数控系统组成及工作过程
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自动控制系统。
CNC系统是由计算机承担数控中的命令发生 器和控制器的数控系统。
2021/3/27
CHENLI
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3. 数控机床（CNC Machine Tool）装备了 数控系统的机床称之为数控机床。
二．数控系统的组成和工作过程
1. 数控机床的组成
数控机床
数控系统
机床本体
2. 数控系统组成
由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动 装置和辅助装置组成
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3.数控系统的主要工作过程
1） 正常工作前的准备工作 2） 零件加工控制信息的输入 3） 数控加工程序的译码和预处理 4） 插补计算 5） 位置控制
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§1.2数控系统分类
一．按运动轨迹分类
1. 点位控制系统 控制机床运动部件从一点准确的移动到
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作业：补充题
1、数控系统由那几部分组成，各部
分有何作用？
2、开环、半闭环、闭环控制系统有
何区别和联系？
3、世界上第一台数控系统什么年代
什么公司研发而成？数控系统的发展
阶段如何划分？
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完
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置，伺服驱动装置由驱动电路和伺服电动机
组成，并与机床上的机械传动部件组成数控 机床的主传动系统和进给传动系统。
◆主轴伺服驱动装置接受来自PLC的转向 和转速指令，经过功率放大后驱动主轴电动 机转动。
◆进给伺服驱动装置在每个插补周期内接
受数控装置的位移指令，经过功率放大后驱
动进给电动机转动，同时完成速度控制和反 馈控制功能。
另一点，移动过程中不进行加工，对运 动部件的移动速度和运动轨迹没有严格 要求，如数控钻床、冲床、镗床、数控 测量机等。
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2. 直线控制系统 控制机床运动部件从一点准确的定位到 另一点后，还要控制两相关点之间的移动 速度和运动轨迹，如数控车床、数控铣床。 3. 轮廓控制系统 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。
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二．按伺服系统分类
1. 开环控制系统
没有任何检测反馈装置,CNC装置发出的 指令信号经过驱动电路进行功率放大后， 通过步进电机带动工作台移动，信号的传 输时单方向的，机床工作台的位移量、速 度和方向取决于进给脉冲个数、频率和通 电方式。
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数控系统分硬件数控系统和软件数控系统， 即CNC系统。
1）输入/输出装置 输入装置：操作人员向机床数控装置输入操 作命令，如键盘、控制介质、磁盘、串行通信 方式等。 输出装置：数控装置要为操作人员显示必要 的信息，如坐标值、加工程序、报警信号等， 如显示器。
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特点：控制简单、稳定性好、控制精度低
进给
脉冲
数控 装置
步进电 机功率 放大器
步进 电机
工作台
齿轮
图1-2 开环数控系统示意图 副
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2. 半闭环控制系统 采用角位移检测装置，安装在伺服电 动机轴或滚珠丝杠端部，用来检测伺 服电动机或丝杠的转角，推算出工作 台的实际位移量，反馈到CNC装置的 比较器中，与程序指令值进行比较， 用差值进行控制，直到差值为零，工 作台和丝杠螺母副的造成的误差不能 消除。
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特点：控制稳定性较好，控制精度较高
进给
脉冲
数控 装置
伺服 放大器
伺服 电机
工作台
反馈 脉冲
位置检 测装置
齿轮 副
图1-3 半闭环数控系统示意图
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3. 闭环控制系统 采用直线位移检测装置，安装 在机床运动部件或工作台上，将 检测到的实际位移指令反馈到 CNC装置的比较器中，用程序指 令进行比较，用差值进行控制， 直到差值为零，能够消除工作台 和机床的机械传动链造成的误差。
典型数控系统与原理
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数维教研室
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第一章 绪论控制（NC，Numerical Control） 简称数控，是指利用数字 化的代码构成
的程序对控制对象的工作过程实现自动
控制的一种方法。
2. 数控系统（NCS，Numerical Control System）是指利用数字 控制技术实现的
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根据电机不同，伺服驱动装置的控制 对象有： ◆步进电动机 ◆直流伺服电动机 ◆交流伺服电动机 伺服驱动装置分为： ◆开环 ◆半闭环 ◆闭环
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4）辅助控制装置 介于数控装置和机床机械、液压部件 之间的控制装置，通过PLC实现。 PLC主要完成与逻辑运算有关的动作； 接受来自机床操作面板和数控装置的指 令；一方面通过接口电路直接控制机床 动作，另一方面通过伺服驱动装置控制 主轴电机的转动。
数控装置主要完成与数字运算和程序 管理等有关的功能。
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5）位置检测装置 位置检测装置与伺服驱动装置配套组成 半闭环和闭环伺服驱动系统。通过直接 或间接测量执行部件的实际进给位移量 检测出来，反馈到数控装置并与指令 （理论）位移量进行比较，将其误差转 换放大后控制执行部件的进给运动，以 提高系统精度。
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2）数控装置（核心） 将输入装置传送的数控加工程序，经数控 装置系统软件进行译码、插补运算和速度 预处理，产生位置和速度指令以及辅助控 制功能信息等。
几何数据：刀具相对于工件运动路径的数 据 工艺数据：主轴转速和进给速度 开关功能：冷却液开/关等
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3）伺服驱动装置 包括主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装
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特点：控制稳定性差、控制精度高
进给
脉冲
数控 装置
伺服 放大器
伺服 电机
工作台
反馈 脉冲
位置检 测装置
齿轮 副
图1-4 闭环数控系统示意图
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三．按制造方式分类
1. 通用型数控系统 2. 专用型数控系统
四．按功能水平分类
1. 经济型数控系统 2. 普及型数控系统 3. 高级型数控系统
CNC系统是由计算机承担数控中的命令发生 器和控制器的数控系统。
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3. 数控机床（CNC Machine Tool）装备了 数控系统的机床称之为数控机床。
二．数控系统的组成和工作过程
1. 数控机床的组成
数控机床
数控系统
机床本体
2. 数控系统组成
由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动 装置和辅助装置组成
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3.数控系统的主要工作过程
1） 正常工作前的准备工作 2） 零件加工控制信息的输入 3） 数控加工程序的译码和预处理 4） 插补计算 5） 位置控制
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§1.2数控系统分类
一．按运动轨迹分类
1. 点位控制系统 控制机床运动部件从一点准确的移动到
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作业：补充题
1、数控系统由那几部分组成，各部
分有何作用？
2、开环、半闭环、闭环控制系统有
何区别和联系？
3、世界上第一台数控系统什么年代
什么公司研发而成？数控系统的发展
阶段如何划分？
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置，伺服驱动装置由驱动电路和伺服电动机
组成，并与机床上的机械传动部件组成数控 机床的主传动系统和进给传动系统。
◆主轴伺服驱动装置接受来自PLC的转向 和转速指令，经过功率放大后驱动主轴电动 机转动。
◆进给伺服驱动装置在每个插补周期内接
受数控装置的位移指令，经过功率放大后驱
动进给电动机转动，同时完成速度控制和反 馈控制功能。
另一点，移动过程中不进行加工，对运 动部件的移动速度和运动轨迹没有严格 要求，如数控钻床、冲床、镗床、数控 测量机等。
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2. 直线控制系统 控制机床运动部件从一点准确的定位到 另一点后，还要控制两相关点之间的移动 速度和运动轨迹，如数控车床、数控铣床。 3. 轮廓控制系统 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。
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二．按伺服系统分类
1. 开环控制系统
没有任何检测反馈装置,CNC装置发出的 指令信号经过驱动电路进行功率放大后， 通过步进电机带动工作台移动，信号的传 输时单方向的，机床工作台的位移量、速 度和方向取决于进给脉冲个数、频率和通 电方式。
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数控系统分硬件数控系统和软件数控系统， 即CNC系统。
1）输入/输出装置 输入装置：操作人员向机床数控装置输入操 作命令，如键盘、控制介质、磁盘、串行通信 方式等。 输出装置：数控装置要为操作人员显示必要 的信息，如坐标值、加工程序、报警信号等， 如显示器。
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特点：控制简单、稳定性好、控制精度低
进给
脉冲
数控 装置
步进电 机功率 放大器
步进 电机
工作台
齿轮
图1-2 开环数控系统示意图 副
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2. 半闭环控制系统 采用角位移检测装置，安装在伺服电 动机轴或滚珠丝杠端部，用来检测伺 服电动机或丝杠的转角，推算出工作 台的实际位移量，反馈到CNC装置的 比较器中，与程序指令值进行比较， 用差值进行控制，直到差值为零，工 作台和丝杠螺母副的造成的误差不能 消除。
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特点：控制稳定性较好，控制精度较高
进给
脉冲
数控 装置
伺服 放大器
伺服 电机
工作台
反馈 脉冲
位置检 测装置
齿轮 副
图1-3 半闭环数控系统示意图
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3. 闭环控制系统 采用直线位移检测装置，安装 在机床运动部件或工作台上，将 检测到的实际位移指令反馈到 CNC装置的比较器中，用程序指 令进行比较，用差值进行控制， 直到差值为零，能够消除工作台 和机床的机械传动链造成的误差。
典型数控系统与原理
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第一章 绪论控制（NC，Numerical Control） 简称数控，是指利用数字 化的代码构成
的程序对控制对象的工作过程实现自动
控制的一种方法。
2. 数控系统（NCS，Numerical Control System）是指利用数字 控制技术实现的
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根据电机不同，伺服驱动装置的控制 对象有： ◆步进电动机 ◆直流伺服电动机 ◆交流伺服电动机 伺服驱动装置分为： ◆开环 ◆半闭环 ◆闭环
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4）辅助控制装置 介于数控装置和机床机械、液压部件 之间的控制装置，通过PLC实现。 PLC主要完成与逻辑运算有关的动作； 接受来自机床操作面板和数控装置的指 令；一方面通过接口电路直接控制机床 动作，另一方面通过伺服驱动装置控制 主轴电机的转动。
数控装置主要完成与数字运算和程序 管理等有关的功能。
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5）位置检测装置 位置检测装置与伺服驱动装置配套组成 半闭环和闭环伺服驱动系统。通过直接 或间接测量执行部件的实际进给位移量 检测出来，反馈到数控装置并与指令 （理论）位移量进行比较，将其误差转 换放大后控制执行部件的进给运动，以 提高系统精度。
CHENLI
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2）数控装置（核心） 将输入装置传送的数控加工程序，经数控 装置系统软件进行译码、插补运算和速度 预处理，产生位置和速度指令以及辅助控 制功能信息等。
几何数据：刀具相对于工件运动路径的数 据 工艺数据：主轴转速和进给速度 开关功能：冷却液开/关等
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3）伺服驱动装置 包括主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装
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特点：控制稳定性差、控制精度高
进给
脉冲
数控 装置
伺服 放大器
伺服 电机
工作台
反馈 脉冲
位置检 测装置
齿轮 副
图1-4 闭环数控系统示意图
2021/3/27
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三．按制造方式分类
1. 通用型数控系统 2. 专用型数控系统
四．按功能水平分类
1. 经济型数控系统 2. 普及型数控系统 3. 高级型数控系统