数控系统基本原理
数控系统工作原理
数控系统工作原理
数控系统是一种通过计算机程序来控制机床运动的自动化设备。
它能够精确地控制机床的运动，实现复杂的加工操作。
数控系统的工作原理是将加工工艺的要求通过计算机编程转换成数学模型和控制命令，然后将这些命令传输给数控系统的主机。
主机根据接收到的控制命令，将其转化为相应的电信号，通过伺服驱动系统将电信号转换为适合机床执行的运动信号。
数控系统主机通过数学运算和逻辑控制，根据加工工艺要求来判断机床的运动轨迹，然后控制伺服驱动系统将机床的坐标轴移动到相应的位置。
在机床运动的过程中，数控系统主机会不断接收反馈信号，通过与目标位置进行比较，实时调整控制命令，使机床保持在预定的运动轨迹上。
在数控系统中，还需要进行坐标转换、速度控制、插补计算等操作，以使机床能够按照工艺要求进行精确的加工。
数控系统还可以实现自动工件换刀、自动测量、自动修正等功能，提高了加工的自动化程度和加工精度。
总之，数控系统通过计算机编程和控制命令，实现对机床运动的精确控制，使得机床能够按照预定的轨迹进行加工操作，提高了加工效率和精度。
数控的基本原理及方法
数控的基本原理及方法数控(Controlled Numerical Control, CNC)是一种机器控制技术，利用计算机控制数控系统，通过数学模型来操控数控机床实现加工操作。
数控的基本原理和方法主要包括数学模型的建立、实时路径规划、指令转换、执行控制和反馈控制等。
数控的基本原理是通过计算机对工件进行三维建模，并将模型转化为机床能够理解的数学模型。
这个数学模型通常是三维坐标系下的坐标点、线和圆弧等几何元素的集合，描述了工件的几何特征和加工要求。
实时路径规划是数控的核心技术之一。
通过对数学模型进行分析和计算，确定工件在加工过程中各个切削点的位置，实现刀具轨迹的规划。
实时路径规划主要包括直线插补和圆弧插补两种方式。
直线插补是沿直线路径进行插补，圆弧插补则是按照圆弧路径进行插补。
指令转换是将路径规划结果转化为机床能够执行的指令。
通过将刀具的插补轨迹转化为数控机床的控制指令，包括刀具移动的起始位置、方向和速度等信息，实现对机床的控制。
指令转换通常包括编程语言的解析和二进制指令的生成两个步骤。
执行控制是将指令发送给数控机床，并控制机床按照指令进行加工操作。
数控机床通过执行控制系统接收并执行指令，将刀具按照路径规划的结果进行移动和切削操作。
执行控制还包括对加工过程中的各个参数进行实时监测和调整，确保加工质量和稳定性。
反馈控制是指控制系统对机床加工过程中的各个参数进行实时监测和反馈。
通过传感器对机床的位置、速度、力和温度等参数进行监测，并将监测结果反馈给控制系统进行实时调整。
这样可以确保加工过程中的精度、质量和安全。
数控的方法包括手动编程、自动编程和联机编程三种方式。
手动编程是将工件的几何图形和加工要求通过数控编程语言手动输入到计算机中，利用计算机软件自动生成数控机床可执行的刀具轨迹。
自动编程是通过计算机辅助设计(CAD)软件进行自动建模，然后由计算机自动生成数控程序。
联机编程是将计算机与数控机床进行联机连接，直接通过计算机对机床进行编程和控制。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
数控车床工作原理
数控车床工作原理
数控车床工作原理是通过将加工工件和刀具固定在主轴上，由计算机控制系统发出指令，控制主轴的移动和工具的运动，从而实现对工件的精确加工。
其基本工作原理如下：
1. 轴向控制：数控车床的主轴可以沿着工件的轴向进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制主轴的移动距离和方向。
2. 径向控制：数控车床的刀具可以在主轴的径向方向上进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制刀具的径向位置和移动速度。
3. 同步控制：数控车床的主轴和刀具的运动需要进行同步控制，以确保对工件的精确加工。
计算机控制系统会根据加工要求，精确计算主轴和刀具的运动速度和位置，以实现加工精度的要求。
4. 加工参数控制：数控车床的加工参数，包括进给速度、主轴转速、刀具切入切出位置等，都是通过计算机控制系统进行设定和调整的。
根据工件的材料、形状和加工要求，可以调整这些参数，以实现不同类型的加工。
5. 编程控制：数控车床需要根据加工要求进行编程，编程可以通过手动输入指令、编写加工脚本或使用CAD（计算机辅助
设计）软件等方式完成。
编程是数控车床操作的核心部分，它决定了加工过程中的各种参数和运动。
总之，数控车床工作原理是通过计算机控制系统对主轴和刀具的运动进行精确定位和控制，以达到对工件的精确加工要求。
这种工作方式使得加工过程更加高效、准确，并能够满足不同类型工件的加工需求。
数控 系统基本原理与结构
（4）正是由于只有一个微处理机集中控制，其功能将受微处理机字长、数据 宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
多微处理机（紧耦合、松耦合）的结构特点：
1）性能价格比高。
2）采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性。
3）可靠性高。
4）硬件易于组织规模生产。
多微处理机CNC装置的典型结构
输出至机床的
控制信号图2-18 双端口存储器结构框图
CRT （CPU2）
插补 （CPU3）
轴控制 （CPU4）
图2-19 多微处理机共享存储器结构框图
2.3.2 PC-based数控系统的硬件构成
1. PC-based数控系统的体系结构主要有以下3种形式 （1）专用数控加PC前端的复合式结构
串口
并口
模块 （CPU）
系统总线
操作面板 显示模块
CNC插补 模块
（CPU）
PC功能 模块
（CPU）
位置控制 模块
（CPU）
主轴控制 模块
图2-17 多微处理机共享总线结构框图
1）共享存储器结构
中断 控制
仲裁逻 辑控制
端口1 RAM
地址和数据多 路转换器
从机床来的 控制信号
I/O(CPU1) 共享存储器
端口2
第二章 数控系统基本原理与结构
2.3 计算机数控系统硬件结构
2.3.1 CNC系统的定义与结构
CNC系统: 是用一个存储程序的计算机，按照存储在 计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置 的一部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接 口。
CNC控制器
指令 输入
计算机 (CNC软件)
硬件电路 (CNC硬件)
FANUC数控系统的工作原理
FANUC数控系统的工作原理FANUC数控系统是一种广泛应用于机床领域的自动化控制系统，它的工作原理基于计算机技术和电子控制技术的结合。
它通过精确的控制机床的运动，实现对工件的加工和加工过程的自动化控制。
本文将从数控系统的基本组成、工作原理和应用领域等方面进行介绍。
一、基本组成FANUC数控系统的基本组成包括数控装置、数控伺服系统和执行系统。
数控装置是整个系统的核心部分，它由数控主机和操作面板组成。
数控主机负责解析和执行加工程序，并控制伺服系统和执行系统的运动。
操作面板则提供了人机交互的界面，操作人员通过它来输入加工程序和控制机床的运动。
数控伺服系统是控制机床运动的关键部分，它由伺服电机、编码器和伺服放大器等组成。
伺服电机负责驱动机床的各个轴向运动，编码器用于反馈运动信息，伺服放大器则负责控制伺服电机的运动。
执行系统主要包括机床的各个运动轴和刀具系统，它们负责实际的加工操作。
二、工作原理FANUC数控系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，操作人员通过操作面板输入加工程序，包括加工路径、工艺参数等信息。
然后，数控主机根据加工程序生成一系列控制指令，通过通信接口发送给数控伺服系统。
数控伺服系统接收到控制指令后，根据编码器的反馈信息，通过控制伺服电机的转动来控制机床的运动。
同时，执行系统根据伺服系统的控制信号，控制机床的刀具进行加工操作。
整个过程中，数控主机不断地从编码器获取反馈信息，并进行实时的控制调整，以保证机床的精确运动和加工质量。
三、应用领域FANUC数控系统广泛应用于各种机床中，包括车床、铣床、钻床等。
它在制造业中发挥着重要的作用，能够实现高精度、高效率的加工操作。
例如，在汽车制造业中，FANUC数控系统可以控制机床完成车削、铣削、钻孔等多种工艺，实现零件的精确加工。
在航空航天领域，FANUC数控系统可以应用于制造飞机的结构件和发动机零部件，确保其精度和质量。
FANUC数控系统还广泛应用于其他工业领域，如电子、电器、模具等。
数控系统原理图
数控系统原理图
数控系统原理图示如下：
[图 1]
该系统由主控制器、执行机构、传感器和输入设备等部分组成。
主控制器负责接收输入设备传来的指令，并根据设定的程序进行运算和控制。
执行机构则根据主控制器发出的信号，完成相应的运动和加工操作。
主控制器中包含算法处理单元、存储器和接口控制矩阵等部分。
算法处理单元负责根据输入指令和存储器中的程序，进行运算并生成控制信号。
存储器用于存储各类程序和数据，以供算法处理单元使用。
接口控制矩阵则负责将算法处理单元生成的信号转化为执行机构能够理解的形式。
执行机构主要包括主轴、刀具和工件夹持装置等。
主轴负责传动刀具进行加工操作，刀具则完成具体的切削或加工动作，工件夹持装置则固定工件，保证加工的稳定性和精度。
传感器用于检测执行机构的运动状态和加工过程中的参数，并将检测到的信号反馈给主控制器。
主控制器根据传感器反馈的信息，可以实时调整和控制执行机构的运动，保证加工的准确性和质量。
输入设备用于操作和输入加工程序。
例如数字显示屏、键盘和鼠标等。
用户可以通过输入设备选择程序、设定加工参数和操作方式等。
以上是数控系统的原理图说明。
数控加工的基本原理
数控加工的基本原理
数控加工，又称为计算机数控加工（Computer Numerical Control，CNC），是利用计算机控制系统对机床进行程序化控制，实现高精度、高效率的加工方法。
它的基本原理如下：
1. 数控编程：首先，制定加工零件的加工程序，并将其编写成数控程序。
数控程序是一系列指令，用来告诉机床如何进行加工。
2. 数控系统：将编写好的数控程序输入到数控系统中。
数控系统通常由计算机、数控装置和操作面板等组成。
计算机接收数控程序并解析指令，然后通过数控装置将指令转换成电信号发送给机床。
3. 机床操作：机床按照接收到的指令进行相应的动作。
数控系统会控制机床的主轴、进给轴和辅助轴的运动，以实现零件的加工。
4. 反馈控制：在加工过程中，数控系统会不断监测机床的运动状态，并收集反馈信号。
如果出现偏差，数控系统会及时调整控制指令，使机床能够按照预定的加工程序正常运行。
5. 加工完成：当机床按照加工程序完成加工任务后，数控系统会发送相应的信号，提醒操作员取出加工好的零件，并进行后续工艺处理。
通过数控加工，可以实现对各种材料的加工，如金属、塑料、
木材等。
它具有高精度、高效率、重复性好的特点，不仅提高了加工质量，还节省了人力成本和时间。
因此，数控加工在现代制造业中得到广泛应用。
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教案
章节
课题
§3.1数控系统基本原理
课型新课课时 2 教具学具
电教设施
无
教学目标
知识
教学点
1、数控系统的结构。
2、国内外数控系统介绍。
3、常用数控系统介绍。
能力
培养点
1、增强对理性知识的学习。
2、培养学生严谨的工作和学习作风。
德育
渗透点
热爱本职工作，爱护精密设备与元器件。
教
学重点难点重点常用数控系统介绍难点数控系统的结构
学法引导1、讨论法（积极参与，总结规律）
2、引导法（举一反三）
3、比较法（区别异同，增加记忆）
4、归纳法
5、讲授法
教学内容
更新、补
充、删节
无
参考资料《数控原理》、《数控技术》、《先进制造技术》等课后体会
教与学互动设计
教师活动内容学生活动内容时间 导入新课
下面我们来复习以下上节课所学的内容：
1、脉冲当量和插补的概念分别是什么？
2、脉冲当量的计算公式？
3、插补的分类有哪些？
讲授新课
一、数控系统的结构
✧主要采用讲解法和讨论法，让学生积极参与讨论。
1、硬件结构
2、软件组成
二、国内外数控系统介绍
1、国内外数控系统介绍
2、国内外数控系统介绍
三、常用数控系统介绍
1、华中世纪星数控系统
2、FANUC数控系统
3、SIEMENS数控系统
课堂总结
1、数控系统的结构；
2、国内外数控系统介绍；
3、常用数控系统介绍。
通过用提问的方式
检测学生掌握情
况，调动学生积极
性，使其引导到课
堂上来
要求学生认真作好
记录
5分
10
分
30
分
40
分
5分。