数控系统的定义及组成

第三章 机床数控系统
4．辅助控制装置
辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间 的控制装置。通过可编程序控制器(PLC)来实现，PLC和数控装 置相互配合，共同完成数控机床的控制。数控装置主要完成与 数字运算和程序管理等有关的功能，如零件程序的编辑、译码、 插补运算、位置控制等。PLC主要完成与逻辑运算有关的动作。 零件加工程序中的M代码、S代码、T代码等顺序动作信息，经 译码后转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床的相应 开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、切削液的开关等一些 辅助功能。它接收机床操作面板和来自数控装置的指令，一方 面通过接口电路直接控制机床的动作；另一方面通过伺服驱动 装置控制主轴电动机的转动。
第三章 机床数控系统
（1）机床主运动，包括主轴的启/停、转向和速度选择。 （2）机床的进给运动，如点位、直线、圆弧、循环进给 的选择，坐标方向和进给速度的选择等。 （3）刀具的选择和刀具的长度、半径补偿。 （4）其他辅助运动，如工作台的锁紧和松开、工作台的 旋转与分度、工件的夹紧与松开、冷却液的开/关及空运行等。 （5）自诊断及通信功能等。
第三章 机床数控系统
5．
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。位置检测装置通过直接或间接测量执行部件的 实际进给位移量，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。
第三章 机床数控系统
根据不同的被控对象，有各种数控系统存在， 其中，最 早产生的、目前应用最为广泛的是机械加工行业中的各种机床 数控系统，即以加工机床为被控对象的数字控制系统，例如数 控车床、数控铣床、数控线切割机、数控加工中心等。 机床 数控是具有高附加值的技术密集型产品，实现了高度的机电一 体化。 它集机械制造、计算机、微电子、现代控制及精密测 量等多种技术为一体，使传统的机械加工工艺发生了质的变化。
第三章 机床数控系统
机床数控系统一般由输入／输出装置、计算机数控装置 (CNC装置)、伺服驱动装置、辅助控制装置等部分组成， 有些 数控系统还配有位置检测装置， 如图3－1所示。 其中数控装 置是数控系统的核心部分，它由硬件和软件两大部分共同构成， 硬件主要包括微处理器(CPU)、存储器和各种接口； 软件主要 有系统软件和应用软件。应用软件包括零件数控加工程序或其 他辅助软件，如CAD／CAM软件。系统软件是为实现CNC系统各 项功能所编制的专用软件， 也叫控制软件，它存放在计算机 EPROM内存中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同， 它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括 输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序 和诊断程序等。
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2．数控装置
数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是：正确识别 和解释数控加工程序，并对解释结果进行各种数据计算和逻辑 判断处理，从而完成各种输入、输出任务。其形式可以是由数 字逻辑电路构成的专用硬件数控装置或是计算机数控装置。前 者称做硬件数控装置，或NC装置，其数控功能由硬件逻辑电路 实现；后者称为CNC装置，其数控功能由硬件和软件共同实现。 数控装置将数控加工程序信息按两类控制量分别输出，从而控 制机床各组成部分实现各种数控功能：一类是连续控制量，送 往伺服驱动装置；另一类是离散的开关控制量，送往PLC逻辑 控制装置。
第三章 机床数控系统 图3－1 机床数控系统的组成
第三章 机床数控系统
1．
CNC机床在进行加工前，必须接受由操作人员输入的零件 加工程序，然后才能根据输入的加工程序进行加工控制，从而 加工出所需的零件。在加工过程中，操作人员要向机床数控装 置输入操作命令，数控装置要为操作人员显示必要的信息，如 坐标值、报警信号等。此外，输入的程序有时并非全部正确， 还需要编辑、修改和调试。以上工作都是机床数控系统和操作 人员进行信息交流的过程，要进行信息交流，CNC系统中就必 须具备必要的交互设备，即输入／输出装置。
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键盘和显示器是数控系统不可缺少的人机交互设备，操 作人员可通过键盘和显示器输入程序、编辑修改程序和发送 操作命令，即进行手动数据输入(MDI)，因此，键盘是MDI中 最主要的输入设备。数控系统通过显示器为操作人员提供必 要的信息，根据系统所处的状态和操作命令的不同，显示的 信息可以是正在编辑的程序，也可以是机床的加工信息。较 简单的显示器只有若干个数码管，显示的信息也很有限；较 高级的系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示的 信息较丰富；低档的显示器或液晶显示器只能显示字符，中 高档的显示系统能显示图形。数控加工程序编制好后，一般 存放在便于输入到数控装置的一种控制介质上。传统的方式 是将编制好的程序记录在穿孔纸带或磁带上，然后由纸带阅 读机或磁带机输入数控系统，因此，纸带阅读机和磁带机是 早期数控机床的典型输入设备。
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3．伺服驱动Βιβλιοθήκη Baidu置
伺服驱动装置包括主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置 两部分。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收来自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 补周期内接收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。根据所选电 动机的不同，伺服驱动装置的控制对象可以是步进电动机、直 流伺服电动机或交流伺服电动机。伺服驱动装置有开环、半闭 环和闭环之分。由于主轴的运动没有进给轴的要求高，因此， 有时普通数控车、铣床的主轴电机不是伺服电动机，而是普通 电动机。
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3.1 数控系统的定义及组成
数控是数字控制(Numeric Control，NC)的简称。 我们当 前的机床数控系统是在传统的硬件数控的基础上发展起来的。 它用一台计算机代替硬件数控装置，由软件实现部分或全部数 控功能。因此，机床数控系统是一种包含计算机在内的用数字 控制技术实现的自动控制系统， 其被控对象可以是各种生产过 程。