数控系统的分类
计算机数控系统
计算机数控系统计算机数控系统3．1 计算机数控（CNC）系统的基本概念计算机数控（computerized numerical contro，简称CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。
CNC系统根据计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或者全部数值操纵功能．由一台计算机完成往常机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时操纵。
CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置与进给（伺眼）驱动装置构成。
由于使用了CNC装置，使系统具有软件功能，又用PLC取代了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维修也方便，同时具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
3．2 微处理器数控（MNC）系统的构成大多数CNC装置现在都使用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统（MNC）。
MNC通常由中央处理单元（CPU）与总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴操纵单元、速度进给操纵单元等构成。
图3 .2.1为MNC 的构成原理图。
3.2.1中央处理单元（CPU）与总线(BUS）CPU是微型计算机的核心，由运算器、操纵器与内寄存器组构成。
它对系统内的部件及操作进行统一的操纵，按程序中指令的要求进行各类运算，使系统成为一个有机整体。
总线（BUS）是信息与电能公共通路的总称，由物理导线构成。
CPU与存储器、I/O 接口及外设间通过总线联系。
总线按功能分为数据总线（DB）、地址总线（AB）与操纵总线（CB）。
３．２．２存储器(memory)(１)概述存储器用于存储系统软件（管理软件与操纵软件）与零件加工程序等，并将运算的中间结果与处理后的结果（数据）存储起来。
数控系统所用的存储器为半导体存储器。
（２）半导体存储器的分类①随机存取存储器（读写存储器）ＲＡＭ（random access memory）用来存储零件加工程序，或者作为工作单元存放各类输出数据、输入数据、中间计算结果，与外存交换信息与堆栈用等。
常见的数控系统
常见的数控系统常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。
发那科（FANUC）系统FANUC系统是日本富士通公司的产品，通常其中文译名为发那科。
FANUC系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。
在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。
系统在设计中大量采用模块化结构。
这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。
FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。
PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。
系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。
FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。
FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。
鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。
使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。
我们可以通过常见的FANUC0系列了解整个FANUC系统的特点。
⑴刚性攻丝主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。
⑵复合加工循环复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。
比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。
⑶圆柱插补适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱表面的展开图进行编程。
⑷直接尺寸编程可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。
⑸记忆型螺距误差补偿可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。
⑹CNC内装PMC编程功能PMC对机床和外部设备进行程序控制⑺随机存储模块MTB（机床厂）可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。
数控答案
一、填空题1.数控机床按伺服系统的形式分类，可分为：开环控制、全闭环控制、半闭环控制。
2.DNC是指直接数字控制系统。
FMC则是柔性制造单元。
3.NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是计算机数字控制， FMS的含义是柔性制造系统。
4.数控程序的编制方法有手工编程_和_自动编程及_CAD/CAM软件_编程三种。
5.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
6.刀具补偿包括 _半径补偿_ 和 _长度补偿_。
7.编程时可将重复出现的程序编成子程序，使用时可以由主程序多次重复调用。
8.在数控铣床上加工整圆时，为了避免在工件表面产生刀痕，刀具应该从起始点沿圆弧表面的切线方向进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的切线方向退出。
9.铣削平面轮廓曲线工件时，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。
10.数控机床按控制系统功能特点分类分为：点位控制、直线控制和轮廓控制机床。
11.(CIMS)的含义是计算机集成制造系统。
FMS则是指柔性制造系统。
12.数控机床主要由加工程序、输入装置、数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、辅助控制装置、机床本体等组成。
13.数控车床的混合编程是指在编程时可以采用绝对编程和增量编程。
14.X坐标轴一般是平行于主轴的，与工件安装面平行，且垂直Z坐标轴。
15.机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到机床参考点。
16.按数控机床功能强弱可将数控机床分为_经济型数控机床_、全功能型数控机床__、_高档数控机床__。
17.数控系统是由_数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、辅助控制装置_组成。
18.DNC是指直接数字控制系统。
19.控机床控制介质有磁带、磁盘、穿孔纸带、等。
20.__柔性___是指机床适应加工对象变化的能力。
.21.第一台数控机床是由__美国___的帕森Parsons公司与美国的麻省理工学院(MIT)于_1952__年合作研制成功的22.切削用量包括_切削速度、进给速度和背吃刀量。
数控技术复习参考(南昌航空大学)
复习资料1．闭环控制系统比开环控制系统及半闭环控制系统（ B ）。
A．稳定性好B．精度高C．故障率低D．价格低2．脉冲当量是（ D ）。
A．每个脉冲信号使伺服电动机转过的角度B．每个脉冲信号使丝杠转过的角度C．数控装置输出的脉冲数量D．每个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量3．CNC系统软件存放在（ B ）。
A．单片机B．程序存储器C．数据存储器D．穿孔纸带4．在中断型软件结构中，各种中断程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排在最高级别的程序是（ B ）。
A．译码、刀具中心轨迹计算B．CRT显示C．插补运算D．伺服系统位置控制5．G04代码表示（ A ）。
A．进給停止B．顺园插补C．逆园插补D．撤销刀具半径补偿6．能够实现加工中心换刀时主轴准停功能的检测装置是（ D ）。
A．光栅尺B．感应同步器C．磁栅D．主轴脉冲编码器7．直线式感应同步器是通过鉴别（ B ）上感应电动势的相位或幅值，来测量滑尺相对于定尺的位移量。
A．滑尺绕组B．定尺绕组C．励磁绕组D．输入绕组8．光栅利用( A )，使得它能测得比栅距还小的位移量。
A.莫尔条纹的作用B.数显表C.细分技术D.高分辨指示光栅9．当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会( D )。
A.以原转速继续转动B.转速逐渐加大C.转速逐渐减小D.立即停止转动10．加工中心主轴准停装置的作用是（ A ）。
A．保证刀具的自动装卸B．测量主轴的转速C．测量主轴的温升D．使切削过程得到恒线速1．简要说明数控系统进行①译码、②刀具补偿、③进给速度处理和④插补的工作内容。
答：1. 译码译码是以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中零件的轮廓信息（起点、终点、直线或圆弧等），F、S、T、M等信息按一定的语法规则解释（编译）成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区域。
编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。
数控技术期末复习题(4套,附答案)
(数控技术期末复习题)一、填空题1、数控机床由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈和机床本体组成。
2、数控装置是数控机床的核心。
它接受来自输入设备的程序和数据，并按输入的信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
3、数控机床分为开环控制的数控机床、闭环控制的数控机床、半闭环控制的数控机床。
4、数控编程的步骤：分析零件确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。
5、数控机床坐标系确定顺序：Z-X-Y.。
6、数控机床中X尺寸一般采用直径编程。
7、坐标平面指令：G17、G18、G19。
8、圆弧差补指令用R代替I、J、K值。
圆心角小于180度时，R 取正直。
9、数值计算内容：基点和节点计算、刀位点轨迹计算、辅助计算。
10、CMC数控机床的功能分为基本功能和选择功能。
11、刀补过程分为刀补建立、刀补运行、刀补取消。
12、插补算法：脉冲增量插补、数据采样插补。
13、四个工作节拍：偏差判别、紧急计算、偏差计算、终点判别。
14、脉冲分配方法：电路分配法、软件分配法。
环形分配器的作用是将来自CMC的指令脉冲按一定的顺序送主电动机绕组的控制电路。
15、感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般分为直线式和旋转式。
前者用于直线位移测量，后者用于角位移测量。
16、丝杠螺母副可通过垫片调整、螺纹调整、齿差式调整来调整间隙。
二、名词解释1、基点：构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。
基点可以直接作为其运动轨迹的起点或终点。
节点：当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制工作中，常用多个直线段或圆弧去近似代替非圆曲线，这称为拟合处理。
拟合线段的交点或切点称为节点。
2、数控加工：数控加工:是利用一种能自动换刀的数控铣铿床,即工件经一次装夹后能自动完成铣锉钻铰等多工序综合加工,综合加工机对原料作综合加工处理，得到所需形状。
数控加工编程技术试题库及答案
<〈数控加工编程技术>>试题库一、填空1.数控机床按伺服系统的形式分类，可分为:开环控制、全闭环控制、半闭环控制。
2.DNC是指直接数字控制系统。
FMC则是柔性制造单元。
3.NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是( 计算机数字控制）， FMS的含义是( 柔性制造系统)。
4.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
5.刀具补偿包括_半径补偿_和_长度补偿_。
6.编程时可将重复出现的程序编成子程序，使用时可以由主程序多次重复调用。
7.在数控铣床上加工整圆时，为了避免在工件表面产生刀痕，刀具应该从起始点沿圆弧表面的切线方向进入，进行圆弧铣削加工;整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的切线方向退出。
8.铣削平面轮廓曲线工件时，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。
9.数控机床按控制系统功能特点分类分为：点位控制、直线控制和轮廓控制机床。
10.数控机床主要由加工程序、输入装置、数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、辅助控制装置、机床本体等组成。
11.数控车床的混合编程是指在编程时可以采用绝对编程和增量编程12.机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到机床参考点。
13.数控系统是由_数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、辅助控制装置_组成。
14.第一台数控机床是由__美国___的帕森Parsons公司与美国的麻省理工学院（MIT）于_1952__年合作研制成功的15.切削用量包括_切削速度_、进给速度__和__吃刀深度。
16.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。
17.数字控制是用___数字化____信号进行控制的一种方法.。
32、在数控编程时，使用( 刀具补偿）指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具的中心线运动轨迹来编程。
33、圆弧插补时,通常把与时钟走向一致的圆弧叫( 顺圆 )，反之称为（逆圆 )。
数控机床的种类
数控机床的种类目前数控机床的品种很多，通常按下面几种方法进行分类。
一、按运动方式分类1、点位控制系统 点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点淮确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统。
为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移动到终点定位位置，以保证良好的定位精度。
移动过程中刀具不进行切削。
使用这类控制系统的主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。
2、点位直线控制系统 点位直线控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。
刀具移动过程可以进行切削。
应用这类控制系统的有数控车床、数控钻床和数控铣床等。
3、轮廓控制系统 轮廓控制系统也称连续切削控制系统，是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。
它不仅能控制移动部件从一个点淮确地移动到另一个点，而且还能控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。
应用这类控制系统的有数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等。
二、按控制方式分类1、开环控制数控机床开环控制系统的特征是系统中没有检测反馈装置，指令信息单方向传送，并且指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。
受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度影响，开环系统的速度和精度都较低。
但由于开环控制结构简单，调试方便，容易维修，成本较低，仍被广泛应用于经济型数控机床上。
2、半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。
由于反馈环内没有包含工作台，故称半闭环控制。
半闭环控制精度较闭环控制差，但稳定性好，成本较低，调试维修也较容易，兼顾了开环控制和闭环控制两者的特点，因此应用比较普通。
数控机床的十大数控系统
数控机床的十大数控系统1、日本FANUC数控系统日本发那科公司(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人(2005年9月数字)，科研设计人员1500人。
(1)高可靠性的PowerMate 0系列用于控制2轴的小型车床，取代步进电动机的伺服系统;可配画面清晰、操作方便、中文显示的CRT/MDI，也可配性能/价格比高的DPL/MDI。
(2)普及型CNC 0-D系列 0-TD用于车床，0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。
(3)全功能型的0-C系列 0-TC用于通用车床、自动车床，0-MC用于铣床、钻床、加工中心，0-GCC用于内、外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。
(4)高性能/价格比的0i系列整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。
0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动;0i-TB/TA用于车床，4轴2联动;0i-mateMA用于铣床，3轴3联动;0i-mateTA用于车床，2轴2联动。
(5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。
其中FSl6i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。
16i最大可控8轴，6轴联动;18i最大可控6轴，4轴联动;21i最大可控4轴，4轴联动。
除此之外，还有实现机床个性化的CNCl6/18/160/180系列。
2、德国西门子数控系统西门子是全球电子电气工程领域的领先企业，主要业务集中在工业、能源、医疗、基础设施与城市四大业务领域。
140年来，西门子以其创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地与中国开展全面合作，并以不断的创新、出众的品质和令人信赖的可靠性得到广泛认可。
在2011财年(2010年10月1日到2011年9月30日)，西门子在中国的总营收达到63.9亿欧元(不包括欧司朗和西门子IT 解决方案和服务集团)。
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点位控制系统
数控镗床
点位控制系统
数控冲床
点位控制系统
数控测量机
按运动轨迹分
2．直线控制系统 直线控制系统 除了控制机床运动部件从一点到另一点的 准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速 度和运动轨迹 工
件
轨迹 刀具
直线控制系统
数控车
直线控制系统
数控铣床
按运动轨迹分类
二、按伺服系统分类 按伺服系统分类
3．闭环控制系统 闭环控制系统 这类数控系统采用直线位移检测装置，该装置 安装在机床运动部件或工作台上，将检测到的 实际位移反馈到CNC装置的比较器中，与程序 指令值进行比较，用差值进行控制，直到差值 为零。
直线位移检测装置
三、按制造方式分类 按制造方式分类
1．通用型数控系统 通用型数控系统 以PC机作为CNC装置的支撑平台，各数控机 床制造厂家根据用户需求，有针对性地研制开 发数控软件和控制卡等，构成相应的CNC装置。 如华中
三、按制造方式分类 按制造方式分类
2．专用型数控系统 专用型数控系统 各制造厂家专门研制、开发制造的，专用性强， 结构合理，硬件通用性差，但其控制功能齐全， 稳定性好，如德国SIEMENS系统、日本 FANUC系统等。
四、按功能水平分类 按功能水平分类
可分为经济型、普及型、高级型三种，这种分 类没有严格的界限，参考指标包括：CPU性能、 分辨率、进给速度、伺服性能、通信功能、联 动轴数等。
输 入 输 出 设 备 C N C 装 置
辅助控制装置
检 测 装 置
伺 服 系 统 机床本体
按照运动轨迹分类
按照运动轨迹，数控系统可以分为点位、直线 和轮廓控制系统. 1．点位控制系统 ． 仅控制机床运动部件从一点准确地移动到另 一点的准确定位，在移动过程中不进行加工
刀具 工件 1 2 3
按照运动轨迹分类
五轴联动
二、按伺服系统分类 按伺服系统分类
1．开环控制系统 开环控制系统 没有任何检测反馈装置，CNC装置发出的指令 信号经驱动电路进行功率放大后，通过步进电 动机带动机床工作台移动，信号的传输是单方 向。机床工作台的位移量、速度和运动方
向取决于进给脉冲的个数、频率和通电 方式。
无检测装置
二、按伺服系统分类 按伺服系统分类
两轴 半联 动
轮廓控制系统
（3）三轴联动 一般分为两类，一类就是X、 三轴联动 Y、Z三个直线坐标轴联动，比较多地用于数 控铣床、加工中心等，如用球头铣刀铣切三维 空间曲面（如图1-7所示）。另一类是除了同 时控制X、Y、Z其中两个直线坐标轴联动外， 还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋 转坐标轴 三轴联动
轮廓控制系统按所控制的联动轴数不同，可以 分为下面几种主要形式 （1）二轴联动 主要用于数控车床加工曲线旋 二轴联动 转面或数控铣床加工曲线柱面
两轴联动
轮廓控制系统
（2）二轴半联动 主要用于控制三轴以上的机 二轴半联动 床，其中二个轴互为联动，而另一个轴作周期 进给，如在数控铣床上用球头铣刀采用行切法 加工三维空间曲面
3．高级型数控系统
该系统采用32位或者更高性能 的CPU，分辨 率在0.0001mm，进给速度可达到24m/min， 采用数字化交流伺服电动机，具备联网功能， 联动在5轴以上，具有三位动态图形显示功能。
1．经济型数系统
采用8位的CPU或单片机控制，分辨率位 0.001mm,进给速度在6~8m/min，采用步进电 机，联动在3轴以下，具有简单的CRT字符现 实或数码管显示功能
2．普及型数控系统
该系统采用16位或者更高性能的CPU，分辨率 在0.001mm以内，进给速度可以达到 100m/min，采用交流或者直流电动机，联动 在5轴以下，具有CRT字符显示或者平面性图 形显示功能。
2．半闭环控制系统 半闭环控制系统
采用角位移检测装置，该装置直接安装在伺 服电动机轴或滚珠丝杠端部，用来检测伺服电 动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移 量，反馈到CNC装置的比较器中，与程序指令 值进行比较，用差值进行控制，直到差值为零。
角位移检测 -----------------------------
3．轮廓控制系统 轮廓控制系统 能够对两个以上机床坐标轴的移动速度和运动 两 轴 轨迹同时进行连续相关的控制。插补结果向坐 联 标轴控制器分配脉冲，从而控制各坐标轴联动， 动 进行各种斜线、圆弧、曲线的加工，实现连续 控制。
轮廓控制系统
数控车床
轮廓控制系统
数控铣床
轮廓控制系统
数控线切割
轮廓控制系统
三轴联动与两轴半的区别
与两轴半不同的是，刀具作空间曲线插补运动 切痕规则
四轴联动
四轴联动 即同时控制X、Y、Z三个直线坐标 轴与某一旋转坐标轴联动（回转工作台）。
四轴联动
五轴联动
（5）五轴联动 除了同时控制X、Y、Z三个直 五轴联动 线坐标轴联动外，还同时控制围绕这些直线坐 标轴旋转的A、B、C坐标轴中的两个坐标，即 形成同时控制五个轴联动。这时刀具可以被定 在空间任意方向。
第一章 绪论
第三节 数控系统的分类
数控系统的组成
请同学们回忆数控系统的组成？ 数控系统由输入输出装置、数控装置、伺服驱 动装置、辅助控制装置和机床的机械部件五部 分组成，有些数控机床还配有位置检测装置， 其中数控装置是核心。 无论哪种数控系统，控制的对象可能不一样， 但其控制原理基本相同
工作过程