数控技术-第2讲-CNC

发布时间：2021-06-06

数控技术Numerical Control Technology

第二讲 CNC系统

第2章 CNC系统

了解数控系统的组成、原理、分类和

功能及开放式数控体系结构。

掌握CNC系统的数据转换及处理过程和进给速度控制过程。

C系统组成与工作原理1 ) CNC 系统概念：计算机数控系统 ( CNC ,Computerized Numerical Control ),是在硬件数控(NC)系统的基础上发展起来的，用一台计算机

完成数控装置的所有功能。 CNC 系统由硬件和软件组成。

CNC系统组成框图3

C系统组成与工作原理2)CNC系统功能结构：

数控机床的结构组成

C系统组成与工作原理

输入：输入 CNC 装置的有零件程序、控制参数和补偿数据。输入形式有光电阅读机纸带输入、键盘输入、磁盘输入、通信接口输入及连接上级计算机的 DNC

(直接数控)接口输入。从CNC装置工作方式看，有存储工作方式和 NC 工作方式输入。通常在输入过程中CNC装置还要完成无效码删除，代码校验和代码转换等工作。5

C系统组成与工作原理

存储方式：是将加工的零件程序一次且全部输入到 CNC 装置内部存储器中，加工时再从存储器把一个个程序段调出；所谓 NC工作方式是指 CNC装置一边输入一边加工，即在前一个程序段正在加工时，输入后一个程序段内容。

C系统组成与工作原理

译码：译码处理，是将零件程序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，加工速度信息(F代码)和其他辅助信息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放在指定的内存专用区间。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语

法错误便立即报警。7

C系统组成与工作原理

刀具补偿：刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。

CNC装置的零件程序是以零件轮廓轨迹来编程，刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹的数据转换成刀具中心轨迹的数据。目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工作还包括程序段间的转接(即尖角过渡)和过切削判别，这就是所谓C刀具补偿。

C系统组成与工作原理

进给速度处理：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方向的分速度。另外对于机床允许的最低速度和最高速度的限制也是在这里处理。在某些CNC装置中，软件的自动加减

速也是在这里处理。

C系统组成与工作原理

插补：第三章详讲。

C系统组成与工作原理

位置控制：它的主要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反馈位置相比较，用其

差值去控制进给电机。在位置控制中，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。

C系统组成与工作原理

输入/输出(I/O)处理：输入/输出处理主要是处理 CNC装置和机床之间的来往信号的输入、输出控制。

显示：数控系统显示主要是为操作者提供方便，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、报警显示等。高档 CNC 装置中还有刀具加工轨迹静态和动态图形显示，以及在线编程时的图形显示等。

C系统组成与工作原理

诊断：现代CNC 装置都具有联机和脱机诊断的能力。

联机诊断是指CNC装置中的自诊断程序，这种自诊断程序融合在各个部分随时检查不正常的事件。脱机诊断是指系统运转条件下的诊断。脱机诊断还可以采用远程通信方式进行，即所谓的远程诊断，把用户CNC通过电话线与远程通信诊断中心的

计算机连接，由诊断中心计算机对CNC装置进行诊断、故障定位和修复。13

C系统组成与工作原理3)CNC系统工作原理：

CNC系统工作原理框图

C系统组成与工作原理3)CNC系统工作原理：

数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。 CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。15

C系统组成与工作原理

准备功能：G00,G01,G02,G03

辅助功能：M03,M04刀具、进给速度、主轴：T,F,S

C装置的硬件结构数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能

模块(小板)结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结

构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。

C装置的硬件结构1)大板结构和功能模板结构：

大板结构： CNC 系统的 CNC 装置由主电路板、位置控制板、PC板、图形控制板、附加I/O板和电

源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。

C装置的硬件结构

功能模块结构：整个CNC装置按功能模块化分为若干个模块

,硬件和软件的设计都采用模块化设计。