数控系统的功能

1. 什么是follow up(跟踪)功能?
   

   一般，机床由位置指令控制运动。然而，当位置控制无效时，比如，伺服关断、急停或伺服报警期间，如果移动机床，实际的位置就会反映到CNC系统。在施加 follow up功能时， CNC可以根据机床的运动而修正位置值。于是，在不需要回零的情况下，加工就可以继续进行而不发生超差。但是，如果位置检测系统出现故障，机床就不能正确跟踪。因此CNC的现在值位置也不是正确的。
   
2. 什么是C轴?C_f轴控制与C_s轴控制有什么不同？
   
   机床的三个直线坐标轴一般称为X、Y、Z轴。以这三轴为中心旋转的旋转轴称为A、B、C轴；所以C轴也就是围绕Z轴旋转的运动轴。C轴控制是指把C轴看作为伺服轴，称为主轴轮廓控制。它可以参与其他坐标的插补控制。如果采用主轴电机控制C轴就称为C_s轴，而采用进给电机控制C轴的称为C_f轴。
   

1. DNC2是一个通信协议，它由FANUC的CNC系统与PC计算机之间通过RS-232-C接口进行通信。如图2所示。
   
2. Play back是什么意义？
   
   Play back有时称为“示教功能”或称“录返”。它表示CNC系统的程序可以由手动操作机床把机床的位置送存到系统的存储器里作为系统的程序。另外，系统的其他数据，如M代码、G代码、进给率也可采用同样的操作把寄存在系统的存储器中作为零件程序。
   

1. 一般的攻螺纹功能，主轴的转速和Z轴的进给是独立控制，因此上面的条件可能并不满足。特别在孔的底部，主轴和z轴的转速降低且停止，之后它们反转，而且转速增加，由于各自独立执行加、减速，因此上面的条件更可能不满足。为此，通常由装在锥孔内部的弹簧对进给量进行补偿以改善攻螺纹的精度。
   
2. 如果控制主轴的旋转和Z轴的进给总是同步，那么攻螺纹的精度就可以得到保证。这种方法称为“刚性攻螺纹”。这时主轴的运行从速度系统变成位置系统运行。
   

1. FANUC最近开发出一种称为“HRV控制”的功能，它的英语意义为 high response vector control，即高响应矢量控制。意义如下图3所示：
   
2. FANUC的CNC采用交流伺服电机，实际流过绕组的电流为交流电流。这有两种方法可以进行控制：①电流控制环和控制都为AC量。②通过坐标变换电流变量为DC量进行控制。现在一般采用后者进行控制，也称矢量变换控制。HRV就是基于后者的控制。由于采用DC控制，它的控制特性不取决于电机的速度(即电流的频率)；从速度控制的观点出发，这意味着由转矩指令决定的实际的转矩与电机的速度无关。对于高速、高精度这是非常有利的。
   
3. 什么是高精度、高速功能？
   
   50多年来，由于电子技术的迅速发展，NC技术已变成制造技术发展的基础。当前，机床制造技术的发展趋势主要表现在：
   
   (1) 高速高效加工在大多数情况下，机床的生产率仅达20%-30%理论的能力，这由很多因素造成，提高生产率的主要方法是高速加工。目前，对加工中心，进给速度已达80～90m/min，采用直线电机可达120m/min，进给加速度可达1～2g；主轴转速 dn值达 0.5～3 X 10 6，甚至更高，换刀时间小于1S。
   
   (2)更高的加工精度 以前，汽车零件的精度其数量级通常为10µm，对精密的零件要求为1µm，然而，随着精密产品的出现，数字录象机、硬盘驱动器、数字影象硬盘机、流体轴承等等，在精加工过程中对精度的要求增加到0.1µm，最近，有些精密零件加工圆度、表面粗糙度和精度的数量级达到0.01µm，这实际上已进入纳米加工的领域。为了满足制造技术不断发展的需要，NC将朝着具有高精度、高速功能的方向发展。对于数控系统，其功能主要要求为：①必须能够高速度处理程序段。②能够迅速、准确地处理和控制信息流，使其加工误差控制为最小。③能够尽量减少机械的冲击，使机床平滑移动。④要有足够容量，可以让大容量加工程序高速运转。⑤具有高速度、高精度工作的伺服电机、主轴电机、进给电机、传感器。⑤插补周期。加工速度及精度还取决于系统的插补周期时间IPT，在插补周期内，系统的各个坐标进行直线插补，在相同的进给率时，如果插补周期小，则插补的线段短，精度高；而在相同的插补周期下，如果进给率低，插补的线段短，精度高。现代先进的数控系统，其插补周期往往小于1ms。⑦先行控制(见下条)。
   

1. 当控制系统应用在高速加工时，上面的运行顺序就不太合理，因为在高速的情况下，进给率大大提高，因此由于加速度、减速度产生的延迟和伺服产生的延迟引起的误差也大大增加。这就需要对进给率进行控制，使得运算处理的时间大大增加，更容易形成上面所说的运算追不上运动的现象，如果要求在不同的加工形状时对进给率和加减速度进行预计算，使得数控系统在程序编制以后，执行以前预先计算出各程序段的运动轨迹和运动速度；也即对将要运行的程序进行预先处理，预先根据上面提到的控制进给率和加、减速度方法计算出程序段的进给率和加、减速度，进而计算出运动的几何轨迹，然后送到多段缓冲器，当运行时刀具按一定的速度高速运动，而加工形状的误差却仍然小。这就是“先行控制”(Advanced preview control)。有时也称为“前瞻”(“look ahead”)控制的原理。执行这种控制，需要以下的控制相配合：①先行补前加减速控制(包括以上伺眼控制中的“预先前馈控制”)。②多缓冲器：由于增加了多缓冲器，就可以避免连续很小程序段加工产生的中断。③在加工圆弧时，箝制进给率，如前面所述。④补后直线加减速。⑤RISC(精简指令集计算机)控制：如果需要预计算的程序很多，比如高速加工需要进行多达几十段甚至几百段的程序预计算，这是非常复杂的。对于一般CNC而言，系统并没有这个处理能力。为了提高计算机的计算能力，采用了RISC(Reduced Instruction set computer)芯片控制。
   
2. 什么是RISC控制？
   
   计算机自1946年问世以来，经历了5代和许多重要的技术变化，其中最有意义的进步也许是从复杂指令集(CISC)过渡到精简指令集(RISC)体系结构。在这以前的多年中，处理器的体系结构
   都朝着复杂化方向发展；指令系统越来越复杂和庞大，人们倾向于设置更多的指令、寻址方式、专用寄存器和功能单元，使得处理器结构越来越复杂，成本越来越高。但是通过一批从事计算机应用开发的专家对许多种大型应用程序的二进制代码作了深入的分析后，得出一个很有意义的结果：大型应用程序的二进制里80%二进制代码中只使用指令集中20%的指令，而其余80%的指令，只有20%的使用机会。于是出现了RISC指令集的设计思想。RISC体系结构对计算机体系结构的常规思路是一个很大的突破。RISC体系结构的基本思路是：抓住CISC指令系统指令种类太多(其中80%以上都是程序中很少使用的指令)、指令不规范、寻址方式太多的缺点，通过减少指令种类、规范指令格式和简化寻址方式，提高电路中器件，特别是大幅度地提高了处理器的性能。
   
   1992年，日本发那科首先在15系统采用了32位的RISC，在1994年，又推出了64位的RISC，大大改善了系统的性能。由于采用RISC芯片，可实现最多达500段的先行控制，减少段处理时间约50%，大大改善了系统精度。

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