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第三章 数控系统 一、CNC系统概述 数控机床在数控系统的控制下，自动地按给定的程序进行各种零件加工。 对输入信息的存储，数据变换，插补运算及联动控制功能，都通过计算机软件来完成，计算机与机床伺服驱动装置和强电设备之间的连接采用接口电路。 二、CNC装置的构成 CNC (Computerized Numerical Control) (1)硬件组成 (2)CNC软件组成 三、CNC装置如何工作 （一）输入 输入装置：零件程序，控制参数，补偿数据。 输入形式：阅读机，键盘，磁盘，DNC，RS-232 （二）译码 译码处理是将零件以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息（如：起点、终点、直线、圆弧等），加工速度信息（F代码），其它辅助信息（M、S、T代码），按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存区间，在译码过程中，还需要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误立即给出报警信息。 （三）刀具补偿 刀具补偿为：刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常CNC零件程序，以零件轮廓轨迹来编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹换成刀具中心轨迹。 （四）进给速度处理 编程所给的刀具移动速度，是各坐标的合成方向上的速度，速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各坐标方向的分速度，同时还要判别是否超过机床允许的最低速度和最高速度限制，并加以处理。 （五）插补 插补的任务是在一条已知起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小直线数据段，微小数据段的各坐标分量经过若干插补周期，可以计算出从Ao到Bo之间的若干个微小直线数据段。 目前，一般CNC装置仅能对直线、圆弧、螺旋线进行插补。 （六）位置控制 位置控制是处在伺服装置的位置调节环上，它的任务是在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际的反馈位置相比较，用其差值去控制伺服电机。在位置控制中还要完成位置环的增益调整， X、Y、Z坐标方向的丝杠螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床定位精度。 （七）I/O处理 I/O处理是处理CNC装置与机床强电信号之间的输入、输出和控制，如：换刀、换档、冷却、润滑等。 （八）显示 CNC装置的显示主要是为操作者、机床维修人员提供方便，通常应有：零件程序的显示、参数显示，刀具位置显示、机床状态显示、报警显示，有些CNC还具有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。 （九）诊断 CNC装置都具有联机和脱机诊断能力。 联机诊断—随时检查不正常的事件，并预以报警。 脱机诊断—CNC配备有各种脱机诊断程序，用以检查存储器、外围设备，如：CRT、阅读机、穿孔机、I/O接口等，CNC系统调入诊断程序，便开始对CNC及外设进行详细检查。 （十）通信功能 数控系统具备各种通信功能，如：RS-232C，DNC，MPI，以太网和多种现场总线标准接口，与其它计算机通信传递程序、加工指令等。 四、CNC系统的优点 （一）具有灵活性 普通硬件式NC装置的逻辑电路、插补功能，以固定接线的硬件实现，一旦制成就很难改变，而软件式CNC装置只要改变相应控制软件就可改变和扩展其功能，以满足用户使用上的不同需要，并且延长数控系统的使用期限。 （二）具有通用性 依靠变化控制软件来满足机床的各种不同要求，采用标准化接口电路，给CNC制造厂和用户带来方便。因此，用一种CNC系统就有可能满足多种数控要求，如：数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、加工中心等。 （三）丰富数控功能 CNC装置的计算能力，随CPU的发展，越来越高，如：CPU8088、80286、80386、M6800等，可以实现许多复杂数控更能，如：二次曲线插补运算、固定循环、米英制转换、坐标偏移、图形显示、刀具补偿、大量辅助功能等。 （四）提高可靠性 零件的加工程序都存储在CNC内的存储器RAM中，可方便存储若干套程序，这就避免了纸带机的故障引起零件程序错误；许多功能由软件实现，系统可靠性大大改善，特别是采用大规模和超大规模集成电路，系统可靠性大大提高。 （五）维修使用方便 维修：CNC有自诊断程序，当数控系统一旦出现故障时，能显示故障信息，使操作人员、维修人员能了解故障部位，减少维修停机时间。 使用：CNC装置有零件程序辅助编制功能，程序编制很方便， 有的CNC有对话编程、蓝图编程，使程序编制简便，不需要高水平的专业编程人员，编零件程序时，可以显示程序，可以通过空运转，将刀具轨迹显示出来，检验程序是否正确。 （六）易于实现机电一体化 采用大规模集成电路，使电子元器件，印