第一章 数控系统概述
1.1基本概念
1、 数控系统的基本概念
数控系统，就是利用数字化信息进行控制的系统，被控制的对象可以是各种生产过程，在本书中讨论的数控系统特指利用数字化信息对机床进行控制的系统。 1）数字化信息——数字信息构成的控制程序 2）控制对象——各种生产过程 伺服驱动装置 输入机床 输出数控装置本体 装置辅助电气控制 装置 数控系统
数控系统组成框图
2、 数字控制的基本原理
原理：首先将被加工零件的有关信息（几何信息、工艺信息等）表示成数字控制装置所能接受的指令信息，然后由数字控制装置对指令信息和反馈信息进行处理，计算出机床各坐标运动的控制信息，最后将控制信息转换为机床各坐标部件的实际运动，加工出符合设计要求的零件。 机床几何零件控制 工艺加插运功机刀预成品信息信息工补动率床具 处零件图程计控放本工 理序算制大体装 反馈信息
实质：机床数字控制是一种信息变换与处理的过程，其基本原理可以用“分解与合成”进行概括。
1）零件表面信息的分解 ； 2）刀具轨迹信息的分解 ； 3）基本曲线信息的分解 ； 4）坐标运动的实现 ； 5）刀具轨迹的合成 ； 6）加工路径的合成 ；
3、 数控系统的分类 1）按运动轨迹分类
? 点位数控系统
这种数控系统仅控制机床运动部件从一点准确地移动到另一点，在移动过程中不进行加工，对移动部件的移动速度和运动轨迹没有严格要求。
? 直线数控系统
这类数控系统除了控制机床运动部件从一点到另一点的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和运动轨迹。
? 轮廓数控系统
这类数控系统能对两个以上机床坐标轴的移动速度和运动轨迹同时进行连续相关的控制，能够进行各种斜线、圆弧、曲线的加工。 2）按伺服系统分类
? 开环数控系统
无检测反馈，信号流程单向，结构简单，成本较底，调试简单，精度、速度受到限制，执行元件通常采用步进电机。
? 半闭环数控系统
有检测反馈，但不包含机械传动元件的误差，精度较高，稳定性高，调试方便，执行元件通常采用伺服电机。
? 闭环数控系统
有检测反馈，包含机械传动元件误差，精度高，稳定性不易保证，调试复杂，执行元件通常采用伺服电机。 2）按功能水平分类
? 经济型数控系统
这类数控系统通常采用8位CPU或单片机控制，分辨率一般为0.01mm，进给速度达6~8m/min，联动轴数在3轴以下，具有简单的CRT字符显示或数码管显示功能。
? 普及型数控系统
这类数控系统通常采用16位的CPU，分辨率可达0.001mm，进给速度达10~24m/min，联动轴数在4轴以下，具有平面线性图形显示功能。
? 高级型数控系统
这类数控系统通常采用32位的CPU，分辨率高达0.0001mm，进给速度可达100m/min，联动轴数在5轴以上，具有3维动态图形显示功能。 4、 机床数控技术的发展
1）1952年，电子管数控系统，第一代 2）1959年，晶体管数控系统，第二代 3）1963年，集成电路数控系统 ，第三代 4）1970年，小型计算机数控系统 第四代 5）1974年，微型计算机数控系统， 第五代
6）20世纪80年代， 基于PC的数控系统，第六代
1.2计算机数控系统
1、 CNC系统的功能 1）基本功能
? 控制功能 ? G功能 ? 插补功能 ? 主轴功能
? M功能 ? 刀具功能 ? 补偿功能 ? 显示功能 2）先进功能
? 模拟加工功能 ? 监测和诊断功能
? 动力刀具和C轴功能 ? 虚拟轴功能
? DXF图形文件支持功能 ? 循环加工功能 ? 测量检验功能 ? 自适应控制功能 2、 CNC系统的软件构成 CNC系统软件 管理软件控制软件
刀速插
I/O输显诊译具度补
处补处运入示断码
理 偿理算
CNC系统的这些子软件并不是完全独立的，很多情况下它们必须交叉运行。 输入
插补运算 译码
控制 显示刀具补偿
速度处理伺服控制 I/O诊断
伺服控制