数控系统工作原理简介PPT(66张)
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第一章数控系统概述(数控原理与系统课件)
➢轮廓数控系统
这类数控系统能对两个以上机床坐标轴的移动速度和运动轨迹同时进 行连续相关的控制，能够进行各种斜线、圆弧、曲线的加工。
2020/7/27
1.1基本概念
2）按伺服系统分类 ➢开环数控系统
无检测反馈，信号流程单向，结构简单，成本较底，调试简单，精度 、速度受到限制，执行元件通常采用步进电机。
PLC
G、F等几何、 工艺信息
预处理
机床电气
插补运算
伺服控制 电机
检测 反馈
2020/7/27
1.3现代机械制造系统
1、 现代机械制造系统特点 Nhomakorabea刚性自动生
产线 柔性自动生
生
产线
产
柔性制造单
率
元
数控加工中
心 普通数控机
床
柔性
2020/7/27
1.3现代机械制造系统
1）计算机直接数控系统（DNC）
计算机直接数控系统就是使用一台通用计算机直接控制和管理一群数控 机床进行零件加工或装配的系统。早期的DNC系统，其中的数控机床 不再带有自己的数控装置，它们的插补和控制功能全部由中央计算机来 完成，这种方式可靠性不高，已被淘汰。现代的DNC系统中，各台数 控机床的数控装置全部保留，并与DNC系统的中央计算机组成计算机 网络，实现集中处理和分级控制，使系统具有生产管理、作业调度、工 况显示、监控和刀具寿命管理的能力，为FMS的发展提供了基础。因 此现代的DNC系统又被称为分布式数字控制系统。
➢普及型数控系统
这类数控系统通常采用16位的CPU，分辨率可达0.001mm，进给速 度达10~24m/min，联动轴数在4轴以下，具有平面线性图形显示功 能。
➢高级型数控系统
这类数控系统通常采用32位的CPU，分辨率高达0.0001mm，进给 速度可达100m/min，联动轴数在5轴以上，具有3维动态图形显示功 能。
这类数控系统能对两个以上机床坐标轴的移动速度和运动轨迹同时进 行连续相关的控制，能够进行各种斜线、圆弧、曲线的加工。
2020/7/27
1.1基本概念
2）按伺服系统分类 ➢开环数控系统
无检测反馈，信号流程单向，结构简单，成本较底，调试简单，精度 、速度受到限制，执行元件通常采用步进电机。
PLC
G、F等几何、 工艺信息
预处理
机床电气
插补运算
伺服控制 电机
检测 反馈
2020/7/27
1.3现代机械制造系统
1、 现代机械制造系统特点 Nhomakorabea刚性自动生
产线 柔性自动生
生
产线
产
柔性制造单
率
元
数控加工中
心 普通数控机
床
柔性
2020/7/27
1.3现代机械制造系统
1）计算机直接数控系统（DNC）
计算机直接数控系统就是使用一台通用计算机直接控制和管理一群数控 机床进行零件加工或装配的系统。早期的DNC系统，其中的数控机床 不再带有自己的数控装置，它们的插补和控制功能全部由中央计算机来 完成，这种方式可靠性不高，已被淘汰。现代的DNC系统中，各台数 控机床的数控装置全部保留，并与DNC系统的中央计算机组成计算机 网络，实现集中处理和分级控制，使系统具有生产管理、作业调度、工 况显示、监控和刀具寿命管理的能力，为FMS的发展提供了基础。因 此现代的DNC系统又被称为分布式数字控制系统。
➢普及型数控系统
这类数控系统通常采用16位的CPU，分辨率可达0.001mm，进给速 度达10~24m/min，联动轴数在4轴以下，具有平面线性图形显示功 能。
➢高级型数控系统
这类数控系统通常采用32位的CPU，分辨率高达0.0001mm，进给 速度可达100m/min，联动轴数在5轴以上，具有3维动态图形显示功 能。
第二章数控系统及工作原理_图文
char G0；
//以标志形式存放G指令。
char G1；
char M0；
//以标志形式存放M指令。
char M1；
char T；
//存放本段换刀的刀具号。
char D；
//存放刀具补偿的刀具半径值。
}；
以标志形式存放G指令示例
在系统软件中各程序间的数据交换方式一般都 是通过缓冲区进行的。该缓冲区由若干个数据结构 组成，当前程序段被解释完后便将该段的数据信息 送入缓冲区组中空闲的一个。后续程序（如刀补程 序）从该缓冲区组中获取程序信息进行工作。
• 6.位移与速度检测装置
• 位移检测装置：测量装置按各坐标轴方向安装在 机床的工作台或丝杠上，将机床工作台各坐标轴 的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，供数 控装置与指令值相比较产生误差信号，以控制机 床向消除该误差的方向移动。
• 速度检测装置：将进给速度反馈给进给伺服驱动 单元；将主轴转速反馈给主轴调速驱动单元。
• （7）I/O处理
• I/O处理是指CNC与机床之间电气信号的输入、输出处理 和控制（如换刀、主轴速度换挡、冷却等）。
• （8）显示
• 显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息 等。
• 有些CNC还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
• （9）诊断
• 联机诊断：是指CNC中的自诊断程序融合在各部分，随 时检查不正常的事件。
刀补处理的主要工作：
Y
• 根据G90/G91计算零件轮
廓的终点坐标值。
• 根据R和G41/42，计算本 段刀具中心轨迹的终点 （P’e/P〃e）坐标值。
• 根据本段与前段连接关 系，进行段间连接处理 。
Pe’ G41
《数控系统工作原理》课件
数控系统的编程方式和编程语言对机床加工过程起着重要作用。本节将介绍 数控系统的编程方式和常用编程语言，帮助您掌握数控编程技巧。
数控系统中的坐标系及其表示 方法
数控系统中的坐标系用于描述工件和刀具在空间中的位置关系。本节将介绍 数控系统中的坐标系概念和常用的表示方法。
数控系统中的运动控制方式
数控系统通过不同的运动控制方式实现机床的运动。本节将介绍数控系统中 常见的运动控制方式，包括点位控制、直线插补、圆弧插补等。
《数控系统工作原理》 PPT课件
数控系统是现代先进制造的核心技术之一。本课件将深入介绍数控系统的工 作原理、编程方式、运动控制方式等关键内容，帮助您全面理解和掌握数控 技术。
数控系统的定义和历史背景
数控系统是一种自动化的机械加工系统，可以实现高效、精确的工艺加工。 本节将介绍数控系统的定义、诞生背景和发展历程。
数控系统中的插补算法和轨迹控制
插补算法和轨迹控制在数控系统中起着关键作用，决定了机床的运动轨迹和加工质量。本节将介绍数控 系统中的插补算法和轨迹控制技术。
数控系统的结构和组成元素
数控系统由多个关键组成元素构成，如控制器、驱动器、编码器等。本节将 详细介绍数控系统的结构和各个组成元素的功能和作用。
数控系统的工作原理和基本概 念
数控系统通过计算机控制机床的运动，实现工件加工。本节将解析数控系统 的工作原理和相关基本概念，帮助您深入理解其核心机制。
数
数控系统中的坐标系及其表示 方法
数控系统中的坐标系用于描述工件和刀具在空间中的位置关系。本节将介绍 数控系统中的坐标系概念和常用的表示方法。
数控系统中的运动控制方式
数控系统通过不同的运动控制方式实现机床的运动。本节将介绍数控系统中 常见的运动控制方式，包括点位控制、直线插补、圆弧插补等。
《数控系统工作原理》 PPT课件
数控系统是现代先进制造的核心技术之一。本课件将深入介绍数控系统的工 作原理、编程方式、运动控制方式等关键内容，帮助您全面理解和掌握数控 技术。
数控系统的定义和历史背景
数控系统是一种自动化的机械加工系统，可以实现高效、精确的工艺加工。 本节将介绍数控系统的定义、诞生背景和发展历程。
数控系统中的插补算法和轨迹控制
插补算法和轨迹控制在数控系统中起着关键作用，决定了机床的运动轨迹和加工质量。本节将介绍数控 系统中的插补算法和轨迹控制技术。
数控系统的结构和组成元素
数控系统由多个关键组成元素构成，如控制器、驱动器、编码器等。本节将 详细介绍数控系统的结构和各个组成元素的功能和作用。
数控系统的工作原理和基本概 念
数控系统通过计算机控制机床的运动，实现工件加工。本节将解析数控系统 的工作原理和相关基本概念，帮助您深入理解其核心机制。
数
【优质】数控机床第章数控原理与系统PPT资料
（2）比较计算 ▪ 将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数 器以零开始进行加法计算，两者相比较，在计数值与给 定值相符时停止进给。 ▪ 位置计算与比较的软件控制流程如图5-8所示
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5-7 点位/直线切削控制系统的结构框图
▪ 点位/直线切 削控制系统 有较完善的 进给，主轴 转速、刀具 选择及辅助 技能的寄存 与控制。一 般采用液脉 冲马达或功 率步进电机 驱动完成。
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5-8 位置计算与比较的软件控制流程图
▪ 第一次判别 G90/G91，若为增 量方式，则为G91 方式的减法计数器 预置数。
▪ 第二次判断 G90/G91标志是为 区分绝对值方式和 增量方式，每走一 步运算一次，每次 都要判别是否需要 降速，以保证准确 定位。
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5.2 插补原理
数控机床第5章数控原理与 系统
▪ 一、数控系统的基本原理
▪ 数控技术(Numerical Control-NC)—是一种自动控制技术，是利用数字
化信号对控制对象加以控制的一种方法。
▪ 计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息， 经计算和处理后去控制机床的具体动作。
▪ 计算机数控技术的工作过程： ▪ （1） 输入 ▪ （2） 译码 ▪ （3） 数据处理 ▪ （4） 插补 ▪ （5） 伺服控制 ▪ （6） 管理程序
（位1置）计进算行与电➢比平较转从的化实功和现放方能大法角度去分，接口电路解决的问题有两类。 数从据而采 达样到插很➢补高用的1小进.段给单直速线度台来。逼机近床给定内轨迹部，各插补部输出件的之是下间一个的插信补周息期内交各换轴要问运动题的距离，不需要每走一步脉冲当量插补一次， 四图、5-2M2、是S内、➢装T型功2P能L.的C机的实C现床NC与框图机。 床之间或机床与计算机之间的信息交换问题。
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5-7 点位/直线切削控制系统的结构框图
▪ 点位/直线切 削控制系统 有较完善的 进给，主轴 转速、刀具 选择及辅助 技能的寄存 与控制。一 般采用液脉 冲马达或功 率步进电机 驱动完成。
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5-8 位置计算与比较的软件控制流程图
▪ 第一次判别 G90/G91，若为增 量方式，则为G91 方式的减法计数器 预置数。
▪ 第二次判断 G90/G91标志是为 区分绝对值方式和 增量方式，每走一 步运算一次，每次 都要判别是否需要 降速，以保证准确 定位。
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5.2 插补原理
数控机床第5章数控原理与 系统
▪ 一、数控系统的基本原理
▪ 数控技术(Numerical Control-NC)—是一种自动控制技术，是利用数字
化信号对控制对象加以控制的一种方法。
▪ 计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息， 经计算和处理后去控制机床的具体动作。
▪ 计算机数控技术的工作过程： ▪ （1） 输入 ▪ （2） 译码 ▪ （3） 数据处理 ▪ （4） 插补 ▪ （5） 伺服控制 ▪ （6） 管理程序
（位1置）计进算行与电➢比平较转从的化实功和现放方能大法角度去分，接口电路解决的问题有两类。 数从据而采 达样到插很➢补高用的1小进.段给单直速线度台来。逼机近床给定内轨迹部，各插补部输出件的之是下间一个的插信补周息期内交各换轴要问运动题的距离，不需要每走一步脉冲当量插补一次， 四图、5-2M2、是S内、➢装T型功2P能L.的C机的实C现床NC与框图机。 床之间或机床与计算机之间的信息交换问题。
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》课件 (2)
运动控制算法
它是指对机床各轴线控制规 律的制定与实现，包括各轴 线控制方式、加减速度的控 制方法、空间轨迹生成与运 行控制等方面。
反馈控制原理
数控系统通过电子线性误差 补偿和后置校正，可以大大 提高加工精度和稳定性，其 核心思想是提统的应用案例
数控机床
它是制造业中的一款重要设备， 涵盖数控加工中心、数控车床、 数控铣床和数控磨床等，可以 自动完成复杂零件的加工过程。
数控系统 PPT 课件
本课程将介绍数控系统的定义、应用、原理以及这一技术在制造业中的未来 趋势。通过掌握这些知识，您将更好地理解数控系统在工程设计中的作用和 优势。
数控系统的组成
控制器
它是数控系统的核心，是控制程 序运行和机床运动的关键装置， 通过和其它组成部分配合工作来 完成加工工艺的计算、控制与协 调。
运动控制系统
指的是数控系统中负责执行机床 各轴线运动、位置、速度、加减 速度等控制的电气和机械部件， 包括驱动系统和运动检测系统两 个方面。
人机界面
也称操作者界面，是指进行人机 交互的手段，包括数控装置的控 制键盘、显示屏及控制柜等。
数控系统的基本原理
数控编程
它是指把机床加工工艺要求， 按一定规则和格式译成一段 段数字化控制程序的过程。
人工智能的应用
数控系统的发展方向
例如，在工件架构和加工参数方 面带来的更先进、更高效的决策 支持，例如更好的工艺规划程度， 以及更多的自适应加工。
未来的数控系统将继续发挥数字 化工厂和制造产业的优势，为更 快、更好、更准确的生产提供支 持。
总结
数控系统是一种高科技技术，广泛应用于工业生产制造中，它具有高效、高精、高质、高稳定等优点。通过本 课程，学生可以全面了解数控系统相关知识，将有助于完善自身工程设计技能和成就。
《数控系统概述》课件
插补运算的精度和速度直接影响到加 工质量和效率，因此现代数控系统通 常采用高精度的插补算法和优化的计 算方法。
位置控制
位置控制是数控系统的核心功能之一，它负责将插补运算得到的坐标位置转换为机 床的实际运动。
位置控制需要具备高精度和高稳定性的特点，以确保加工质量和精度。
现代数控系统通常采用闭环或半闭环控制方式，通过反馈装置检测机床的实际位置 ，并与目标位置进行比较，实现精确的位置控制。
数控系统的未来发展
未来数控系统将朝着智能化、网络化、复合化、柔性化等方向发展 ，进一步提高加工精度和效率。
数控系统的应用领域
01
02
03
04
机床制造
数控系统广泛应用于机床制造 领域，能够实现高精度、高效
化的加工。ห้องสมุดไป่ตู้
航空航天
数控系统在航空航天领域中用 于制造飞机零部件和发动机等
高精度零件。
汽车制造
数控系统在汽车制造领域中用 于生产汽车零部件，提高生产
常见的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
辅助装置
辅助装置是指数控系统中的一些辅助功能部件，如冷却系 统、排屑装置、防护装置等。
辅助装置是数控系统中不可或缺的部分，能够提高机床的 加工性能和安全性。
03
数控系统的功能
数控编程
数控编程是数控系统的重要功能之一，它允许用户根据加工需求，使用 编程语言（如G代码）编写加工程序，控制机床的运动轨迹和加工过程。
高可靠性
总结词
高可靠性是数控系统未来发展的另一个重要方向，能够保证数控系统的稳定性和持久性。
详细描述
高可靠性数控系统需要具备强大的故障诊断和预防功能，能够在出现故障时及时诊断并修复，减少停 机时间。此外，高可靠性数控系统还需要采用高质量的硬件和软件，确保系统的稳定性和持久性。
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。
数控机床的工作原理ppt-78页
•
例4-1 插补直线OA，A（5，3）
序 偏差判别 进给方向 号
0
1
F0,0＝0
+X
2
F1,0＝-3<0
+Y
3
F1,1＝2>0
+X
4
F2,1＝-1<0
+Y
5
F2,2＝4>0
+X
6
F3,2＝1>0
+X
7
F4,2＝-2<0
+Y
8
F4,3＝3>0
+X
偏差计算
F0,0＝0,Xe=5,Ye=3 F1,0＝F0,0－Ye＝-3 F1,1＝F1,0＋Xe＝2 F2,1＝F1,1－Ye＝-1 F2,2＝F2,1＋Xe＝4 F3,2＝F2,2－Ye＝1 F4,2＝F3,2－Ye＝-2 F4,3＝F4,0＋Xe＝3 F5,3＝F4,3－Ye＝0
F0,0＝0
－X
F1,0＝F0,0－|Ye|＝ -3
n=1
2
F1,0＝-3<0
+Y
F1,1＝F1,0＋|Xe|＝1
n=1+1=2<N
3
F1,1＝1>0
－X
F2,1＝F1,1－|Ye|＝-2
n=2+1=3<N
4
F2,1＝-2<0
+Y
F2,2＝F2,1＋|Xe|＝2
n=3+1=4<N
5
F2,2＝2>0
－X
1
F0,0＝0
+X
F1,0＝F0,0－Ye＝-5
n=1
2
F1,0＝-5<0
数控系统概述PPT课件( 29页)
电源模块 主轴模块 伺服模块 机床I/O模块
项目一 数控系统概述
4.Fanuc 0i-C数控系统的部件连接
项目一 数控系统概述
三、数控系统的主要工作过程
轨迹插补、位置控制 程序输入 - 加工信息预处理 - 开关量控制
状态监控
数据输入
内部
外部
程序编辑器 磁盘、计算机通信
M: 电动机 W: 位置传感器
二、插补演示
1. 直线逐点比较插补法
项目一 数控系统概述
2. 圆弧逐点比较插补法
撰责主电制稿任子编作编教：辑师…：………（以姓氏为序）
谢谢观看！
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
数据采样插补方式速度处理 Δ L = K•F•Ts /（60×1000）mm Δ L：一个插补周期对应的进给位移 mm； K：速度倍率； F：编程时对应的进给速度 mm/min ； Ts：插补周期 ms。
项目一 数控系统概述
2.加/减速控制
前加减速和后加减速
加减速特性曲线
线性加/减速 指数加/减.数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、 驱动装置、机床电器逻辑控制装置四部组成， 机床本体为被控对象。
输入/ 输出 装置
驱动控
制装置
数控
机
装置
床
机床电器逻
辑 控制装置
项目一 数控系统概述
2.计算机数控系统的组成 采用计算机数控装置的数控系统称为CNC。 现代数控系统采用PLC。
项目一 数控系统概述
4.Fanuc 0i-C数控系统的部件连接
项目一 数控系统概述
三、数控系统的主要工作过程
轨迹插补、位置控制 程序输入 - 加工信息预处理 - 开关量控制
状态监控
数据输入
内部
外部
程序编辑器 磁盘、计算机通信
M: 电动机 W: 位置传感器
二、插补演示
1. 直线逐点比较插补法
项目一 数控系统概述
2. 圆弧逐点比较插补法
撰责主电制稿任子编作编教：辑师…：………（以姓氏为序）
谢谢观看！
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
数据采样插补方式速度处理 Δ L = K•F•Ts /（60×1000）mm Δ L：一个插补周期对应的进给位移 mm； K：速度倍率； F：编程时对应的进给速度 mm/min ； Ts：插补周期 ms。
项目一 数控系统概述
2.加/减速控制
前加减速和后加减速
加减速特性曲线
线性加/减速 指数加/减.数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、 驱动装置、机床电器逻辑控制装置四部组成， 机床本体为被控对象。
输入/ 输出 装置
驱动控
制装置
数控
机
装置
床
机床电器逻
辑 控制装置
项目一 数控系统概述
2.计算机数控系统的组成 采用计算机数控装置的数控系统称为CNC。 现代数控系统采用PLC。
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通信功能
无
DNC接口
MAP接口
§2 硬件数控系统
机床数控系统轮廓控制的主要问题，是怎样控制刀 具或工件的运动轨迹。一般情况是已知运动轨迹的 起点坐标、终点坐标、曲线类型和走向，由数控系 统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、 补上”运动轨迹各个中间点的坐标，这个过程称为 “插补”（Interpolation）。插补结果是输出运动轨 迹的中间点坐标值，常用的插补计算方法有：逐点 比较法和数字积分法。
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
偏差计算 计算出刀具进给后在新位置上的偏差 值，为下一插补循环做好准备
偏差判别 进给
偏差计算 终点判别
终点判别 判断刀具是否到达曲线的终点。若到达终点， 则插补工作结束；若未到达，则返回到节拍 1继续插补
•直线插补（linear interpolation）
① 偏差函数
Y
OA是要加工的直线。起点坐标O为坐 标原点，终点A坐标为(Xe,Ye)。点P ( Xi,Yi ) 为任一加工点（刀具），若P点正好在
它的输入、插补运算和控制功能，都由专用的固定组 合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其组合逻辑电 路不同。改变或增减控制、运算功能时，需 改变硬件
计算电机路数。控通系用统性（、灵CN活C性）差（，软制线造周）期长，成本高
它的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用 的大规模集成电路制成，数控机床的主要功能由系统软 件来实现，不同功能的机床系统软件不同。修改或增减 系统功能时，不需变动硬件电路，只需改变系统软件。 有较高灵活性，利于缩短制造周期，降低成本
1. 逐点比较插补法(point-by-point relative method)
基本原理：每走一步都要将加工点的瞬时坐标与规定的图形轨迹相比较 判断一下偏差，然后决定下一步的走向，如果加工点走到图形外面去了， 那么下一步就往图形里面走；如加工点在图形里面，则下一步就向图形 外面走，以缩小差距。这样就能得到一个非常接近规定图形的轨迹。
高档
分类界限 按功能水平分类
中档
低档
项目
低档
中档
高档
分辨率
10 m
1 m
0.1 m
进给速度 8-15m/min 15-24m/min 15-100m/min
联动轴数 2～3轴
2～4轴或3～5轴以上
主CPU
8位
16位、32位、64位
伺服系统 步进电机开环 直流及交流闭环伺服系统
内装PC
无
有
显示功能 数码管 有字符图形、人机对话、自诊断
图中AB是需要插补的曲线，用逐点比较法 插补前先要根据AB的形状构造一个函数 Y
F=F（x,y）
x,y为刀具的坐标
函数F的正负必须反映出刀具与曲线的相对 位置关系，设这种关系为
F(x,y)>0
刀具在曲线上方
P1
P2 B
A
P0(x,y)
F(x,y)=0
刀具在曲线上
O
X
F(x,y)<0
刀具在曲线下方
由于F(x,y)反映了刀具偏离曲线的情况，称之为偏差函数
设某时刻刀具运动到P（Xi ,Yi）偏差函数为Fi，则 Fi XeYiXiYe F的数值称为该点的“偏差值”
综上所述，在直线插补中，偏差函数与刀具位置的关系是
F>0
刀具在直线上方
Y
F=0
刀具在直线上
F<0
刀具在直线下方
F >0
A( Xe,Ye)
② 进给方向与偏差判别
P ( Xi ,Yi )
若点P在直线上或上方（F≥0）应向+X方 向发一脉冲，使机床刀具向+X方向前进 一步，以接近该直线；
直线控制系统（Line Motion Control System）
特点:除了控制点与点之间的准确定位外, 还要保证刀具在被控 制的两点之间的运动轨迹是一条直线，且在运动过程中，刀具 按给定的进给速度进行切削。如:车床、铣床、磨床
轮廓控制系统（Contouring Control System）
特点:能同时对两个或两个以上坐标方向的联动进行连续控制, 不仅要控制起点、终点坐标的准确性,而且对每瞬时的位移和 速度进行严格的不间断的控制,具有这种控制系统的数控机床 可以加工曲线和曲面.如:具有两坐标或两坐标以上联动的数控 铣床、车床、磨床和加工中心。
O
F <0 X
当点P在直线下方时(F＜0)，刀具向 +Y 方向前进一步。
Y P1(xi, yi ) A
Y
P2(xi, yi1) A
P2(xi1,yi1)
P1(xi, yi)
O
X
O
X
新加工点的偏差可用前一点的偏差递推出来：
F >0
A( Xe,Ye)
直线OA上时，下式成立 Yi Ye
P ( Xi ,Yi )
Xi X e
即
X eYi X iYe 0
若加工点P 在直线OA上方，则 Yi Ye
O
F <0 X
Xi X e
即 X eYi X iYe 0
若加工点P 在直线OA下方，则 即
Yi Ye Xi X e X eYi X iYe 0
逐点比较法的程序流程如图。一个插补循环由偏差判别、进 给、偏差计算和终点判别四个工作节拍组成。各节拍功能：
偏差判别
判别偏差函数的正负，以确定刀具相对于所 加工曲线的位置 进给
根据上一节拍的判断结果确定刀具的进给方向。若 偏差函数F(x,y)小于零，说明刀具在曲线下方（P0 点）。请回答，为了让刀具向曲线靠近并朝曲线的 终点运动，刀具应沿X轴或Y轴走一步？若偏差函 数大于零呢？等于零？
版
权
所
有
，
不
得
复
数控技术概论及加工编程(2)
制
制作: 尹洋 机械工程与自动化学院
第二章 数控系统工作原理
§1 概 述 §2 硬件数控系统 §3 计算机数控系统
§4 CNC系统的软件插补 §5 CNC系统的刀具补偿和加减速控制
§1 概 述
1. 机床数控系统的技ຫໍສະໝຸດ 发展2. 机床数控系统的分类
按所用数控装置的构成方式 硬线数控系统（NC）