上一页 下一页 返回
第一节 概述
9.主轴功能 数控系统的主轴的控制功能，主要有以下几种: ·切削速度(主轴转速):刀具切削点切削速度的控制功能，
单位为m/min (r/min); .恒线速度控制:刀具切削点的切削速度为恒速控制的功能，
如端面车削的恒速控制;
上一页 下一页 返回
第一节 概述
mm/min ; ·同步进给速度:实现切削速度和进给速度的同步，单位为
mm/r，用于加工螺纹; ·进给倍率(进给修调率):人工实时修调进给速度，即通过
面板的倍率波段开关在0 % ~ 200%对预先设定的进给速度实 现实时修调。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
4.辅助功能 辅助功能即M功能，用于指令机床辅助操作的功能。 5.补偿功能 (1)刀具半径和长度补偿功能该功能按零件轮廓编制的程序
且有
由于△Li的斜率是不断变化的，因此进给速度在X方向及 Y方向的分量Fx与Fy以及它们之间的比值Fx/Fy 几乎都在不断 变化。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
3.指令输出 将计算出在△ t时间内的△xi和△yi作为指令输出给X轴和
Y轴，以控制它们联动。由此可知，只要能连续地自动控制 X, Y两个进给轴在△t时间内的移动量，就可以实现曲线轮廓 零件的加工。
图2-4为将要加工的零件，其形状用曲线L描述。加工该零件 就是要控制刀具T相对于该零件按轨迹曲线L运动。CNC系统 对输入加工程序的运算和处理的核心部分有以下三步。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
1.逼近处理
首先对曲线L进行逼近处理，即按系统的插补时间△t和加
工所要求的进给速度F，将L分割成若干短直线△L1， △L2,…，△Li，…，这里
上一页 下一页 返回
第一节 概述
8.刀具管理功能 刀具管理功能是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理功
能。 加工中心都应具有此功能，刀具几何尺寸是指刀具的半径
和长度，这些参数供刀具补偿功能使用;刀具寿命一般是指 时间寿命，当某刀具的时间寿命到期时，CNC系统将提示用 户更换刀具;另外，CNC系统都具有T功能即刀具号管理功能， 它用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
通信，传送零件加工程序，有的还备有DNC(直接数字控制/ 分布式控制)接口，以利实现直接数控。更高档的系统还可 与MAP(制造自动化协议)相连，以适应FMS、 CIMS、 IMS(整体维修解决方案)等大制造系统集成的要求。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
11.人一机对话功能 在CNC系统中配有单色或彩色CRT(阴极射线管)、
其实现复杂的数控功能成为可能，如: .插补功能:二次曲线插补、样条插补、空间曲面插补; ·补偿功能:运动精度补偿、随机补偿、非线性补偿等; .人-机对话功能:加工的动、静态跟踪显示，高级人-机对话
窗口; .编程功能:G代码、蓝图编程、部分自动编程功能。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
2.使用维护方便 .操作使用方便:现在大多数数控机床的操作采用了菜单结
第一节 概述
3.易于实现机电一体化 由于采用计算机，使硬件数量相应减少，加之电子元件的
集成度越来越高，使硬件的体积不断减小，控制柜的尺寸也 相应减小。因此，数控系统的结构非常紧凑，使其与机床结 合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
4.灵活性和通用性 与早期的硬线数控系统相比，CNC系统在功能的修改和扩
上一页 下一页 返回
第一节 概述
1.数控系统的一般硬件结构 广义数控系统的结构框图如图2 -1所示，即由计算机基本
系统、设备支持层、设备层三部分组成，它是CNC系统的物 质基础。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
2. CNC系统软件的功能性结构 从本质特征来看，CNC系统软件是具有实时性和多任务性
上一页 下一页 返回
第一节 概述
5.可靠性高 CNC系统的高可靠性可以从以下儿方面看出: ·CNC系统总是采用集成度高的电子元件、芯片，采用
VLSI(超大规模集成电路)本身就是可靠性的保证; .许多功能由软件实现，使硬件的数量减少; ·丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从而可使
第一节 概述
在CNC机床上，加工过程中的人工操作均被数控系统所取 代。其工作过程如下:首先要将被加工零件图上的几何信息和 工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用代码按 规定的规则和格式编成加工程序，数控系统则按照程序的要求， 进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主 轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相对运动， 自动完成零件的加工。
构，用户只需根据菜单的提示，进行正确操作; .编程方便:现代数控机床大多具有多种编程的功能，并且
都具有程序自动校验和模拟仿真功能; .维护维修方便:数控机床的许多日常维护工作都由数控系
统承担(润滑、关键部件的定期检查等)，另外，数控机床的 自诊断功能，可迅速确定故障位置，方便维修人员。
上一页 下一页 返回
系统故障发生的频率降低，发生故障后的修复时间缩短。
上一页 返回
第二节 CNC系统的硬件结构
CNC系统的硬件结构按含有CPU的多少来分，可分为单机 系统和多机系统。
一、CNC系统的硬件结构分类
充、适应性方面都具有较大的灵活性和通用性。这是由于 CNC系统的数控功能大多由软件在通用性较强的硬件的支持 下来实现的，因此，若要改变、扩充其功能，均可通过对软 件的修改和扩充来实现。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
另一方面，CNC系统的硬件和软件大多是采用模块化的结 构，使系统的扩充、扩展变得较方便和灵活。不仅如此，按 模块化方法组成的CNC系统基本配置部分(软件和硬件)是通 用的，不同的数控机床(如车床、铣床、磨床、加工中心、 特殊机床)只要配置相应的功能模块(软件和硬件)，就可满足 这些机床的特定控制功能。这种通用性对数控机床的培训、 学习以及维护维修也是相当方便的。
△Li=F△t (i=1，2，…)
则当△t→0时，折线段之和接近曲线L,即
当F为常数时，由于△ t对于一个数控系统而言恒为常数， 故△Li的长度也为常数，只不过其斜率与在L上的位置有关。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
2.插补运算 在计算出△Li后，必须将其分解为x轴及Y轴移动分量△xi
和△yi(在△ti时间内)，它们将随着△Li在L上位置的不断变 化而变化，但它们满足:
轨迹运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补，而 现在较为高档的数控系统还备有抛物线、椭圆、极坐标、正 弦线、螺旋线以及样条曲线插补等功能。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
7.自诊断功能 一般的CNC系统或多或少都具有自诊断功能，尤其是现代
的CNC系统，这些自诊断功能主要是用软件来实现的。具有 此功能的CNC系统可以在故障出现后迅速查明故障的类型及 部位，便于及时排除故障，减少故障停机时间。 通常不同的CNC系统所设置的诊断程序不同，可以包含在 系统程序之中，在系统运行过程中进行检查，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。有的CNC系统可以进行远程通信诊断。
下一页 返回
第一节 概述
计算机数控(Computerized Numerical Control, CNC)系统 是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统 根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值 控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系 统。
CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控 装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置 和进给(伺服)驱 动装置(包括检测装置)等组成。
(3)智能补偿功能对诸如机床几何误差造成的综合加工误差、 热变形引起的误差、静态弹性变形误差以及由刀具磨损所带 来的加工误差等，都可采用现代先进的人工智能、专家系统 等技术建立模型，利用模型实施在线智能补偿，这是数控技 术正在研究开发的技术。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
6.插补功能和固定循环功能 所谓插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工
的专用操作系统;从功能特征来看，该操作系统由CNC管理 软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统的灵魂， 其结构枢图如图2 -2所示。 CNC系统平台的构筑方式就是CNC系统的体系结构。体 系结构为系统的分析、设计和建造提供框架。在下一节里将 分别按硬件和软件两方面对CNC系统的体系结构进行讨论。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
一、CNC系统的组成
把计算机技术应用于机床的控制系统，是数控机床发展史 上的一个重要里程碑，这是因为它综合了现代计算机技术、 自动控制技术、传感器及测量技术、机械制造技术等领域的 最新成就，使机械加工技术达到了一个崭新的水平。从自动 控制的角度来看，数控系统是一种轨迹控制系统，即本质上 是以多执行部件(各运动轴)的位移量为控制对象，并使其协 调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机 控制系统。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
计算机数控(CNC)与传统的硬线数控(NC)相比有很多的优 点，其中最根本的一点就是，CNC的许多数控功能是由软件 实现的，因而较硬线数控具有更大的柔性，即它很容易通过 软件的改变来实现数控功能的更改或扩展。今天，硬线数控 已被计算机数控所取代。
由上述讨论可知，从外部特征来看，CNC系统是由硬件 (通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
二、CNC系统的工作过程
一般来说，让我们来回顾一下在普通机床上加工零件时， 机床操作者总是根据工序卡的要求，在加工过程中不断地操 作机床改变刀具与工件的相对运动轨迹和运动参数(位置、 速度等)，使刀具对工件进行切削加工，从而得到所需要的 合格零件。