计算机数控装置概述.pptx
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计算机数控装置概述
（1）CNC管理模 块
系统初始化、中断管理、总 线裁决、系统出错识别和处理、 系统软、硬件诊断等。
（2）CNC插补模块
译码、刀具半径补偿、 坐标位移量计算和进给速度处 理等预处理，插补运算。
（2）设置恒定线速度 刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 为了提高加工工件的表面质量.
（3）主轴准停 主轴周向定位于特定位置控制的功能。---换刀
7、辅助功能(M)
主要用于指定主轴的正、反转 、停止、冷却液的打开或关闭，换 刀等动作。
8、刀具功能 T
用来选择刀具并且指定有效刀 具的几何参数的地址。
设备层
显示设备
其他设备
计算机系统 输入/出设备
接
口
人机控制 运动控制
PMC 其他I/O
机床 机器人 测量机 ...
计算机基本系统：
CPU
EPROM或 E2PROM
RAM
输入/输出接口
主轴控制 通信接口
MDI接口
PLC接口 CRT
或液晶显示接口 位置控制
纸带阅读机接口
2、CNC装置的软件框图
CNC装置系统软件
集成的要求。
12、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。
13、人机对话编程功能
➢ 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。
第二节 CNC装置的硬件结构
9、补偿功能
刀具长度及半径补偿； 丝杆的螺距误差和反向间隙误差
的补偿； 可以在加工前输入到机床的存储
单元里,
10、字符图形显示功能
合工大数控技术计算机数控装置课件
01
数控技术概述
数控技术的定义与特点
数控技术的定义
数控技术是一种利用数字化信息对机械加工过程进行控制的技术。它通过计算 机编程和数控装置来实现对机床的精确控制，从而实现复杂零件的高效加工。
数控技术的特点
数控技术具有高精度、高效率、高柔性等特点。它能够实现复杂零件的快速加 工，提高生产效率和产品质量，并且能够适应不同生产需求，实现柔性制造。
04
合工大数控技术计算机数控装置 的软件系 统
系统软件
系统软件是计算机数控装置的核心， 负责管理计算机数控装置的硬件资源， 提供操作界面和编程接口，实现计算 机数控装置的基本功能。
系统软件需要具备高效、稳定、安全 和可靠的特点，以确保计算机数控装 置的正常运行和生产过程的稳定性。
应用软件
应用软件是针对特定行业或特定加工需求的软件，可以扩展计算机数控装置的功 能，提高加工效率和精度。
数控机床的控制
1
数控机床的控制也是计算机数控装置的一个重要 应用，通过计算机数控装置，可以实现数控机床 的精确控制和自动化加工。
2
计算机数控装置可以通过输入加工工艺参数、刀 具参数等，自动生成加工程序，实现对数控机床 的自动化控制。
3
数控机床的控制还包括对加工过程的监控和检测， 例如对刀具位置、加工精度等进行实时监测和调 整。
输入输出接口通常采用标准化的接口协议和规范，以保证与各种设备的兼容性和互 操作性。
伺服驱动系统
伺服驱动系统是计算机数控装置 的重要组成部分，负责驱动数控 机床的各个轴进行精确的运动。
它通常由伺服电机、减速器、轴 承等组成，通过接收主控单元发 出的指令，实现各个轴的精确位
置控制和速度控制。
伺服驱动系统的性能直接影响着 数控机床的加工精度和加工效率。
数控技术第5章计算机数控装置
位置反馈
它使用位置反馈机制来验证机床的实际位置，确保加工精度和准确性。
故障诊断与监控
监控功能
计算机数控装置具有监控功能，可以实时跟踪机床的状态、温度、压力和速度等参数。
故障诊断
当出现异常情况或故障时，计算机数控装置能够自动诊断问题并提供解决方案或向操作员发出警报。
04 计算机数控装置的应用
数控机床的控制
产品质量。
计算机数控装置还可以实现加工 过程的自动化和智能化，提高生
产效率和降低制造成本。
05 计算机数控装置的发展趋 势与挑战
技术创新与升级
01 02
高速高精度控制技术
随着制造业对加工精度和效率的要求不断提高，计算机数控装置正朝着 高速高精度的方向发展，采用更先进的算法和控制系统，提高加工过程 的动态特性和控制精度。
计算机数控装置还可以实现加工过程 的监控和管理，确保产品质量和安全 性。
计算机数控装置能够控制航空航天零 件的加工过程，实现复杂曲面的加工 和精确的尺寸控制。
汽车制造领域
汽车制造领域是计算机数控装置 的重要应用领域之一，通过计算 机数控装置，可以实现汽车零部
件的高效加工。
计算机数控装置能够控制汽车零 部件的加工过程，实现复杂形状 和结构的加工，提高加工效率和
特点
高精度、高效率、高可靠性、可编程 性、易于实现复杂加工。
工作原理
数据处理
插补运算
伺服控制
CNC装置接收来自加工程 序的加工数据，进行译码
、刀具补偿等处理。
根据加工数据和刀具参数 ，进行插补运算，生成机 床各坐标轴的位移量。
将位移量转换为脉冲信号 ，通过伺服系统驱动机床
各坐标轴精确移动。
反馈控制
数控机床是计算机数控装置的主要应用领域之一，通过计算机数控装置，可以实现 高精度、高效率的机床加工。
它使用位置反馈机制来验证机床的实际位置，确保加工精度和准确性。
故障诊断与监控
监控功能
计算机数控装置具有监控功能，可以实时跟踪机床的状态、温度、压力和速度等参数。
故障诊断
当出现异常情况或故障时，计算机数控装置能够自动诊断问题并提供解决方案或向操作员发出警报。
04 计算机数控装置的应用
数控机床的控制
产品质量。
计算机数控装置还可以实现加工 过程的自动化和智能化，提高生
产效率和降低制造成本。
05 计算机数控装置的发展趋 势与挑战
技术创新与升级
01 02
高速高精度控制技术
随着制造业对加工精度和效率的要求不断提高，计算机数控装置正朝着 高速高精度的方向发展，采用更先进的算法和控制系统，提高加工过程 的动态特性和控制精度。
计算机数控装置还可以实现加工过程 的监控和管理，确保产品质量和安全 性。
计算机数控装置能够控制航空航天零 件的加工过程，实现复杂曲面的加工 和精确的尺寸控制。
汽车制造领域
汽车制造领域是计算机数控装置 的重要应用领域之一，通过计算 机数控装置，可以实现汽车零部
件的高效加工。
计算机数控装置能够控制汽车零 部件的加工过程，实现复杂形状 和结构的加工，提高加工效率和
特点
高精度、高效率、高可靠性、可编程 性、易于实现复杂加工。
工作原理
数据处理
插补运算
伺服控制
CNC装置接收来自加工程 序的加工数据，进行译码
、刀具补偿等处理。
根据加工数据和刀具参数 ，进行插补运算，生成机 床各坐标轴的位移量。
将位移量转换为脉冲信号 ，通过伺服系统驱动机床
各坐标轴精确移动。
反馈控制
数控机床是计算机数控装置的主要应用领域之一，通过计算机数控装置，可以实现 高精度、高效率的机床加工。
12计算机数控系统 34页PPT文档
17
流水处理技术的涵义
流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大 的任务分成若干个子任务(V 任务的分法与资源重复的多
S
少有关)，这些小任务是彼此关系的，然后按一定的顺 序安排每个资源执行一个任务，就象在一条生产线上分 不同工序加工零件的流水作业一样。
18
空 间
空
输输输
间
出出出
输
输
出
出V
计算机数控系统
1
一、 CNC系统的组成
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。
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。
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
21
1、 CNC系统的外部硬件构成
从CNC系统的外部硬件构成上看，一般可以分 为键盘、显示器、主机单元、控制单元和功率模块 几个部分。
5
4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲 线的已知起点和终点之 间进行“数据点的密化工作”。
5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的 理论位置与实际反馈位 置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。
6）PLC处理：处理CNC装置与机床之间的信息。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误
流水处理技术的涵义
流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大 的任务分成若干个子任务(V 任务的分法与资源重复的多
S
少有关)，这些小任务是彼此关系的，然后按一定的顺 序安排每个资源执行一个任务，就象在一条生产线上分 不同工序加工零件的流水作业一样。
18
空 间
空
输输输
间
出出出
输
输
出
出V
计算机数控系统
1
一、 CNC系统的组成
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。
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。
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
21
1、 CNC系统的外部硬件构成
从CNC系统的外部硬件构成上看，一般可以分 为键盘、显示器、主机单元、控制单元和功率模块 几个部分。
5
4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲 线的已知起点和终点之 间进行“数据点的密化工作”。
5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的 理论位置与实际反馈位 置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。
6）PLC处理：处理CNC装置与机床之间的信息。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误
计算机数控装置(CNC)
控 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给
装
置
定的进给速度。
(CNC)
20
上午12时40分
数 第一节 概 述
控
技 术
5. 主轴功能
——主轴切削速度、周向位置控制功能。
第 主轴转速——主轴转速的控制功能，单位：r/min。
三
章 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速
计
的控制功能。单位：（m/min）
上午12时40分
第 插补功能：二次曲线、样条、空间曲面等插补 三 章 补偿功能：运动精度、随机误差补偿、非线性误
计
差补偿等
算 机 数
人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人 机对话窗口
控 装
编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。
置
(CNC)
12
数 第一节 概 述
控 技
术 3. 可靠性高
置
(CNC)
19
数 第一节 概 述
控 技
术 4. 进给功能
上午12时40分
—— 进给速度的控制功能。
第
三 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单
章
位为mm/min（inch/min）。
计 算
同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同
机
步，单位为 mm/r （inch/min） 。
数
章
计
已在第二章介绍。
算
机
数
控
装
置
(CNC)
18
数 第一节 概 述
控 技
术 3. 插补功能和固定循环功能
上午12时40分
第 三
—— 插补功能 数控系统实现零件轮廓(平
数控技术计算机数控装置
管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种 第
三
NC功能。
章
计 主从结构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对系统的
算
资源有控制和使用权其它带CPU的功能部件，只能接受
机 数
主CPU的控制命令或数据，或向主CPU发出请求信息以
控 装
获得所需的数据。即它是处于以从属地位的，故称之
置
为主从结构。
2019/11/5
1. 控制功能
CNC能控制和能联动控制的进给轴数
第 三
CNC的进给轴分类：
章
移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）
计
算 机
基本轴和附加轴（U、V、W）
数 控
联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编
装
程也越困难
置
18
§3.1.4 CNC装置的功能
1. 准备功能（G功能）
数
控
网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集
装 置
成的要求
28
§3.2 CNC装置的硬件结构
2019/11/5
1. 主要内容
了解CNC装置的硬件结构（单机和多机）
第 三
了解CNC装置中各个模块及其功能（主板和
章
总线、显卡、输入输出模块、存储模块、
计
设备辅助接口模块、位置控制模块
算 机
装 置
自诊断功能，可迅速实现故障准确定位
15
§3.1.3 CNC装置的优点
2019/11/5
5. 易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，
第 三
硬件数量减少；电子元件的集成度越来越
章
计算机数控装置(CNC)
章
模块化的结构，对设计和开发者而言，系统功能
计
的修改、扩充变得较为灵活。
算
机 数
CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控
控
机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定
装 置
的控制功能。
(CNC)
11
数 第一节 概 述
控 技
术 2. 数控功能丰富
上午2时36分
第 插补功能：二次曲线、样条、空间曲面等插补 三 章 补偿功能：运动精度、随机误差补偿、非线性误
计
算
—— 固定循环功能 数控系统实现典型加
机
数
工循环（如：钻孔、攻丝、镗孔、深
控
装
孔钻削和切螺纹等）的功能
置
(CNC)
19
数 第一节 概 述
控 技
术 4. 进给功能
上午2时36分
—— 进给速度的控制功能。
第
三 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单
章
位为mm/min（inch/min）。
机
和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现
数
控
各种NC功能。
装
置
(CNC)
31
上午2时36分
数 第二节 CNC装置的硬件体系结构
控 技
术 多机系统: CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即
系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件
第 三
间的相互关系又可将其分为：
章
计
主从结构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对
第 三
迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的
章 位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是
第4章计算机数控装置CNC
PPT文档演模板
•4.27 零件加工程序的输入程序框图
第4章计算机数控装置CNC
•29
4.3.1 经济型数控系统软件
4）零件加工程序的编辑修改 程序
编辑修改程序可看作为一个 键盘命令处理程序。 • 5）指令分析和执行
• G功能分析程序框图见图4.28。 • 6）系统诊断程序 • 检测、指示各个硬件可能存 在的故障的位置和性质。常有定
➢ 管理软件
• 包括零件程序的输入/输出程序、显示程序与故障诊断程
➢ 控序制等.软件
• 包括译码程
序、
• 刀具补偿计算
程
• 序、插补计算
程
• 序、速度控制
程 • 序和位置控制
•图4.3 CNC装置的软件组成框图
程 PPT文档演模板
第4章计算机数控装置CNC
•6
4.1.3 CNC装置的功能
CNC装置功能除了有准备功能、坐标功能、进给功能、主轴 功能、刀具功能和辅助功能外，还具有以下功能:
•25
•数控技术
•第4章 计算机数控装置
•4.3 CNC装置的软件
PPT文档演模板
第4章计算机数控装置CNC
•26
4.3.1 经济型数控系统软件
主要包括监控与操作软件、插补计算软件、步进电动机控制软 件、误差补偿软件等。
1、监控与操作程序
用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协调工作等。 它包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的输入、零
3、数控系统接口
1）键盘接口电路 键盘接口电路主要解决按键的识别问题，既可采用查询方式，
也可采用中断方式。 查询方式电路简单，但采用查询方式不管是否有键按下，
CPU每隔一段时间查询一次键盘状态，这样将浪费CPU的时间。 采用中断方式，只有有键按下时，才向CPU发出中断请求，
•4.27 零件加工程序的输入程序框图
第4章计算机数控装置CNC
•29
4.3.1 经济型数控系统软件
4）零件加工程序的编辑修改 程序
编辑修改程序可看作为一个 键盘命令处理程序。 • 5）指令分析和执行
• G功能分析程序框图见图4.28。 • 6）系统诊断程序 • 检测、指示各个硬件可能存 在的故障的位置和性质。常有定
➢ 管理软件
• 包括零件程序的输入/输出程序、显示程序与故障诊断程
➢ 控序制等.软件
• 包括译码程
序、
• 刀具补偿计算
程
• 序、插补计算
程
• 序、速度控制
程 • 序和位置控制
•图4.3 CNC装置的软件组成框图
程 PPT文档演模板
第4章计算机数控装置CNC
•6
4.1.3 CNC装置的功能
CNC装置功能除了有准备功能、坐标功能、进给功能、主轴 功能、刀具功能和辅助功能外，还具有以下功能:
•25
•数控技术
•第4章 计算机数控装置
•4.3 CNC装置的软件
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第4章计算机数控装置CNC
•26
4.3.1 经济型数控系统软件
主要包括监控与操作软件、插补计算软件、步进电动机控制软 件、误差补偿软件等。
1、监控与操作程序
用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协调工作等。 它包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的输入、零
3、数控系统接口
1）键盘接口电路 键盘接口电路主要解决按键的识别问题，既可采用查询方式，
也可采用中断方式。 查询方式电路简单，但采用查询方式不管是否有键按下，
CPU每隔一段时间查询一次键盘状态，这样将浪费CPU的时间。 采用中断方式，只有有键按下时，才向CPU发出中断请求，
第1章 数控机床概述(PPT)
数控机床 的组成
(shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床加工的根本工作原理
数控机床加工特点
数控机床的应用范围
第三页，共七十六页。
数控机床的工作 原理 (gōngzuò)
数控：数字控制〔Numerical Control—NC〕，在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制 的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、速 度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
第八页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控系统的工作过程 n 对输入的零件加工程序、控制参数、补偿
数据等进行识别和译码，并执行所需要的 逻辑运算，发出(fāchū)相应的指令脉冲，控 制机床的驱动装置，操作机床实现预期的 加工功能。
第九页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第1章 数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第一页，共七十六页。
数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床的工作(gōngzuò)原理 数控机床分类 数控插补原理 数控机床开展概况
第二页，共七十六页。
1.1 数控机床 的工作原 (shù kònɡ jī chuánɡ) 理
数控机床：它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁 (pínfá n)变化的柔性自动化机床。
第四页，共七十六页。
一、数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动(qū dònɡ)装置、辅 助装置等几个局部组成。
机床本体：是数控机床加工运动的机械局部，主要包括支承部 件〔床身、立柱〕等、主动部件〔主轴箱〕、进给运动部件 〔工作台滑板、刀架〕等。