第四章 计算机数字控制系统

第四章4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

计算机数字控制系统

概述 数控系统的硬件结构 数控系统的软件结构 数控系统的常用接口 可编程控制器在数控机床中的应用

4.1.1 数控系统的定义数控系统(NC): 是一种控制系统，它自动阅 读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而 使机床移动和加工零件。

计算机数控系统(CNC): 是一种以计算机为 硬件，在计算机中存储控制程序(根据不同机床的 工作需要编制的),通过计算机运行控制程序，来 执行对机床运动的数字控制功能。2

4.1.2 CNC系统的组成数控系统一般由输入/输出(I/O)装置， 数字控制装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制 装置四部分组成，机床本体为被控对象。

4.1.2 CNC系统的组成计算机数控系统的核心是数字控制装置，由 硬件和软件共同完成数控任务。

4.1.2 CNC系统的组成计算机数控系统的核心是数字控制装置，由 硬件和软件共同完成数控任务。

4.1.2 CNC系统的组成计算机数控系统的核心是数字控制装置，由 硬件和软件共同完成数控任务。

4.1.2 CNC系统的组成

西门子数控系统

4.1.3 CNC装置的工作过程

输入

译码

刀补

速度处理

插补

诊断

显示

I/O处理

位置控制

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

输入零件程序、控制参数和补偿量等数据。 输入的形式有键盘输入、磁盘输入、DNC接口输 入、网络输入。 有MDI(Manual Direct Input,手工直接输 入)和存储工作方式输入工作方式。9

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

以一个程序段为单位，把零件轮廓信息(如起点、 终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F代码)和 其他辅助信息(M、S、T代码等)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专用单元。10

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心 轨迹。 包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成 方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合 成速度来计算各运动坐标的分速度。 在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和 最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处 理。

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上 进行“数据点的密化”。

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位 置相比较，用其差值去控制伺服电机。 通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方 向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的 定位精度。14

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

I/O处理主要处理CNC装置面板开关信号、机床 电气信号的输入、输出和控制(如换刀、换挡、冷 却等)。15

4.1.3 CNC装置的工作过程输入 诊断 译码 显示 刀补 I/O处理 速度处理 位置控制 插补

零件程序 参数 刀具位置 机床状态 加工轨迹16