行后，所有坐标值指定 的坐标尺寸都是选定的工件加工 坐标系中的位置。该工件加工坐 标系是通过CRT/MDI方式设置的。 例图中，用 CRT/MDI在参数设置 方式下设置了两个加工坐标系： G54：X-50 Y-50 Z-10 G55：X-100 Y-100 Z-20G92与G54～G59的区别?G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐 标系的，但在使用中是有区别的。 G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的， 它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置 有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当 前刀具位置的不同而改变的。??当执行程序段“G92 X10 Y10”时，常会认为是刀具在 运行程序后到达X10 Y10 点上。其实， G92指令程序 段只是设定加工坐标系，并不产生任何动作，这时刀 具已在加工坐标系中的 X10 Y10点上。?G54～G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如G54 G90 G01 X10 Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中 进行移动。 程序段运行后，无论刀具当前点在哪里， 它都会移动到加工坐标系中的X10 Y10 点上。绝对值输入指令G90 增量值输入指令G91?G90指令规定在编程时按绝对值方式输入坐标， 即移动指令终点的坐标值x、y、z都是以工件坐 标系坐标原点(程序零点)为基准来计算。 G91指令规定在编程时按增量值方式输入坐标， 即移动指令终点的坐标值x、y、z都是以起始点 为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向 判断正负，与坐标轴同向取正，反向取负。?快速定位指令G00??指令格式： GOO X__Y__Z__ X、Y、Z：目标点坐标 注意 ①当Z轴按指令远离工作台时，先Z轴运动，再X、Y轴 运动。当Z轴按指令接近工作台时，先X、Y轴运动，再Z 轴运动。 ②不运动的坐标可以省略，省略的坐标轴不作任何运 动。 ③目标点的坐标值可以用绝对值，也可以用增量值。 ④G00功能起作用时，其移动速度为系统设定的最高速 度。直线插补指令G01指令格式： G01 X__Y__Z__F__ X、Y：目标点坐标 F：进给速度 编程实例： 绝对值方式编程： G90 G01 X40. Y30. F300 增量值方式编程： G91 G01 X30. Y20. F300平面选择指令 G17、G18、G19平面选择G17、G18、G19指令分别用来指定程序段中 刀具的插补平面和刀具半径补偿平面。 ? G17：选择XY平面； ? G18：选择ZX平面； ? G19：选择YZ平面。顺时针圆弧插补G02 逆时针圆弧插补G03圆弧插补指令说明在指令格式中，I、J为圆弧中心地址，R为圆弧半径用G02、G03指定圆弧进给方向，其中G02为顺时针 方向，G03为逆时针方向。?顺、逆时针圆弧插补的判断 在使用G02或G03指令之前需要判别刀具在加工零 件时，是沿什么路径在作圆弧插补运动的，是按顺时 针还是逆时针方向路线在前进的。其判别方法简述为： 视线沿着垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察， 刀具插补方向为顺时针即为G02，相反则为G03。X_Y_Z_为圆弧终点坐标值，可以在G90下用绝对坐标，也可以在G91下用增量坐标。在增量方式下，圆弧终点坐 标是相对于圆弧起点的增量值。I、J、K表示圆弧圆心的坐标，它是圆心相对起点在X、Y、Z轴方向上的增量值，也可以理解为圆弧起点到圆心的矢量(矢量方向指向圆心) 在X、Y、Z轴上的投影，与前面定义的G90或G91无关。 R是圆弧半径，当圆弧始点到终点所移动的角度小于 180°时，半径R用正值表示，当从圆弧始点到终点所移 动的角度超过180°时，半径R用负值表示，正好180°时， 正负均可。还应注意，整圆编程时不可以使用R英制和米制输入指令G20、G21?G20表示英制输入，G21表示米制输入。 G20和G21是两个可以互相取代的代码。机床出厂前一 般设定为G21状态，机床的各项参数均以米制单位设定，所 以一般适用于米制尺寸工件加工，如果一个程序开始用G20 指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制(单位为英寸)；如果程序用G21指令，则表示程序中相关的一些数据均为米制(单位为mm)。在一个程序内，不能同时使用G20 或G21指令，且必须在坐标系确定前指定。G20或G21指令断电前后一致，即停电前使用G20或G21指令，在下次后仍有效，除非重新设定。刀具半径补偿数控加工中，系统程序控制的总是让刀具刀位点行走在程序轨迹上。铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑 刀具半径补偿，则将是刀具中心（刀位点）行走轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹重合，这样由刀具圆周刃口所切削出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸 上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或 少切现象。刀补建立 刀补进行 刀补撤销书写格式G17 G00/G01 G41/G42 X… Y… D… G18 G00/G01 G41/G42 X… Z… D… G19 G00/G01 G41/G42 Y… Z… D… ……G00/G01 G40 X… Y… G00/G01 G40 X… Z… G00/G01 G40 Y… Z…//建立补偿程序段//轮廓切削程序段 //补偿撤消程序段?X、Y 、Z 值是建立补偿直线段的终点坐标值；D 为刀补号地址，用1～2位数字表示，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。左右补偿的判别G41为左偏刀具半径补偿定义为假设工件不动，从第三根轴的正向沿刀具运动 方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，如图。左左右补偿的判别G42为右偏刀具半径补偿定义为假设工件不动，从第三根轴的正向沿刀具运动 方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿，如图。注意事项① G41、G42指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段，可以与G00和G01指令写在同一个程序段内，在这个程 序段的下一程序段始点位置，与程序中刀具路径垂直的 方向线过刀具圆心。 ② 必须用G40指令取消刀具半径补偿，在指定G40程序段的前一个程序段的终点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀具圆心。③若程序中建立了半径补偿，在加工完成后必须用G40将补 偿状态取消。（G41/G42与G40之间只有X和Y向移动） ④在使用G41或G42指令模式中，不允许有两个连续的非移 动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且 产生过切或少切现象 。⑤在补偿状态下，铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径 值要大于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统在执行 相应程序段时将会产生报警。刀具半径补偿应用利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀 具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精 加工的目的。数控铣削的两种加工方式顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与 逆铣时切削力F的水平分力FX的方 进给运动V 的方向相同。通常，由于数 向与进给运动Vf方向相反。但如果f控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给 零件毛坯为黑色金属锻件或铸件， 传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆 表皮硬而且余量一般较大，这时采 铣。G41产生顺铣效果，用于精铣。 用逆铣较为合理。平面典型加工工艺路线粗 铣 IT11～13 Ra 5～20 半 精 铣 IT8～11 Ra 2.5? 10 精 铣 IT6～8 Ra 0.63～5 粗 磨 IT8～10 Ra 1.25? 10 高速精铣 IT6～7 Ra 0.16? 1.25 精 磨 IT6～8 Ra 0.16? 1.25 宽刀精刨 IT6 Ra 0.16? 1.25 刮 研 Ra 0.04? 1.25 抛 光 Ra0.008? 1.25 研 磨 IT5～6 Ra0.008? 0.63粗 刨 IT11～13 Ra 5～20半 精 刨 IT8～11 Ra 2.5～10精 刨 IT6～8 Ra 0.63～5导 轨 磨 IT6 Ra0.16? 1.25 砂 带 磨 IT5～6 Ra0.01? 0.32 精 密 磨 IT5～6 Ra 0.04? 0.32金刚石车 IT6 Ra0.02? 1.25粗 车 IT12～13 Ra 10～80半 精 车 IT8～11 Ra 2.5～10 精 拉 IT6～9 Ra 0.32～2.5精 车 IT6～8 Ra 1.25～5粗 拉 IT10～11 Ra 5～20平面典型加工工艺路线加工顺序的安排? ?先粗后精 基准面先行原则??先面后孔先主后次轮廓铣削加工路线的分析刀具应从切向进入轮廓加工，加工完成后不要在切点 处取消刀补，要安排一段沿切向继续运动距离铣削外圆的切入切出路径铣削内圆的切入切出路径切向切入切向切出切入工件同时补偿切入工件前补偿建立刀具半径补偿的位置确定走刀路线的一般原则?保证零件的加工精度和表面粗糙度 ?方便数值计算，减少编程工作量?缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间?尽量减少程序段数
O0001;Y22.; X22.; Y-22.; X-50.; G40G00X-60.Y-60.; X、Y定位 快速下刀 G41X-22.Y-50.D03; Y22.; X22.; Y-22.; X-50.; G40X-60.Y-60.; Z5. ； 切向切出 G00Z100.；半精加工G54G21G17G40G21G90G94G00;G00Z100.； T01;M03S600;X-60.Y-60.; Z5.;精加工G01Z-5.F100;慢速下刀G41X-22.Y-50.D01; 建刀具半径补偿 Y22.; 切向切入（粗）X22.;Y-22.; X-50.;慢速抬刀 快速抬刀G40G00X-60.Y-60.;取消刀具半径补偿 M05;G41X-22.Y-50.D02; M30;计划?机床的选择：选用FANUC 0I 数控系统 数控铣床??毛坯74mm×74mm×30mm，夹具的选择：平口钳?刀具：φ16平底立铣刀，实施1 工艺分析2 填写数控加工工序卡3 绘制数控加工走刀路线图 4 填写数控加工程序单 5 仿真加工 6 填写记录单3.2工艺分析1)分析加工图纸。 结构分析 尺寸精度 精度分析 形位精度φ6 4±0 . 0R 2074全部525技术要求分析2)确定装夹方案 3)分析走刀路线及工步顺序。 4)选择刀具。 5)确定切削用量。 6)制定加工工艺。材料 45钢 生产类型：中批 毛坯：74×74×3074材料分析 表面粗糙度30数控加工工序卡序号 1 2 374工艺内容3.2刀具 名称 规格全部主轴 进给 背吃 速度 刀量 刀具号 补偿号 转速 r/min mm/min mm5φ6 4±0 . 0 245 6R 2057430数控加工走刀路线图考虑刀具半径补偿后的轨迹基点坐标――CAD软件Aφ6 4 ±0. 0B2R2 0D 5C基点 坐标值AB74CD13.333,29.09 25,10.909 25,-10.909 13.333,-29.090工件坐标系原点工件顶面中心数控加工程序清单左端: ( G54)加工程序 程序注释根据平均尺寸编程加工步骤1）开机； 2）回参考点： 3）装夹工件； 4）安装刀具； 5）对刀:一把刀G54 6）导入程序； 7）轨迹模拟 8）运行程序加工工件； 9）测量数控系统操作面板AUTO EDIT MDI 单段 跳段 选择停止 机械锁住 空运行 回零 手动机床控制面板手轮循环启动主轴正转 停止 反转导入程序步骤按机床面板“编辑”按钮 按数控系统面板PROG按钮 操作（软键） 输入O0001 （软键） EXEC（软键） 按“打开” READ（软键） 菜单“机床/DNC传送”或 按钮选择所需的NC程序数控程序被导入并显示在CRT界面上G54对刀记录表画面中的 基准工 塞尺 机械坐标 具直径 厚度碰右端 面 碰后端 面 碰顶面工件尺寸长度 宽度工件坐标系 (G54) X（机械坐标）Y（机械坐标） Z（机械坐标）记录单刀补设置界面 刀补号 形状（H） 磨耗（H） 形状（D） 磨耗（D） 0102 03记录单报警记录记录员签名______尺寸测量记录记录员签名______问题分析及解决记录记录员签名______轨迹模拟和自动加工轨迹模拟： ? 按操作面板上的“自动运行”按钮， ? 按系统面板 按钮 ，即可观察数 ? 操作面板上的“循环启动” 按钮 控程序的运行轨迹自动加工：? 按操作面板上的“自动运行”按钮， ? 操作面板上的“循环启动” 按钮 行，自动加工工件。 ，程序开始执检查1．加工前，轨迹模拟检验程序、检查工件坐标系建立正确 与否、检查各把刀的刀补值正确与否。 2．在工件加工过程中，要注意以下几项内容检查： （1）工件加工前，必须再次检查空运行是否已经取消。 （2）工件首次加工时，正常切削工件前，必须用单段方式 运行程序，且检查一段运行一段。切入工件而且切削正常 后，方可取消单段运行方式。 3．加工完后，看工件的形状是否正确、测量尺寸是否合格总结、评价与提升? ? ? ? ? ? 问题 评价 拓展 进一步思考 整理实训报告 预习评价?自我评价 ?教师评价拓展一4 4 R10 A(7.454,36.667)B(22.361,20)R4 0R 305(等宽) R1010010030刀具半径补偿的应用刀具与零件轮廓 的相对位置?根据轮廓编程 ?粗精加工可用同一程序 ?内外轮廓可用同一程序 ?间距一致的两外轮廓可 应用同一程序 ★计算刀具半径补偿值时，务必明确编程轮廓 ★刀具半径补偿值等于刀具中心到编程轮廓之间的距离 ★刀具补偿数据的设置（刀沿号及半径）务必与程序一致拓展二编制图示零件的数控加工程序 1）生产纲领：单件。2）毛坯：100×80×30的板材内凹轮廓加工刀具的选择铣削平面类零件周边轮廓一般采用立铣刀。刀具的尺寸应满足： ?刀具半径R小于朝轮廓内侧弯曲的最小曲率半径ρmin， 一般可取R=(0.8～0.9) ρmin；?如果ρmin过小，为提高加工效率，可先采用大直径刀具进行 粗加工，然后按上述要求选择刀具对轮廓上残留余量过大的局 部区域处理后再对整个轮廓进行精加工平面加工走刀路线加工平面时，尽可能选择进刀点在工件外，加工完 毕后刀具退至工件外。平面加工走刀路线问题及思考：一、数控铣中半径补偿的指令是什么？二、如何正确建立、执行、取消半径补偿？三、顺铣与逆铣的区别表现在哪些方面？实训报告? ? ??每小组写1份，其中（二）、（三）、（四）每人1份雷同者全部 0分 纸张统一A4纸 内容：实训课题――平面类零件程序编制 ? 班级、小组、组长、成员 ? 时间：～ ? 地点： CAD/CAM实训室（268机房、262机房）多媒体教室 ? 分工 一、课题要求： 1. 掌握数控铣床的机床坐标系、机床原点、机床参考点、工件坐标系、工 件原点 2. 掌握数控机床坐标轴及其运动方向的规定 3. 掌握G54对刀方法 4.数控铣中半径补偿的指令的格式及应用 5. 发扬团队精神，提高成员之间的团结协作、互相帮助的能力二、实训条件 1. 零件图（按制图课标准要求） 2. CAD/CAM实训室 3. 上海宇龙仿真软件材料45钢 三、实训过程 教师讲授――演示――学生做――教师巡回指导、纠错― ―检测――总结、评价（一）工艺分析（每步均有内容）1)分析加工图纸。 结构分析 尺寸精度 精度分析 形状精度 位置精度 表面粗糙度 材料分析2)确定装夹方案 3)分析走刀路线及工步顺序。 4)选择刀具。 5)确定切削用量。（来源及计算） 6)制定加工工艺。（二）数控加工工序卡刀具 名称 规格 主轴 进给 背吃 速度 刀量 刀具号 补偿号 转速 r/min mm/min mm序号 1 2 3工艺内容45 6（三）绘制走刀路线图（四）数控加工程序清单加工程序 程序注释（五）加工步骤（写得尽量详细） 1）开机； 2）回参考点； 3）装夹工件； 4）安装刀具； 5）对刀（一把刀），建立工件坐标系（G54对刀方法， 本组所有成员的数据逐一填入对刀记录表） 6）调入程序，轨迹模拟； 7）自动加工； 8）检测；G54对刀记录表画面中的 基准工 塞尺 机械坐标 具直径 厚度碰右端 面 碰后端 面 碰顶面工件尺寸长度 宽度工件坐标系 (G54) X（机械坐标）Y（机械坐标） Z（机械坐标）（六）加工完后，看工件的形状是否正确、测量尺寸是 否合格，分析超差的原因是什么？（七）数控铣中半径补偿的指令是什么？ 如何正确建立、执行、取消半径补偿？ （八）总结在实训中遇到的问题及解决方法 （九）自我评价
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CNC系统的控制软件及其工作过程
来源：本站整理
作者：佚名日 09:04
[导读] CNC系统的控制软件及其工作过程
控制软件是为完成特定CNC(或MNC)系统各项功能所编制的专用软件，又称为系统软件(或系统程
CNC系统的控制软件及其工作过程
控制软件是为完成特定CNC(或MNC)系统各项功能所编制的专用软件，又称为系统软件(或系统程序)。因为CNC(或MNC)系统的功能设置与控制方案各不相同，各种系统软件在结构和规模上差别很大。系统程序的设计与各项功能的实现及其将来的扩展有最直接的关系，是整个CNC(或MNC)系统研制工作中关键性的和工作量最大的部分。
前面曾提到，系统软件一般由输入、译码、数据处理(预计算)、插补运算、速度控制、输出控制、管理程序及诊断程序等部分构成。下面分别加以介绍。
CNC系统中一般通过纸带阅读机、磁带机、磁盘及键盘输入零件程序，且其输入大都采用中断方式。在系统程序中有相应的中断服务程序，如纸带阅读机中
断服务程序及键盘中断服务程序等。当纸带阅读机读入一个字符至接口中时，就向主机发出中断，由中断服务程序将该字符送入内存。同样，每按一个键则表示向主机申请一次中断，调出一次键盘服务程序，对相应的键盘命令进行处理。
从阅读机及键盘输入的零件程序，一般是经过缓冲器以后，才进入零件程序存储器的。零件程序存储器的规模由系统设计员确定。一般有几K字节，可以存放许多零件程序。例如7360系统的零件程序存储器为5K，可存放20多个零件程序。
键盘中断服务程序负责将键盘上打入的字符存入MDI缓冲器，按一下键就是向主机申请一次中断。其框图如图3-16所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3-16 键盘中断服务程序
由前面的讨论可知，经过输入系统的工作，已将数据段送入零件程序存储器。下一步就是由译码程序将输入的零件程序数据段翻译成本系统能识别的语言。一个数据段从输入到传送至插补工作寄存器需经过以下几个环节，如图3-17所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3-17 一个数据段经历之过程
&&& 从原理和本质上说，软件译码与硬件译码相同。对于8单位的纸带程序，一个字符占8位。在16位字长的缓冲器中，一个字可存放两个字符。数据段长的则占的字数多。译码程序按次序将一个个字符和相应的数字进行比较，若相等了，则说明已输入了该字符。它就好像在硬件译码线路中，一个代码输入时只打开相应的某一个与门一样。所不同的是译码程序是串行工作的，即一个一个地比较，一直到相等时为止。而硬件译码线路则是并行工作的，因而速度较快。以ISO码为例，M为
，即M为八进制的
，&&，因此，在判定数据段中是否已编入M，S，T或F字时，就可以将输入的字符和这些八进制数相比较，若相等了，则说明相应的字符已输入，立即设立相应的标志。
某一个字符输入以后的处理过程包括：
(1) 建立格式标志。如果是位格式，则每个字符所占的格式字的位数不同。
(2) 根据输入字符的不同，确定相应的存放数值的地址。例如，M码的值存放在1000H，S码的值存放在1002H，&&；有的系统则对于各专用地址码(如N，
X，Y，G，M，F等)在存放区域中都有一个位移量，该区域的首址加上地址码所对应的位移量，就可得到该地址码所存放的区域。
（3）确定调用&数码转换程序&的次数。一个代码后总有数字相接，例如M02，S11，X1000000，&&。M码的值最多为2位，是码最多为2位（或3位），X码的值最多为7位等。各个系统不尽相同。但对某一个具体系统而言，有一个规定值。如果某一个代码，它的值得最多为2位，那么只需调用数码转换程序两次。所谓数码转换，即把输入的字符（如ASCII码）转换成二进制码在内存中存放。
将不同字符的处理器程序合并起来需要一张信息表。该表中没一个字符均有相应的一栏。栏中内容包括地址偏移量、在格式标志字中的位数及调用数码转换程序的次数。经过一次的算术和逻辑运算即可以完成译码工作。在进行译码的同时，系统要对零件程序作语法检查，如输入的数字个数是否大于允许值，不允许带负号的地址码是否带了负号等。
译码的结果存放在规定的存储区内，存放译码结果的地方叫做译码结果存储器。译码结果存储器以规定的次序存放各代码的值（二进制），且包括一个程序格式标志单元，在该格式标志单元中某一位为1，即表示指定的代码（例如F、S、M&&）已经被编入。为了使用方便，有时对G码、M码的每一个值或几个值单独建立标志字。例如，对关于插补方式的G00，G01，G02，G03建立一个标志字，该标志字为0时代表已编入了G00，为1时代表婊入了G01&&。
图3-18 译码程序流程图
为了减轻插补工作的负担，提高系统的实时处理能力，常常在插补运算前先进行数据的预处理，例如，确定圆弧平面、刀具半径补偿的计算等。当采用数字积分法时，可预先进行左移规格化的处理和积分次数的计算等，这样，可把最直接、最方便形式的数据提供给插补运算。
数据预处理即预计算，通常包括刀具长度补偿、刀具半径补偿计算、象限及进给方向判断、进给速度换算和机床辅助功能判断等。在第二章中已对刀具半径补偿计算的方法作了介绍。下面仅叙述速度计算及控制。
进给速度的控制方法与系统采用的插补算法有关，也因不同的伺服系统而有所不同。在开环系统中，常常采用基准脉冲插补法，其坐标轴的运动速度控制是通过控制插补运算的频率，进而控制向步进电机输出脉冲的频率来实现的，速度计算的方法是根据编程F值来确定这个频率值。通常有程序延时法和中断法两种。
(1) 程序延时法。程序延时法又称为程序计时法。这种方法先根据系统要求的进给频率，计算出两次插补运算之间的时间间隔，用CPU执行延时子程序的方法控制两次插补之间的时间。改变延时子程序的循环次数，即可改变进给速度。
(2) 中断方法。中断方法或称为时钟中断法，是指每隔规定的时间向CPU发中断请求，在中断服务程序中进行一次插补运算并发出一个进给脉冲。因此，改变中断请求信号的频率，就等于改变了进给速度。中断请求信号可通过F指令设定的脉冲信号产生，也可通过可编程计数器/定时器产生。如采用Z80CTC作定时器，由程序设置时间常数，每定时到，就向CPU发中断请求信号，改变时间常数
就可以改变中断请求脉冲信号的频率。所以，进给速度计算与控制的关键就是如何给定CTC的时间常数
在半闭环和闭环系统中，则是采用时间分割的思想，根据编程的进给速度F值将轮廓曲线分割为采样周期，即迭代周期的进给量&&轮廓步长的方法。速度计算的任务是：当直线插补时，计算出各坐标轴的采样周期的步长；当插补圆弧时，为插补程序计算好步长分配系数(有时也称之为角步距)。另外，在进给速度控制中，一般也都有一个升速、恒速(匀速)和降速的过程，以适应伺服系统的工作状态，保证工作的稳定性。此内容将在第五章中详细介绍。
4、插补计算
插补计算是CNC系统中最重要的计算工作之一。在传统的NC装置中，采用硬件电路(插补器)来实现各种轨迹的插补。为了在软件系统中计算所需的插补轨迹，这些数字电路必须由计算机的程序来模拟。利用软件来模拟硬件电路的问题在于：三轴或三轴以上联动的系统具有三个或三个以上的硬件电路(如每轴一个数字积分器)，计算机是用若干条指令来实现插补工作的。但是计算机执行每条指令都须要花费一定的时间，而当前有的小型或微型计算机的计算速度难以满足NC机床对进给速度和分频率的要求。因此，在实际的CNC系统中，常常采用粗、精插补相结合的方法，即把插补功能氛围软件插补和硬件插补两部分，计算机控制软件把刀具轨迹分为若干段，而硬件电路再在段的起点和终点之间进行数据的&密化&，使刀具轨迹在允许的误差之内，即软件实现初插补，硬件实现精插补。下面以三坐标直线插补为例予以说明。
输出程序的功能是：
(1) 进行伺服控制。如上所述。
(2) 当进给脉冲改变方向时，要进行反向间隙补偿处理。若某一轴由正向变成负向运动，则在反向前输出Q个正向脉冲；反之，若由负向变成正向运动，则在反向前输出Q个负向脉冲(Q为反向间隙值，可由程序预置)。
(3) 进行丝杠螺距补偿。当系统具有绝对零点时，软件可显示刀具在任意位置上的绝对坐标值。若预先对机床各点精度进行测量，作出其误差曲线，随后将各点修正量制成表格存入数控系统的存储器中。这样，数控系统在运行过程中就可对各点坐标位置自动进行补偿，从而提高了机床的精度。
(4) M,S,T等辅助功能的输出。在某些程序段中须要启动机床主轴、改变主轴速度、换刀等，因此要输出M，S，T代码，这些代码大多数是开、关控制，由机床强电执行。但哪些辅助功能是在插补输出之后才执行，哪些辅助功能必须在插补输出前执行，需要在软件设计前预先确认。
6、管理与诊断软件
一般CNC(MNC)系统中的管理软件只涉及两项，即CPU管理和外部设备管理。由于数控机床的加工是以单个零件为对象的，一个零件程序可以分成若干程序段。每个程序段的执行又分成数据分析、运算、走刀控制、其他动作的控制等步骤。通常情况下，这些加工步骤之间多是顺序关系，因此实际的过程就是这些预定步骤的反复执行。在实际系统中，通常多是采用一个主程序将整个加工过程串起来，主控程序对输入的数据分析判断后，转入相应的子程序处理，处理完毕后再返回对数据的分析、判断、运算&&。在主控程序空闲时(如延时)，可以安排CPU执行预防性诊断程序，或对尚未执行程序段的输入数据进行预处理等。
在CNC系统中，中断处理部分是重点，工作量也比较大。因为大部分实时性较强的控制步骤如插补运算、速度控制、故障处理等都要由中断处理来完成。有的机床将行程超程和报警、阅读机请求、插补等分为多级中断，根据其优先级决定响应的次序。有的机床则只设一级中断，只是在中断请求同时存在时，才用硬件排队或软件询问的方法来定一个顺序。
对于单CPU数控系统而言，常见的软件结构有两种，即前后台型和中断型。
在前后台型结构的CNC系统中，整个控制软件分为前台程序和后台程序。前台程序是一个实时中断服务程序，它几乎承担了全部的实时功能，如插补、位置控制、机床相关逻辑和监控等。后台程序是指实现输入、译码、数据处理及管理功能的程序，亦称背景程序，如图3-25所示。背景程序是一个循环运行程序，
在其运行过程中，前台实时中断程序不断插入，与背景程序相配合，共同完成零件的加工任务。
图3-25 前后台结构
中断型结构的特点是，除了初始化程序之外，系统软件中所有的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中。整个软件就是一个大的中断系统。其管理的功能主要通过各级中断程序之间的相互通信来解决。
能够方便地设置各种诊断程序也是CNC和MNC系统的特点之一。有了较完善
的诊断程序可以防止故障的发生或扩大。在故障出现后可以迅速查明故障的类型和部位，减少故障停机时间。各种CNC(MNC)系统设置诊断程序的情况差别也很大。诊断程序可以包括在系统运行过程中进行检查和诊断；也可以作为服务性程序，在系统运行前或故障停机后进行诊断，查找故障的部位。国外一些公司的CNC系统还可以进行通信(海外)诊断，由通信诊断中心指示系统或操作者进行某些试运行，以查找故障隐患或故障部位。
(1) 运行中的诊断。在普通NC系统中已包含有在运行中进行诊断的萌芽，如纸带输入时的横向与纵向(水平与垂直)奇偶校验，同步孔丢失校验，非法指令码检查等。此外还有超程报警等措施。在CNC和MNC系统中做这些工作更加方便。而且还可以用打字机指示各种项目诊断的结果和用统一编号表示的故障部位。一般来说，运行中进行诊断的程序比较零散，常包含在主控程序及中断处理程序分支中。常见的手段有：
① 用代码和检查内存：此法只能对程序中那些不变区域进行检查，而且必须是在恢复系统程序的初态后进行的。
② 格式检查：此法一般用在纸带输入时，对零件加工源程序进行检查，包括奇偶校验、非法指令代码(本系统中不使用的指令代码)、数据超限等。
③ 双向传送数据校验：此法常用在间接型CNC系统或群控系统中。手动数据输入也可用此法校验。
④ 清单校验：即利用所配备的打印设备打印程序清单及某些中间数据，综合性地诊断主机、接口及软件的故障。
(2) 停机诊断。停机诊断是指在系统开始运行前，或发生故障(包括故障先兆)系统停止运行后，利用计算机进行诊断。它一般是用软件控制进行阶段性的运行，如传送数据或模拟进行单项的控制动作。逐项检查硬件线路的功能，有选择地查找故障部位。这种诊断程序可以与运行用的系统程序分开，在须要进行诊断时再输入计算机。必要时，还可冲掉部分系统程序而装入内存。
(3) 通信诊断。通信诊断是由用户经电话线路与通信诊断中心联系，由该中心的计算机给用户的计算机发送诊断程序，程序指示CNC系统进行某种运行，同时收集数据，分析系统的状态。将系统状态与存储的应有工作状态以至某些极限参数作比较，以确定系统的工作状态是否正常，故障的部位及故障的趋势。可见，通信诊断既可用作诊断异常状态的工具，又可用作预防性检修的手段。因为用户与通信诊断中心之间可使用跨洋电话系统，故又被称为海外诊断。
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