计算机数控系统82页PPT
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典型数控系统介绍课件
应用领域
发展历程
FANUC系统广泛应用于加工中心、数控车 床、磨床和铣床等机床设备。
FANUC系统自上世纪70年代推出以来，不 断进行技术升级和产品迭代，始终保持其 在数控领域的领先地位。
Siemens数控系统
技术特点
Siemens数控系统以其强大的 计算和控制能力著称，能够实
现复杂零件的高效加工。
03
应用领域
高效化发展的数控系统将广泛应用于汽车、航空航天、模具制造等领域
，满足这些行业对高效率和高精度的加工需求。
数控系统的智能化发展
智能化发展
随着人工智能和物联网技术的快速发展，数控系统的智能化成为未来的重要趋势。通过引 入人工智能算法和大数据技术，数控系统可以实现自适应加工、智能故障诊断等功能。
应用软件
根据具体的加工需求，开发用于实现特定加工功能的 软件。
支撑软件
提供软件开发和运行的支撑环境，如操作系统、数据 库管理系统等。
数控系统的功能特点
高精度加工
数控系统采用数字化控制方式，能够实现高 精度的加工。
自动化程度高
数控系统能够实现加工过程的自动化，减少 人工干预，提高生产效率。
加工灵活
数控系统可以通过改变加工程序实现不同零 件的加工，具有很高的灵活性。
故障排除
根据故障分析结果，采取相应的措施进行故障排 除，如更换部件、调整参数、修复软件等。
ABCD
故障分析
根据故障的表现和特征，分析故障产生的原因和 可能的影响范围。
预防措施
针对故障产生的原因，采取相应的预防措施，以 降低故障发生的概率和影响程度。
05
数控系统的未来发 展趋势
数控系统的高效化发展
伺服系统
《计算机数控系统CN》课件
数控机床的附加功能控制。
3
高级编程
学习高级编程技巧，如循环嵌套、子 程序调用等，提高编程效率。
数控系统的应用
制造业
航空航天
探索CNC系统在制造业中的应 用，提高生产效率和产品质量。
了解CNC系统在航空航天领域 的关键应用，推动航空技术的 发展。
医疗行业
探索CNC系统在医疗设备制造 中的应用，推动医疗技术的进 步。
数控机床
自动化
了解数控机床与传统机床的区别，掌握自动化生产的优势。
精度控制
深入研究数控机床的精度控制技术和误差补偿方法。
组合加工
探索数控机床的组合加工技术，实现多轴联动加工和复杂形状加工。
数控编程
1
G代码入门
掌握G代码的基本语法和功能，实现
M代码应用
2
数控机床的移动和加工操作。
了解M代码的作用和使用方法，实现
《计算机数控系统CN》 PPT课件
计算机数控系统（Computer Numerical Control System，简称CNC）是一种利用 计算机软件控制机床进行运动控制的自动化设备。本课程将介绍CNC系统的基 础知识，包括数控机床、数控编程以及其在各个领域的应用。
课程介绍
1 基础知识
了解CNC系统的基本原 理和组成结构。
2 发展历程
回顾数控技术的发展历 程和重要里程碑。
3 应用领域
探索CNC系统在制造、 航空航天等领域的广泛 应用。
计算机数控系统基础
机床分类
介绍不同类型的数控机床，如 铣床、车床、钻床等。
系统组成
讲解CNC系统的各个组成部分 及其功能，如主轴驱动、伺服 系统等。
编程基础
学习数控编程的基本语法和代 码结构，以及常用的G代码和 M代码。
数控系统基本组成PPT课件
.
3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）ห้องสมุดไป่ตู้享总线结构 （2）共享存储器结构
.
数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
.
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如： （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
.
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
.
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
机床运行状态； （2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补
和位置控制模快也必须同时进行。
.
（2）． 多任务并行处理的实现 1） 资源分时共享
初始化
显示
其它
背 景 程 译码 序
I/ O
刀补
位置控制
优
先
级
插补运算
顺
序
背景程序
图4-12 分时共享多任务处理方案
.
2.2 数控系统的分类、性能指标及功能
.
⑸主轴控制接口
主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段 无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
.
3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）ห้องสมุดไป่ตู้享总线结构 （2）共享存储器结构
.
数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
.
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如： （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
.
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
.
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
机床运行状态； （2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补
和位置控制模快也必须同时进行。
.
（2）． 多任务并行处理的实现 1） 资源分时共享
初始化
显示
其它
背 景 程 译码 序
I/ O
刀补
位置控制
优
先
级
插补运算
顺
序
背景程序
图4-12 分时共享多任务处理方案
.
2.2 数控系统的分类、性能指标及功能
.
⑸主轴控制接口
主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段 无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
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12计算机数控系统PPT课件
管理
控制
输 I/ 显 诊 通 译 刀
O
具
处
补
入 理示断 讯码偿
速 插位
度
置
处
控
理 补制
CNC装置软件任务分解
输入
显示
位控
诊断
I/O
译码
插补
刀补
速度处理
位控
软件任务的并行处理
13
（2）并行处理
并行处理： 是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以 上性质相同或不相同的工作。并行处理的优点是提高了运行速度。
22
2、 CNC装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为：单微处理机和多微处理 机系统，中 高档的CNC装置以多微处理机结构为多。 ■ 单微处理机结构:见下图 ■ 多微处理机CNC装置的结构：分为紧耦合和松耦 合 紧耦合主要指共享总线、共享存储器； 松耦合主要有分布式结构
并行处理的分类：
V
“资源重叠的流水处理”和“资S 源分时共享” 资源共享：
根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备。 时间重叠：
根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用 同一套设备的几个部分。
14
1）资源分时共享并行处理（对单一资源的系 统）
➢ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时 共享”并行处理技术。
3）硬件故障中断 种硬件故障检测装置发出的中断。
4）程序性中断 程序中出现的异常情况的报警中断。
（2）CNC系统中断结构模式
1）前后台软件结构中的中断模式 2）中断型软件结构中的中断模式
初始化 背景程序
实施中断 程序
20
三、 CNC系统的硬件构成
数控系统工作原理简介PPT课件( 66页)
按所用进给伺服系统
开环数控系统 半闭环数控系统 控制系统 闭环数控系统
步进电机
数控装置
伺服马达
数控装置
机床工作台
伺服马达
机床工作台
机床工作台
位置检 测器 位置检测器
按数控系统加工功能
点位控制系统（Positioning Control System）
特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制.在移动过 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床
+Y
F 4F 3Xe154 E=E-1=5-1=4≠0
F4 40 F5 10
+X F5F4Ye431 E=E-1=4-1=3≠0
+X
F 6F 5Ye132 E=E-1=3-1=2≠0
F6 20
+Y
F 7F 6Xe253 E=E-1=2-1=1≠0
•数字积分原理 •数字积分(DDA)直线插补
① 原理
Y
y f (t)
例：右图下，若要使从O点到E点的插补过程进
给脉冲均匀，就必须使分配给x,y方向的单位增
量成正比。设需要在t=10秒内使加工到达终点E，
则每单位时间间隔△t内，x和y的增量分别为
△t
△x’=xe/10=0.7
y
△y’=ye/10=0.4
F i 1 ,i X e Y i X i 1 Y e X e Y i ( X i 1 ) Y e X e Y i X i Y e Y e
即
i 1 F i-Y e F
当偏差值F <0时，刀具从现加工点 (Xi,Yi ) 向Y正向前进一步，到达 新加工点 (Xi,Yi1)则新加工点的偏差值为
数控系统的组成及工作原理ppt课件
２．刀具补偿的步骤：
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
计算机数控系统之CNC系统PPT(98张)
方式，即系统任务的划分方式、任务调度机 制、任务间的信息交换机制以及系统集成方 法等。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
计算机数控系统
第3章计算机数控系统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．由一台计算机完成以前机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时控制。
CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置和进给（伺眼）驱动装置组成。
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控制装置，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，并且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）系统的组成大多数CNC装置现在都采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一般由中央处理单元（CPU）和总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴控制单元、速度进给控制单元等组成。
图3 .2.1为MNC 的组成原理图。
3.2.1中央处理单元（CPU）和总线(BUS）CPU是微型计算机的核心，由运算器、控制器和内寄存器组组成。
它对系统内的部件及操作进行统一的控制，按程序中指令的要求进行各种运算，使系统成为一个有机整体。
总线（BUS）是信息和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）和控制总线（CB）。
３．２．２存储器(memory)(１)概述存储器用于存储系统软件（管理软件和控制软件）和零件加工程序等，并将运算的中间结果和处理后的结果（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，或作为工作单元存放各种输出数据、输入数据、中间计算结果，与外存交换信息以及堆栈用等。
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—— 固定循环功能是数控系统实现 典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗 孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为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。
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
快速进给速度—— 一般为进给速度的最高速度，它 通过参数设定，用G00指令执行快速。
进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定 的进给速度。
6．主轴的转速功能
主轴功能 —— 数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 主轴定向控制——主轴周向定位于特定位置控制的功能。 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。
第一节 概 述
一、CNC数控机床 CNC是数控机床的核心。 CNC数控机床由以下几部分组成：加工
程序、输入/输出设备、CNC装置、可编 程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进 给驱动装置和机床。
CNC数控机床的组成框图
加工程序
C N
可编程 控制器
主轴驱 动装置
机
C
输入/输出 设备
装 置
进给驱 动装置
床
CNC数控机床的组成
计算机数控系统
机床I/O 电路和装置
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床 主进辅 运 动 机给 传 动 机助 控 制 机 构构构
二、CNC的组成
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、 速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部 件(各运动轴)的位移量、速度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。
9．诊断
四、CNC的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机 床控制要求的方法和手段。数控装置的 功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功 能，即必备功能；
选择功能——用户可根据实际要求选 择的功能。
1．对轴数的控制功能
控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴 数。 CNC的进给轴分类： 移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、 C）； 基本轴和附加轴（U、V、W）。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂， 编程也越困难。
7．刀具功能及工作台分度功能
刀具管理功能 ——实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。 刀具几何尺寸（半径和长度），供刀具补偿功 能使用； 刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时， CNC系统将提示用户更换刀具； CNC系统都具有刀具号（T）管理功能，用于标 识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
12．输入、输出和通信功能
通讯功能 —— CNC与外界进行信息和数据交换的功能。 RS232C接口，可传送零件加工程序， DNC接口，可实现直接数控， MAP(制造自动化协议)模块， 网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的 要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
利用CAM系统，可以在线完成和修 改零件的三维模型图设计，并可以 通过网络直接传给机床进行加工。
五、CNC的特点
1．具有比NC更高的柔性 2．具有良好的通用性 3．数控功能不断增强和扩展 4．可靠性越来越高 5．方便了系统的维修和使用 6．易于实现机电一体化
第二节 CNC的结构
一、CNC的硬件结构 CNC系统硬件的层次结构
10．字符和图形显示功能
人机对话功能 在CNC装置中这类功能有： 菜单结构操作界面；
零件加工程序的编辑环境；
系统和机床参数、状态、故障信息的显示、 查询或修改画面等。
11．自诊断功能
自诊断功能 —— CNC自动实现故障预报和故障定位 的功能。 开机自诊断； 在线自诊断； 离线自诊断； 远程通讯诊断。
系统软件
管理软件
程 序
显
诊
输
入
输 出
示
断
控制软件
刀速插位译 具度补置 补控运控 偿制算制码
三、CNC的工作过程
CNC单元
工作过程就是指在硬件的支持下，软件完成控制功能的过 程。
包括： 1．加工程序的输入
2．译码 3．刀具补偿
6．位置处理 7．Ｉ/Ｏ处理 8．显示
4．对进给速度进行处理 5．插补
8．辅助功能(M功能 )
辅助功能（M功能） —— 用于指令机床辅助操作的功 能。 如：主轴起停、主轴转向、切削 液的开关或刀库的起停等。
9．补偿功能
补偿功能 刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的 程序控制刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补 偿功能。 非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变 形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等， 采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实 施在线补偿。
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。它们二者是相 互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下， 由软件来实现部分或大部分数控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为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。
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
快速进给速度—— 一般为进给速度的最高速度，它 通过参数设定，用G00指令执行快速。
进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定 的进给速度。
6．主轴的转速功能
主轴功能 —— 数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 主轴定向控制——主轴周向定位于特定位置控制的功能。 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。
第一节 概 述
一、CNC数控机床 CNC是数控机床的核心。 CNC数控机床由以下几部分组成：加工
程序、输入/输出设备、CNC装置、可编 程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进 给驱动装置和机床。
CNC数控机床的组成框图
加工程序
C N
可编程 控制器
主轴驱 动装置
机
C
输入/输出 设备
装 置
进给驱 动装置
床
CNC数控机床的组成
计算机数控系统
机床I/O 电路和装置
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床 主进辅 运 动 机给 传 动 机助 控 制 机 构构构
二、CNC的组成
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、 速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部 件(各运动轴)的位移量、速度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。
9．诊断
四、CNC的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机 床控制要求的方法和手段。数控装置的 功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功 能，即必备功能；
选择功能——用户可根据实际要求选 择的功能。
1．对轴数的控制功能
控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴 数。 CNC的进给轴分类： 移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、 C）； 基本轴和附加轴（U、V、W）。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂， 编程也越困难。
7．刀具功能及工作台分度功能
刀具管理功能 ——实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。 刀具几何尺寸（半径和长度），供刀具补偿功 能使用； 刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时， CNC系统将提示用户更换刀具； CNC系统都具有刀具号（T）管理功能，用于标 识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
12．输入、输出和通信功能
通讯功能 —— CNC与外界进行信息和数据交换的功能。 RS232C接口，可传送零件加工程序， DNC接口，可实现直接数控， MAP(制造自动化协议)模块， 网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的 要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
利用CAM系统，可以在线完成和修 改零件的三维模型图设计，并可以 通过网络直接传给机床进行加工。
五、CNC的特点
1．具有比NC更高的柔性 2．具有良好的通用性 3．数控功能不断增强和扩展 4．可靠性越来越高 5．方便了系统的维修和使用 6．易于实现机电一体化
第二节 CNC的结构
一、CNC的硬件结构 CNC系统硬件的层次结构
10．字符和图形显示功能
人机对话功能 在CNC装置中这类功能有： 菜单结构操作界面；
零件加工程序的编辑环境；
系统和机床参数、状态、故障信息的显示、 查询或修改画面等。
11．自诊断功能
自诊断功能 —— CNC自动实现故障预报和故障定位 的功能。 开机自诊断； 在线自诊断； 离线自诊断； 远程通讯诊断。
系统软件
管理软件
程 序
显
诊
输
入
输 出
示
断
控制软件
刀速插位译 具度补置 补控运控 偿制算制码
三、CNC的工作过程
CNC单元
工作过程就是指在硬件的支持下，软件完成控制功能的过 程。
包括： 1．加工程序的输入
2．译码 3．刀具补偿
6．位置处理 7．Ｉ/Ｏ处理 8．显示
4．对进给速度进行处理 5．插补
8．辅助功能(M功能 )
辅助功能（M功能） —— 用于指令机床辅助操作的功 能。 如：主轴起停、主轴转向、切削 液的开关或刀库的起停等。
9．补偿功能
补偿功能 刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的 程序控制刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补 偿功能。 非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变 形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等， 采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实 施在线补偿。
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。它们二者是相 互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下， 由软件来实现部分或大部分数控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能