数控技术课件计算机数控CNC装置.ppt
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ISO(国际标准化组织)的定义:“数控系统是一种控制系统，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”。
CNC系统与NC系统 数控系统分轮廓控制和点位控制系统。
数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即 数字控制装置。
2021/1/30
4.1.2 CNC系统的组成
2021/1/30
4.1.4 CNC装置的主要功能和特点
1.数控装置的主要功能
（1）控制轴数和联动轴数 （2）准备功能（G功能） （3）插补功能 （4）主轴速度功能：主轴转速的编码方式、恒定线速度、主轴定向准 （5）进给功能（ F ）
1）切削进给速度 2) 同步进给速度 3）快速进给速度 4）进给倍率 。 （6）补偿功能
专用的）计算机操作系统。
初始化
编辑
存储
系统
程序管理
系统控制软件
录放
管理软件 控制软件
2021/1/30
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输
输显
诊译
补速插
位
入
出示
断码
偿度补
控
程
程程
程程
计控程
程
序
序序
序序
算制序
序
图4.1 CNC软件的构成
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
3. 工作原理
通过各种输入方式，接受机床加工零件的各种数据信息，经 过CNC装置译码，再进行计算机的处理、运算，然后将各个坐标 轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服 电动机，带动各轴运动。并进行实时位置反馈控制，使各个坐标 轴能精确地走到所要求的位置。 简要工作过程： 1）输入：
第4章 计算机数控(CNC)装置
2021/1/30
4.1 概 述
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4.1数控系统的演变
分类
世代
诞生年代 世界 我国
系统元件及电路构成
硬件数 控NC
第一代 第二代 第三代
第四代
1952年 1959年 1965年
1970年
1958年 1965年 1972年
2021/1/30
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
数控加工程序
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
......
2021/1/30
CNC系统平台
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
1. 硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。
2. 软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4·2 数控系统的技术进步状况
年代 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87～90
91
CPU
3000C/2901位片机
16位微处理器
32位微处理器
64位
伺服 驱动
最小 设定 单位
进给 速度
直流模拟伺服 1
高速、高精度型2.1m/min 高速型
输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘输入，
通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入
2021/1/30
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机
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 用区内。
3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。 4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之
间进行“数据点的密化工作”。
5）位置控制：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伺服电机。
6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。
系统
2021/1/30
项目 分辨率 进给速度 联动轴数 主CPU 伺服系统 内装PLC 显示功能 通信功能
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4·3 数控系统的功能水平
低档
中档
高档
10 m
1 m
0.1 m
8-15 m/min
15-24 m/min
15-100 m/min
2-3轴
2-4轴或3-5轴以上
1976年
电子管、继电器，模拟电路 晶体管，数字电路（分立元件） 集成数字电路
内装小型计算机，中规模集成电路
计算机 数控 CNC
第五代
1974年
1979年 1981年 1987年 1991年 1995年
1982年
内装微处理器的NC字符显示，故障自诊断
超大规模集成电路，大容量存储器，可编程接口，遥控接口 人机对话,动态图形显示,实时软件精度补偿,适应机床无人 化运转要求 32位CPU，可控15轴，设定0.0001mm进给速度24m/min，带前 馈控制的交流数字伺服、智能化 系统。 利用RISC技术64位系统。 微机开放式CNC系统。
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨 迹）、速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多 执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其 协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的 计算机控制系统。
从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
交流模 拟伺服
0.1
8.4m/min 15m/min
交流数字伺服 0.01
33.7m/min 60m/min
快速
9.6m/min
15m/min
24m/min
60m/min
240m/min
扩充 功能
用软件扩充数控功能、 刀具补偿，固定循环，
存储器运行
用软件充实人机接口，彩色 显示，会话编程，仿真
32位CPU，高速、高精度加工， 数字伺服，高速主轴，智能化开放
8位
16位、32位甚至采用RISC的64位
步进电机、开环 无
直流及交流闭环、全数字交流伺服系统 有内装PC，功能极强的内装PC，甚至有轴控制功能
数码管,简单的CRT字符 显示
无
有字符图形或三维图形显示
RC232C和DNC接口
还可能有MAP通 讯接口和联网功 能
4.1.2 CNC系统的组成
EIA(美国电子工业协会)所属的数控标准化委员会的定义:“CNC是 用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控 制程序去执行数控装置的部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置 是接口”。
1） 刀具长度、刀具半径补偿和刀尖圆弧的补偿 2）工艺量的补偿 （7）固定循环加工功能
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CNC系统与NC系统 数控系统分轮廓控制和点位控制系统。
数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即 数字控制装置。
2021/1/30
4.1.2 CNC系统的组成
2021/1/30
4.1.4 CNC装置的主要功能和特点
1.数控装置的主要功能
（1）控制轴数和联动轴数 （2）准备功能（G功能） （3）插补功能 （4）主轴速度功能：主轴转速的编码方式、恒定线速度、主轴定向准 （5）进给功能（ F ）
1）切削进给速度 2) 同步进给速度 3）快速进给速度 4）进给倍率 。 （6）补偿功能
专用的）计算机操作系统。
初始化
编辑
存储
系统
程序管理
系统控制软件
录放
管理软件 控制软件
2021/1/30
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输
输显
诊译
补速插
位
入
出示
断码
偿度补
控
程
程程
程程
计控程
程
序
序序
序序
算制序
序
图4.1 CNC软件的构成
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
3. 工作原理
通过各种输入方式，接受机床加工零件的各种数据信息，经 过CNC装置译码，再进行计算机的处理、运算，然后将各个坐标 轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服 电动机，带动各轴运动。并进行实时位置反馈控制，使各个坐标 轴能精确地走到所要求的位置。 简要工作过程： 1）输入：
第4章 计算机数控(CNC)装置
2021/1/30
4.1 概 述
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4.1数控系统的演变
分类
世代
诞生年代 世界 我国
系统元件及电路构成
硬件数 控NC
第一代 第二代 第三代
第四代
1952年 1959年 1965年
1970年
1958年 1965年 1972年
2021/1/30
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
数控加工程序
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
......
2021/1/30
CNC系统平台
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
1. 硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。
2. 软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4·2 数控系统的技术进步状况
年代 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87～90
91
CPU
3000C/2901位片机
16位微处理器
32位微处理器
64位
伺服 驱动
最小 设定 单位
进给 速度
直流模拟伺服 1
高速、高精度型2.1m/min 高速型
输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘输入，
通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入
2021/1/30
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理
2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机
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 用区内。
3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。 4）插补：插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之
间进行“数据点的密化工作”。
5）位置控制：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伺服电机。
6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。
系统
2021/1/30
项目 分辨率 进给速度 联动轴数 主CPU 伺服系统 内装PLC 显示功能 通信功能
2021/1/30
4.1.1 CNC技术的发展
表4·3 数控系统的功能水平
低档
中档
高档
10 m
1 m
0.1 m
8-15 m/min
15-24 m/min
15-100 m/min
2-3轴
2-4轴或3-5轴以上
1976年
电子管、继电器，模拟电路 晶体管，数字电路（分立元件） 集成数字电路
内装小型计算机，中规模集成电路
计算机 数控 CNC
第五代
1974年
1979年 1981年 1987年 1991年 1995年
1982年
内装微处理器的NC字符显示，故障自诊断
超大规模集成电路，大容量存储器，可编程接口，遥控接口 人机对话,动态图形显示,实时软件精度补偿,适应机床无人 化运转要求 32位CPU，可控15轴，设定0.0001mm进给速度24m/min，带前 馈控制的交流数字伺服、智能化 系统。 利用RISC技术64位系统。 微机开放式CNC系统。
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨 迹）、速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多 执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其 协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的 计算机控制系统。
从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
交流模 拟伺服
0.1
8.4m/min 15m/min
交流数字伺服 0.01
33.7m/min 60m/min
快速
9.6m/min
15m/min
24m/min
60m/min
240m/min
扩充 功能
用软件扩充数控功能、 刀具补偿，固定循环，
存储器运行
用软件充实人机接口，彩色 显示，会话编程，仿真
32位CPU，高速、高精度加工， 数字伺服，高速主轴，智能化开放
8位
16位、32位甚至采用RISC的64位
步进电机、开环 无
直流及交流闭环、全数字交流伺服系统 有内装PC，功能极强的内装PC，甚至有轴控制功能
数码管,简单的CRT字符 显示
无
有字符图形或三维图形显示
RC232C和DNC接口
还可能有MAP通 讯接口和联网功 能
4.1.2 CNC系统的组成
EIA(美国电子工业协会)所属的数控标准化委员会的定义:“CNC是 用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控 制程序去执行数控装置的部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置 是接口”。
1） 刀具长度、刀具半径补偿和刀尖圆弧的补偿 2）工艺量的补偿 （7）固定循环加工功能
2021/1/30