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数控技术 第三部分 计算机数控装置(CNC) 第三章 计算机数控装置(CNC) 第一节 概 述 第二节 CNC装置的硬件体系结构 第三节 CNC系统软件结构 第四节 CNC装置的插补原理 第五节 刀具半径补偿原理 第三章 计算机数控装置(CNC) 内容提要 本章将详细讨论CNC装置的软件硬件结构；CNC装置基本功能的原理及实现方法。 第一节 概 述 第一节 概 述 在第一章我们就知道了数控装置是机床数控系统的核心，并对其在系统中的主要作用也有了一个概括性的了解，由于它在整个系统中的重要性，故在本章我们将对其进行较详细的讨论。 . CNC装置的组成 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量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。 第一节 概 述 CNC系统的硬件一般性结构 结构：由计算机基本系统、设备支持层、设备层组成。 第一节 概 述 CNC系统软件的功能性结构 本质特征: CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统， 功能特征: 其操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统的灵魂。 第一节 概 述 第一节 概 述 CNC硬件、软件的作用和相互关系 硬件是基础，软件是灵魂 CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作。 CNC系统的硬件和软件构成了CNC系统的系统平台。 二. CNC装置的优点 具有灵活性和通用性 CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，对设计和开发者而言，系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。 第一节 概 述 2. 数控功能丰富 插补功能：二次曲线、样条、空间曲面等插补 补偿功能：运动精度、随机误差补偿、非线性误 差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。 第一节 概 述 3. 可靠性高 采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现，硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。 第一节 概 述 4. 使用维护方便 操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。 第一节 概 述 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，硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。 第一节 概 述 功能：满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。 基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备的功能； 选择功能——用户可根据实际使用要求选择的功能。 1. 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。 第一节 概 述 2. 准备功能（G功能） —— 指令机床动作方式的功能。 已在第二章介绍。 第一节 概 述 3. 插补功能和固定循环功能 ——　插补功能 数控系统实现零件轮廓(平 　　　面或空间)加工轨迹运算的功能。 ——　固定循环功能 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 第一节 概 述 4. 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（inch/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 （inch/min） 。 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度。 第一节 概 述 5. 主轴功能 ——主轴切削速度、周向位置控制功能。 主轴转速——主轴转速的控制功能，单位：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。单位：（m/min） 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—