CNC系统的组成
CNC工作原理
CNC工作原理概述计算机数控（Computer Numerical Control，简称CNC）是一种通过计算机控制机床进行加工的技术。
它利用计算机软件和硬件系统来实现对机床的自动化控制，从而实现高精度、高效率的加工过程。
本文将详细介绍CNC工作原理，包括其基本组成部分、工作流程、数据传输方式以及优势等。
一、基本组成部分1. 机床：CNC系统的核心部分，用于进行加工操作。
机床通常由主轴、工作台、刀具和刀架等组成，可以根据加工需求选择不同类型的机床。
2. 控制器：CNC系统的大脑，负责接收并处理来自计算机的指令，控制机床进行加工操作。
控制器通常由硬件和软件两部分组成，硬件包括主板、接口板和电源等，而软件则包括操作系统和控制程序。
3. 编程设备：用于编写和编辑加工程序的设备，包括计算机、键盘、鼠标和显示器等。
编程设备通过与控制器连接，将编写好的加工程序传输给控制器。
4. 传感器：用于感知机床和加工过程中的各种参数，如位置、速度、力度等。
传感器可以将这些参数转化为电信号，并传输给控制器进行处理。
二、工作流程1. 设计产品：首先，需要使用CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）软件进行产品的设计。
CAD软件可以帮助工程师将产品的三维模型转化为加工程序所需的二维图形。
2. 编写加工程序：使用CAM（Computer-Aided Manufacturing，计算机辅助制造）软件，根据产品的设计图纸编写加工程序。
加工程序包括刀具路径、切削参数和工艺要求等信息。
3. 传输程序：将编写好的加工程序通过编程设备传输给控制器。
传输可以通过USB接口、以太网或者直接连接进行。
4. 设置工艺参数：在控制器上设置加工过程中的各项参数，如切削速度、进给速度和刀具补偿等。
这些参数将影响机床的加工效果和精度。
5. 开始加工：一切准备就绪后，启动控制器，机床开始按照加工程序进行加工操作。
控制器通过发送指令控制主轴、工作台和刀具等部件的运动，实现对工件的切削、钻孔、铣削等操作。
计算机数控系统
计算机数控系统计算机数控系统3．1 计算机数控（CNC）系统的基本概念计算机数控（computerized numerical contro，简称CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。
CNC系统根据计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或者全部数值操纵功能．由一台计算机完成往常机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时操纵。
CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置与进给（伺眼）驱动装置构成。
由于使用了CNC装置，使系统具有软件功能，又用PLC取代了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维修也方便，同时具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
3．2 微处理器数控（MNC）系统的构成大多数CNC装置现在都使用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统（MNC）。
MNC通常由中央处理单元（CPU）与总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴操纵单元、速度进给操纵单元等构成。
图3 .2.1为MNC 的构成原理图。
3.2.1中央处理单元（CPU）与总线(BUS）CPU是微型计算机的核心，由运算器、操纵器与内寄存器组构成。
它对系统内的部件及操作进行统一的操纵，按程序中指令的要求进行各类运算，使系统成为一个有机整体。
总线（BUS）是信息与电能公共通路的总称，由物理导线构成。
CPU与存储器、I/O 接口及外设间通过总线联系。
总线按功能分为数据总线（DB）、地址总线（AB）与操纵总线（CB）。
３．２．２存储器(memory)(１)概述存储器用于存储系统软件（管理软件与操纵软件）与零件加工程序等，并将运算的中间结果与处理后的结果（数据）存储起来。
数控系统所用的存储器为半导体存储器。
（２）半导体存储器的分类①随机存取存储器（读写存储器）ＲＡＭ（random access memory）用来存储零件加工程序，或者作为工作单元存放各类输出数据、输入数据、中间计算结果，与外存交换信息与堆栈用等。
数控系统(CNC系统)
参考资料：/%C5%C9%BF%CB652/blog/item/040742fc5ab3e50eb17e c577.html一、ＣＮＣ系统的基本构成ＣＮＣ系统是一种用计算机执行其存储器内的程序来实现部分或全部数控功能的数字控制系统。
由于采用了计算机，使许多过去难以实现的功能可以通过软件来实现，大大提高了ＣＮＣ系统的性能和可靠性。
ＣＮＣ系统的控制过程是根据输入的信息，进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。
ＣＮＣ系统由硬件和软件组成，软件和硬件各有不同的特点。
软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢；硬件处理速度快，但成本高。
ＣＮＣ的工作是在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分的数控功能。
二、ＣＮＣ系统的硬件结构ＣＮＣ系统的硬件结构可分为单微处理器结构和多微处理器结构两大类。
早期的ＣＮＣ系统和现有的一些经济型ＣＮＣ系统采用单微处理器结构。
随着ＣＮＣ系统功能的增加，机床切削速度的提高，单微处理器结构已不能满足要求，因此许多ＣＮＣ系统采用了多微处理器结构，以适应机床向高精度、高速度和智能化方向的发展，以及适应计算机网络化及形成ＦＭＳ和ＣＩＭＳ的更高要求，使ＣＮＣ系统向更高层次发展。
１．单微处理器结构图６－３ＣＮＣ系统硬件的组成框图所谓单微处理器结构，即采用一个微处理器来集中控制，分时处理ＣＮＣ系统的各个任务。
某些ＣＮＣ系统虽然采用了两个以上的微处理器，但能够控制系统总线的只是其中的一个微处理器，它占有总线资源，其他微处理器作为专用的智能部件，不能控制系统总线，也不能访问存储器，是一种主从结构，故也被归入单微处理器结构中。
单微处理器结构的ＣＮＣ系统由计算机部分（ＣＰＵ及存储器）、位置控制部分、数据输入／输出等各种接口及外围设备组成。
ＣＮＣ系统硬件的组成框图可参见图６－３。
（１）计算机部分计算机部分由微处理器ＣＰＵ及存储器（ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ）等组成。
微处理器执行系统程序，首先读取加工程序，对加工程序段进行译码、预处理计算等，然后根据处理后得到的指令，对该加工程序段进行实时插补和对机床进行位置伺服控制；它还将辅助动作指令通过可编程控制器（ＰＬＣ）发给机床，同时接收由ＰＬＣ返回的机床各部分信息并予以处理，以决定下一步的操作。
CNC数控系统的基本结构
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第一节 概述
(2)传动链误差包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能， 即事先测量出螺距误差和反向间隙，并按要求输入到CNC系 统相应的存储单元内，在坐标轴运行时，对螺距误差进行补 偿;在坐标轴反向时，对反向间隙进行补偿。
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第一节 概述
计算机数控(CNC)与传统的硬线数控(NC)相比有很多的优 点，其中最根本的一点就是，CNC的许多数控功能是由软件 实现的，因而较硬线数控具有更大的柔性，即它很容易通过 软件的改变来实现数控功能的更改或扩展。今天，硬线数控 已被计算机数控所取代。
由上述讨论可知，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。
构，用户只需根据菜单的提示，进行正确操作; .编程方便:现代数控机床大多具有多种编程的功能，并且
都具有程序自动校验和模拟仿真功能; .维护维修方便:数控机床的许多日常维护工作都由数控系
统承担(润滑、关键部件的定期检查等)，另外，数控机床的 自诊断功能，可迅速确定故障位置，方便维修人员。
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第一节 概述
8.刀具管理功能 刀具管理功能是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理功
能。 加工中心都应具有此功能，刀具几何尺寸是指刀具的半径
和长度，这些参数供刀具补偿功能使用;刀具寿命一般是指 时间寿命，当某刀具的时间寿命到期时，CNC系统将提示用 户更换刀具;另外，CNC系统都具有T功能即刀具号管理功能， 它用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控 装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置 和进给(伺服)驱 动装置(包括检测装置)等组成。
数控机床的主要组成部分有哪些？
数控机床的主要组成部分有哪些？数控机床的主要组成部分有哪些？现代数控机床都是CNC机床，一般由数控操作系统和机床本体组成，专门用来对金属或木材进行加工的设备，主要有如下几部分组成。
1) CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，由微处理器（CPU）、存储器、各I／O接口及外围逻辑电路等构成。
2) 数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。
通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。
3) 可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。
例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。
4) 机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。
上面布置有各种所需的按钮和开关。
5) 伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统，进给伺服系统主要有进给伺服单元和伺服进给电机组成。
用于完成刀架和工作台的各项运动。
主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。
为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。
6) 机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。
为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。
上海市松江丰远是在原松江县骏马五金厂（1995年成立）的基础上成立的，位于国际大都市上海的西郊。
工厂是由三线建设大型军工企业回沪人员创建。
二十多年来先后成为几十家内外资企业的配套厂家。
以合理的价格、可靠的质量多次成为年度先锋供应商。
CNC工作原理
CNC工作原理标题：CNC工作原理引言概述：计算机数控（CNC）是一种自动化控制技术，广泛应用于各种机械加工领域。
CNC工作原理是通过计算机控制机床进行加工，实现精准、高效的加工过程。
本文将详细介绍CNC工作原理的五个部分。
一、数控系统1.1 控制器：CNC系统的核心部分，用于接收计算机发送的指令并控制机床运动。
1.2 编程软件：用于编写加工程序，将加工要求转化为机床可执行的指令。
1.3 人机界面：提供操作界面，方便操作人员进行程序输入、修改和监控。
二、传感器系统2.1 位置传感器：用于检测机床各轴的位置，保证加工精度。
2.2 速度传感器：监测机床各轴的运动速度，保证加工效率。
2.3 压力传感器：监测加工过程中的切削压力，保证加工质量。
三、执行系统3.1 伺服电机：用于驱动机床各轴的运动，实现高精度的定位和运动控制。
3.2 滚珠丝杠：将电机转动运动转化为直线运动，提高机床的定位精度。
3.3 刀具系统：根据加工要求选择合适的刀具，实现不同形状的加工。
四、加工过程4.1 加工参数设置：根据加工要求设置加工速度、刀具转速、进给速度等参数。
4.2 程序加载：将编写好的加工程序加载到CNC系统中。
4.3 自动加工：启动CNC系统，机床按照程序指令自动进行加工，实现高效、精准的加工过程。
五、监控与调整5.1 实时监控：通过人机界面监控机床运行状态，及时发现问题。
5.2 参数调整：根据监控结果调整加工参数，保证加工质量。
5.3 故障诊断：分析机床运行过程中出现的故障原因，及时排除故障，保证生产顺利进行。
结论：CNC工作原理涉及多个方面，包括数控系统、传感器系统、执行系统、加工过程以及监控与调整。
了解CNC工作原理有助于提高生产效率、加工精度，推动工业自动化发展。
希望本文的介绍能够帮助读者更深入了解CNC技术。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）是一种通过计算机控制机床运动的技术，广泛应用于各种制造领域。
它通过预先编写好的程序来控制机床的运动，实现复杂的加工操作。
本文将详细介绍CNC工作原理，包括其基本组成部分、工作流程和关键技术。
一、CNC的基本组成部分1. 控制系统：CNC的核心部分，负责接收和解析加工程序，并控制机床的运动。
控制系统通常由计算机、数控装置和接口电路组成。
2. 机床：CNC系统的执行部分，负责实际的加工操作。
常见的机床类型包括铣床、车床、钻床等。
3. 传感器：用于检测机床和工件的位置、速度和力等信息，并将其反馈给控制系统，以实现精确的运动控制。
4. 电机与驱动器：用于驱动机床的各个轴向运动，通常采用伺服电机和驱动器来实现精确的位置控制。
二、CNC的工作流程1. 编写加工程序：首先，操作员需要根据零件图纸和加工要求，使用专门的CNC编程软件编写加工程序。
加工程序包括加工路径、切削参数和工具补偿等信息。
2. 上传程序：将编写好的加工程序通过网络或存储介质上传到CNC系统的控制器中。
3. 设置工件和工具：操作员需要将待加工的工件安装到机床上，并选择合适的切削工具。
4. 启动加工：操作员在控制器上输入相应的指令，启动加工过程。
控制器将根据加工程序的要求，控制机床的各个轴向运动，实现零件的加工。
5. 监控加工过程：在加工过程中，操作员需要通过监控系统实时监测机床的运动和加工状态，确保加工质量和安全。
6. 完成加工：当加工完成后，操作员可以将工件从机床上取下，并进行必要的后续处理。
三、CNC的关键技术1. 插补算法：CNC系统需要根据加工程序中的加工路径，计算出各个轴向的运动轨迹。
插补算法是实现这一功能的关键技术，常见的插补算法包括直线插补、圆弧插补和螺旋线插补等。
2. 伺服控制技术：伺服电机和驱动器的组合可以实现高精度的位置控制。
伺服控制技术能够根据传感器反馈的位置信息，调整电机的转速和方向，实现精确的轴向运动。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种自动化控制系统，用于控制机床进行加工操作。
它利用计算机控制机床的运动和操作，实现高精度、高效率的加工过程。
CNC工作原理涉及到硬件和软件两个方面，下面将详细介绍。
一、硬件部分1. 机床结构：CNC机床通常由床身、主轴、进给系统、传感器和控制面板等组成。
床身提供机床的稳定支撑，主轴用于切削工件，进给系统控制工具在工件上的运动，传感器用于检测工件和刀具的位置和状态，控制面板用于操作和设置。
2. 伺服系统：CNC机床的伺服系统由伺服电机、编码器和驱动器组成。
伺服电机负责提供驱动力，编码器用于反馈位置信息，驱动器将输入的电信号转换为电机的运动。
3. 控制系统：CNC机床的控制系统由主控板、操作面板和显示器等组成。
主控板接收来自计算机的指令，并将其转换为电信号发送给伺服系统控制机床的运动。
操作面板用于操作和设置加工参数，显示器用于显示加工过程和结果。
二、软件部分1. CAD/CAM软件：CAD（Computer-Aided Design）和CAM（Computer-Aided Manufacturing）软件是CNC加工的重要工具。
CAD软件用于设计工件的三维模型，CAM软件将CAD模型转换为机床能够识别和执行的加工程序。
2. G代码：G代码是一种用于控制CNC机床运动的编程语言。
它包含了机床运动、进给速度、刀具半径补偿等指令，通过G代码，CNC机床可以按照预定的路径和速度进行加工。
3. 机床坐标系：CNC机床使用坐标系来描述工件和刀具的位置。
常见的坐标系有绝对坐标系和相对坐标系。
绝对坐标系以机床原点作为参考点，相对坐标系以刀具起点作为参考点。
4. 插补算法：插补算法用于计算刀具的运动轨迹。
常见的插补算法有直线插补、圆弧插补和螺旋插补等。
通过插补算法，CNC机床可以实现复杂的曲线加工。
三、CNC工作流程1. 设计工件：使用CAD软件设计工件的三维模型。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）是一种通过计算机控制机床运动和加工工具进行加工的技术。
它基于数学模型和计算机程序来控制机床的运动，实现高精度、高效率的加工过程。
本文将详细介绍CNC工作原理，包括其基本组成、工作流程和关键技术。
一、CNC工作原理的基本组成1. 控制系统：CNC机床的核心部分，由计算机和相关控制器组成。
计算机负责处理和存储加工程序，控制器负责接收计算机指令，并将其转化为电信号，控制伺服系统和执行系统的运动。
2. 伺服系统：负责控制机床各轴的运动。
它由伺服电机、编码器、传感器和驱动器等组成。
编码器用于测量轴的位置和速度，传感器用于检测加工过程中的各种参数，驱动器则负责将电信号转化为电能驱动伺服电机。
3. 执行系统：负责完成具体的加工任务。
它包括主轴、进给系统和刀具等。
主轴负责旋转刀具，进给系统负责控制刀具在工件上的运动。
二、CNC工作原理的工作流程1. 加工程序编制：首先，根据零件图纸和加工工艺要求编写加工程序。
加工程序是一系列的指令，用于控制机床的运动和加工工具的操作。
它包括刀具路径、进给速度、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序输入到CNC机床的控制系统中。
可以通过U盘、网络或直接连接计算机的方式进行输入。
3. 加工参数设置：根据加工工艺要求，设置加工参数，如刀具半径补偿、切削速度、进给速度等。
这些参数会影响加工结果的质量和效率。
4. 机床调试：在开始正式加工之前，需要进行机床的调试。
通过手动操作机床，检查各轴的运动是否正常，刀具是否与工件相切等。
5. 加工过程监控：一旦机床开始加工，控制系统会根据加工程序的指令，控制伺服系统和执行系统的运动。
同时，通过传感器和编码器等装置，监控加工过程中的各种参数，如切削力、轴的位置和速度等。
6. 加工结果评估：加工完成后，需要对加工结果进行评估。
可以通过测量工件的尺寸精度、表面质量等指标，来判断加工结果是否符合要求。
数控系统基本组成
CNC系统中的微处理器
1．单微处理器系统的组成和特点 单微处理器系统的CNC装置的特点是整个CNC装
置中只有一个CPU，通过该CPU来集中管理和控制整 个系统的资源（包括存储器、总线），并通过分时处 理的方法，实现各种数控功能。有些CNC装置中，虽 然有两个或两个以上的CPU，但只有一个CPU对系统 的资源拥有控制权和使用权，该CPU称为主CPU，其 它CPU（称为从CPU）无权控制和使用系统资源，只 能接受主CPU的控制命令和数据，或向主CPU发请求 信号以获取所需要的数据，从而完成某一辅助功能， 该结构称为主从结构，也可归为单机结构。
有些cnc装臵中虽然有两个或两个以上的cpu但只有一个cpu对系统的资源拥有控制权和使用权该cpu称为主cpu其它cpu称为从cpu无权控制和使用系统资源只能接受主cpu的控制命令和数据或向主cpu发请求信号以获取所需要的数据从而完成某一辅助功能该结构称为主从结构也可归为单机结构
数控系统的基本组成 本节提要：
⑸主轴控制接口
主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段 无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
（1）共享总线结构 （2）共享存储器结构
数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如：
（1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解 机床运行状态；
（2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补 和位置控制模快也必须同时进行。
cnc系统的硬件结构
所谓并行处理，是指计算机在同一时刻或同一时 间间隔内完成两种或两种以上相同或不同的工作。 并行处理方法有资源重复、时间重叠和资源分时 共享等处理方法。
CNC系统的中断管理主要靠硬件完成，中断类型有： ①外部中断。 ②内部定时中断。 ③硬件故障中断。 ④程序性中断。
23
3、常规CNC的软件结构 CNC的软件结构决定于系统采用的中断结构。 常规的CNC中，已有的结构模式有中断型结构①共享总线结构，如图。
8
②共享存储器结构，如图。
9
2）多微处理器的CNC的基本功能模块 主要有以下六种基本功能模块：
①CNC管理模块。包括初始化、中断管理、总线裁决、 系统出错识别和处理、系统硬件与软件诊断等。 ②CNC插补模块。完成插补前的预处理，然后进行插 补计算，给定各坐标轴的位置值。 ③位置控制模块。 ④PLC(PMC)模块。零件程序中的开关量（S、M、T） 和机床面板来的信号在这个模块中进行逻辑处理。 ⑤命令与数据输入输出和显示模块。 ⑥存储器模块。这是程序和数据的主存储器，或是 功能模块间数据传送用的共享存储器。
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2、CNC系统的多任务并行处理与实时中断处理
CNC的多任务表现在他的软件必须完成管理和控制两 大任务。
系统管理包括：输入、I/O处理、显示、诊断。
系统控制包括：译码、刀具补偿、速度处理、插补、
位置控制。如图。
21
CNC的各项任务必须协调工作，在许多情况下，管 理和控制的某些工作必须同时进行。如图。
10
2、开放式CNC的硬件结构
目前，对数控系统的柔性和通用性的要求主要体 现在：
根据不同的加工需求迅速、高效、经济地构筑面 向客户的控制系统；
减少数控机床生产厂对控制系统供应商的高依赖性；
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种通过计算机控制的数控系统，用于控制机床进行加工操作。
它是一种自动化的工艺，通过预先编程的指令来控制机床的运动和操作。
CNC工作原理涉及到计算机控制、传感器、机电和机床等多个方面。
一、CNC系统的组成1. 计算机控制单元（CCU）：负责接收和解析编程指令，控制机床的运动和操作。
它通常由一个主控制器和一个控制面板组成。
2. 伺服系统：包括伺服机电、编码器和驱动器等组件。
伺服机电通过接收控制信号来实现精确的位置和速度控制。
3. 传感器系统：用于检测和监控机床的状态和位置。
常见的传感器包括位置传感器、压力传感器和温度传感器等。
4. 机床系统：包括床身、主轴、刀具和工作台等组件。
机床通过伺服系统的控制来实现切削、钻孔、铣削等加工操作。
二、CNC工作流程1. 编程：首先，操作员需要使用专门的编程软件编写加工程序。
这些程序包括刀具路径、切削参数和加工顺序等信息。
2. 上传程序：编写完成后，程序可以通过网络或者存储介质上传到CNC系统的计算机控制单元。
3. 设置工件：操作员需要将待加工的工件安装在机床上，并进行必要的夹紧和定位。
4. 加工准备：在开始加工之前，操作员需要设置刀具和工件的起始位置，并进行必要的刀具和工件测量。
5. 加工操作：一旦准备工作完成，CNC系统将根据编程指令控制机床进行加工操作。
这包括挪移刀具、调整切削速度和进给速度等。
6. 监控和调整：CNC系统通过传感器系统不断监控机床的状态和加工过程。
如果浮现异常情况，系统将及时发出警报并住手加工。
7. 完成加工：一旦加工完成，操作员可以从机床上取下加工好的工件，并进行必要的后续处理。
三、CNC工作原理的优势1. 高精度：CNC系统可以实现非常精确的位置和速度控制，保证加工结果的精度和一致性。
2. 高效率：相比传统的手工操作，CNC系统可以实现自动化加工，提高生产效率和工作效率。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种通过计算机控制机床进行加工的技术。
它通过预先编程的指令，使机床按照特定的路径和速度进行工作。
CNC技术已经广泛应用于各种创造行业，包括金属加工、木工、塑料加工等。
CNC工作原理可以分为以下几个方面：1. 控制系统：CNC系统由计算机、控制器、驱动器和传感器等组成。
计算机负责接收和解析预先编写的加工程序，控制器将解析后的指令转换为相应的电信号，驱动器将电信号转换为机床运动所需的动力，传感器用于检测机床的位置和状态。
2. 加工程序：加工程序是CNC加工的核心，它由一系列指令组成，描述了工件的几何形状、加工路径、切削参数等信息。
加工程序可以使用专门的CAD/CAM 软件进行编写，也可以手动编写。
编写好的程序通过存储介质（如U盘、硬盘等）输入到CNC系统中。
3. 机床控制：CNC系统根据加工程序中的指令，控制机床进行相应的运动。
常见的机床运动包括直线插补、圆弧插补、螺旋线插补等。
系统根据指令控制伺服机电或者步进机电驱动导轨、丝杠等部件，从而实现机床的运动。
4. 刀具控制：CNC系统还可以控制刀具的选择、切削速度、进给速度等参数。
通过调整这些参数，可以实现不同材料的加工，以及不同形状的切削。
刀具控制通常通过刀库和刀具传感器实现，系统可以根据加工程序中的指令自动选择合适的刀具。
5. 监控与检测：CNC系统可以实时监控机床的状态和加工过程。
通过传感器检测机床的位置、速度、力度等参数，系统可以实现自动修正和报警功能。
此外，系统还可以记录加工过程中的数据，如加工时间、切削力、表面粗糙度等，用于质量控制和工艺优化。
CNC工作原理的优势在于其高精度、高效率和灵便性。
相比传统的手工操作，CNC加工可以实现更精确的加工，提高生产效率。
同时，CNC系统可以根据不同的加工需求进行调整和优化，适应各种工件的加工要求。
总结起来，CNC工作原理是通过计算机控制机床进行加工的技术。
数控系统的组成
三、刀具半径补偿
１．补偿的类型：
分为左补偿和右补偿两种情形。 刀具半径左补偿：沿着加工方向，当刀具位于工
件左侧时，称刀具半径左补偿。加工时用G41指 令调用。 刀具半径右补偿：沿着加工方向，当刀具位于工 件右侧时，称刀具半径右补偿。加工时用G42指 令调用。
刀具半径补偿图例：
２．刀具补偿的步骤：
控制器结构简图：
１．硬件构成（3） ：
外围设备主要包括操作面板、键盘、显示器、光电阅读机、 纸带穿孔机和外部存储器等。
操作面板：由于不同数控机床的动作不同，所配备的操作 面板是不同的。一般操作面板具有如下按钮和开关：
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
插补程序：根据加工程序所提供的加工信息，如 曲线的种类（直线、圆弧或其它曲线）、起终点 （直线的起点、终点，圆弧的起点、终点及圆 心）、加工方向（顺时针、逆时针），对这些信 息进行插补运算，决定每一个脉冲到来时的移动 方向及步长，以及曲线与曲线之间如何过渡等。
２．软件构成（3）：
速度控制程序：根据给定的速度值控制插补运算 的频率，保证预定的进给速度。并能根据反馈值 的正与负自动地调节速度的大小。
诊断程序：通过识别程序中的一些标志符来判断故 障的类型和所在地。
二．机床数控系统的基本工作原理
1 ．数控系统工作原理框图：
１．程序的输入：
分为手动输入和自动输入两种方式。手动输入通 常用键盘输入；自动输入可用穿孔纸带、磁带或 用通讯的方式。
２．译码：
主要是将标准程序格式翻译成便于计算机处理数 据的格式（高级语言→机器语言）。
3．刀具半径补偿原理（2）：
X X X
切直线时刀补的计算：设上段
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种通过计算机控制的数控系统，广泛应用于各种机械加工领域。
它通过编程指令来控制机床的运动，实现精确的加工操作。
本文将详细介绍CNC工作原理及其相关技术。
一、CNC系统组成CNC系统由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件组成CNC系统的硬件主要包括以下几个部分：- 电脑：用于编程和控制CNC系统。
- 控制器：负责接收电脑发送的指令，并将其转化为机床的动作。
- 伺服驱动器：控制机床各轴的运动。
- 传感器：用于检测机床的位置、速度和加速度等参数。
- 机床：用于实际加工操作的设备。
2. 软件组成CNC系统的软件包括以下几个部分：- 编程软件：用于编写加工程序。
- 控制软件：将编写好的程序转化为机床的运动指令。
- 仿真软件：用于模拟加工过程，检查程序的正确性。
二、CNC工作原理CNC工作原理可以分为以下几个步骤：1. 编写加工程序首先，操作人员需要使用编程软件编写加工程序。
加工程序是由一系列指令组成，用于描述机床的运动轨迹、切削参数等。
编写加工程序需要考虑加工零件的几何形状、加工工艺和机床的运动范围等因素。
2. 加载加工程序编写好的加工程序需要通过计算机传输到CNC系统中。
操作人员可以通过网络连接或者U盘等方式将程序加载到CNC系统中。
3. 设置工件坐标系在进行加工操作之前，需要设置工件坐标系。
工件坐标系是用于描述工件相对于机床运动的坐标系统。
操作人员需要通过测量和标定等方式确定工件坐标系的原点和方向。
4. 运行加工程序设置好工件坐标系后，操作人员可以通过控制软件将加工程序转化为机床的运动指令。
控制器会根据指令控制伺服驱动器，使机床按照加工程序的要求进行运动。
5. 监控加工过程在加工过程中，操作人员需要监控机床的运动情况。
CNC系统会通过传感器检测机床的位置、速度和加速度等参数，并将其反馈给控制器。
操作人员可以通过监控界面实时查看这些参数，以确保加工过程的准确性和安全性。
数控机床的组成
数控机床的组成随着计算机技术的发展，数控机床广泛采用了计算机数控（CNC）系统，如图1所示：其组成包括：加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、反馈系统、辅助控制装置和机床本体组成。
图1数控机床的组成（一）加工程序数控机床工作时，不需要工人直接去操作，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。
加工程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上确定：零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线或加工顺序；主运动的启、停、换向、变速；进给运动的速度、位移大小等工艺参数，以及辅助装置的动作。
这样得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的由文字、数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。
编制程序的工作可由人工进行，或者在数控机床以外用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、录音磁卡、软磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
（二）输入装置输人装置的作用是将控制介质（信息载体）上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控系统内。
根据程序存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录音机或软盘驱动器有些数控机床，不用任何程序存储载体，而是将数控程序单的内容通过数控系统上的键盘，用手工方式(MDI方式)输入或者将数控程序由编程计算机用通信方式传送到数控系统中。
（三）数控系统数控系统是一种位置控制系统，是机床自动化加工的核心。
主要有主控制系统、运算器、存储器、输入输出接口五大部分组成。
进行零件加工时，总是先将编写好的零件程序输入到系统的内存中，而后系统根据输入的程序段插补出理想的轨迹，并控制执行部件加工出合格的零件。
数控系统接受输入装置送来的脉冲信息，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。
数控系统的构成、工作原理和功能
数控系统的构成、工作原理和功能一、数控装置数控（NC）装置是数控装备的控制核心，通常由一台专用计算机和输入输出设备构成，如下图所示。
▲数控（NC）装置的组成1、信息信息、程序可以通过键盘人工编程输入，也可以在专门的编程系统中完成程序编制，将信息、程序存储在移动硬盘、光盘、U盘上输入数控系统，在通信控制的数控机床上，程序还可以由计算机接口传送。
2、专用计算机它由信息输入装置、运算器、控制器和输出装置组成。
专用计算机对信息进行处理，如计算各执行元件的移动量，另外通过固定、内置的逻辑单元操作程序控制动作信息（如：电动机开停、电动机正反转、刀具更换、检测等）。
3、伺服系统伺服系统控制驱动装备的执行元件，实现伺服电动机的起动、回转、编码检测、反馈、控制回转位置、减速、停止等。
通过上述组成部分可以看出，数控装置的工作过程是：将信息、程序通过专用计算机的输入装置，由控制器中的译码器对输入的信息进行识别，将识别结果向专用计算机的输出装置发出控制信号，执行规定的操作；最后由输出装置实现对伺服系统的数据输出，以实现对伺服系统的控制。
数控装置根据输入的指令进行译码、处理、计算和控制实现数控功能。
该类装置是20世纪50～70年代随着计算机技术发展而产生的一种控制技术。
从本质上讲，数控装置所具有的功能都是采用专用的硬件电路来实现的，因此也称为硬件数控装置。
从现代计算机技术和装备技术要求的角度来讲，这种专用数控装置结构复杂，功能扩展困难并受到一定限制，适应性及灵活性差，设计、制造周期长，制造成本高，稳定可靠性较差。
现代数控装置已发展成为计算机数控装置，也称为软件数控装置。
二、计算机数控系统以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，简称为计算机数控（CNC）。
CNC系统是现代的主流数字控制系统。
用CNC系统控制的数控机床，简称CNC机床。
1、CNC装置的组成CNC装置由硬件和软件两大部分组成。
（1）硬件由CPU、存储器、总线、输入/输出接口、MDI/CRT接口、位置控制、通信接口等组成。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种通过计算机控制的数控系统，广泛应用于各种机械加工领域。
它通过预先编写好的程序指令，控制机床进行各种加工操作，实现高精度、高效率的加工过程。
本文将详细介绍CNC工作原理，包括其基本组成、工作流程和关键技术。
一、CNC工作原理的基本组成CNC系统由计算机、数控设备、传感器和执行机构等多个组成部分构成。
其中，计算机是CNC系统的核心，用于编写、编辑和存储加工程序，并通过数控设备将程序指令传输给机床。
数控设备包括数控控制器、数控伺服系统和数控操作面板等，用于接收和解析计算机传输的指令，并控制机床的运动。
传感器用于检测机床的位置、速度和加速度等参数，并将其反馈给数控设备。
执行机构包括伺服电机、液压系统和气动系统等，用于驱动机床进行各种加工操作。
二、CNC工作原理的基本流程1. 编写加工程序：在计算机上使用专门的编程软件，根据零件的几何形状和加工要求，编写相应的加工程序。
加工程序包括加工路径、切削参数和加工顺序等信息。
2. 传输加工程序：将编写好的加工程序通过数控设备传输给机床。
传输方式可以是通过有线连接，也可以是通过网络传输。
3. 解析加工程序：数控设备接收到加工程序后，进行解析，将程序指令转换为机床能够理解和执行的指令。
解析过程包括语法检查、坐标系转换和插补运算等。
4. 控制机床运动：数控设备根据解析后的指令，通过控制执行机构，驱动机床进行各种运动。
运动包括直线插补、圆弧插补和螺旋线插补等。
5. 监控加工过程：数控设备通过传感器实时监测机床的位置、速度和加速度等参数，并将其反馈给计算机进行处理。
同时，还可以监控刀具磨损情况和加工质量等。
6. 完成加工任务：机床按照加工程序指令进行加工操作，直至完成所有加工任务。
数控设备可以根据需要进行自动化换刀、自动化测量和自动化修补等操作，提高加工效率和精度。
三、CNC工作原理的关键技术1. 插补算法：插补算法是数控设备控制机床进行各种运动的关键技术。
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第四章计算机数控系统（CNC系统）第一节概述一、CNC系统的组成CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。
其核心是计算机数字控制装置。
它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。
CNC系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。
只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。
CNC系统有很多种类型，有车床、铣床、加工中心等的CNC系统。
但是，各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分：中央处理单元CPU、存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。
图4-1所示为CNC系统的一般结构框图。
图4-1 CNC系统的结构框图在图4-1中所示的整个计算机数控系统的结构框图，数控系统主要是指图中的CNC控制器。
CNC控制器由计算机硬件、系统软件和相应的I/O接口构成的专用计算机与可编程控制器PLC组成。
前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者处理开关量的逻辑控制。
三、CNC系统的功能和一般工作过程（一）CNC系统的功能 CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。
数控系统有多种系列，性能各异。
数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。
基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。
CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。
根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。
1. 控制功能 CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。
控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。
通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。
一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三2轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。
控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，轴控制、三轴联动或21要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。
2. 准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。
对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。
对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。
3. 插补功能 CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。
由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU 时间。
因此，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。
有的数控机床采用硬件进行精插补。
4. 进给功能根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。
（1）切削进给速度以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。
对于回转轴，表示每分钟进给的角度。
（2）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。
只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。
（3）进给倍率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0~200%之间变化，每档间隔10%。
使用倍率开关不用修改程序就可以改变进给速度，并可以在试切零件时随时改变进给速度或在发生意外时随时停止进给。
5. 主轴功能主轴功能就是指定主轴转速的功能。
（1）转速的编码方式一般用S指令代码指定。
一般用地址符S后加两位数字或四位数字表示，单位分别为r/min和mm/min。
（2）指定恒定线速度该功能可以保证车床和磨床加工工件端面质量和不同直径的外圆的加工具有相同的切削速度。
（3）主轴定向准停该功能使主轴在径向的某一位置准确停止，有自动换刀功能的机床必须选取有这一功能的CNC 装置。
6. 辅助功能辅助功能用来指定主轴的启、停和转向；切削液的开和关；刀库的启和停等，一般是开关量的控制，它用M指令代码表示。
各种型号的数控装置具有的辅助功能差别很大，而且有许多是自定义的。
7. 刀具功能刀具功能用来选择所需的刀具，刀具功能字以地址符T为首，后面跟二位或四位数字，代表刀具的编号。
8. 补偿功能补偿功能是通过输入到CNC系统存储器的补偿量，根据编程轨迹重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的工件。
补偿功能主要有以下种类：（1）刀具的尺寸补偿如刀具长度补偿、刀具半径补偿和刀尖圆弧补偿。
这些功能可以补偿刀具磨损以及换刀时对准正确位置，简化编程。
（2）丝杠的螺距误差补偿和反向间隙补偿或者热变形补偿通过事先检测出丝杠螺距误差和反向间隙，并输入到CNC 系统中，在实际加工中进行补偿，从而提高数控机床的加工精度。
9. 字符、图形显示功能 CNC控制器可以配置单色或彩色CRT或LCD，通过软件和硬件接口实现字符和图形的显示。
通常可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形及刀具实际移动轨迹的坐标等。
10. 自诊断功能为了防止故障的发生或在发生故障后可以迅速查明故障的类型和部位，以减少停机时间，CNC系统中设置了各种诊断程序。
不同的CNC系统设置的诊断程序是不同的，诊断的水平也不同。
诊断程序一般可以包含在系统程序中，在系统运行过程中进行检查和诊；也可以作为服务性程序，在系统运行前或故障停机后进行诊断，查找故障的部位。
有的CNC可以进行远程通信诊断。
11. 通信功能为了适应柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的需求，CNC装置通常具有RS232C通信接口，有的还备有DNC接口。
也有的CNC还可以通过制造自动化协议（MAP）接入工厂的通信网络。
12. 人机交互图形编程功能为了进一步提高数控机床的编程效率，对于NC程序的编制，特别是较为复杂零件的NC 程序都要通过计算机辅助编程，尤其是利用图形进行自动编程，以提高编程效率。
因此，对于现代CNC系统一般要求具有人机交互图形编程功能。
有这种功能的CNC系统可以根据零件图直接编制程序，即编程人员只需送入图样上简单表示的几何尺寸就能自动地计算出全部交点、切点和圆心坐标，生成加工程序。
有的CNC系统可根据引导图和显示说明进行对话式编程，并具有自动工序选择、刀具和切削条件的自动选择等智能功能。
有的CNC系统还备有用户宏程序功能（如日本FANUC 系统）。
这些功能有助于那些未受过CNC编程专门训练的机械工人能够很快地进行程序编制工作。
（二）CNC系统的一般工作过程1. 输入输入CNC控制器的通常有零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数。
机床参数一般在机床出厂时或在用户安装调试时已经设定好，所以输入CNC系统的主要是零件加工程序和刀具补偿数据。
输入方式有纸带输入、键盘输入、磁盘输入，上级计算机DNC通讯输入等。
CNC输入工作方式有存储方式和NC方式。
存储方式是将整个零件程序一次全部输入到CNC内部存储器中，加工时再从存储器中把一个一个程序调出。
该方式应用较多。
NC方式是CNC一边输入一边加工的方式，即在前一程序段加工时，输入后一个程序段的内容。
2. 译码译码是以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中零件的轮廓信息（起点、终点、直线或圆弧等），F、S、T、M等信息按一定的语法规则解释（编译）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域。
编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。
3. 刀具补偿刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。
为了方便编程人员编制零件加工程序，编程时零件程序是以零件轮廓轨迹来编程的，与刀具尺寸无关。
程序输入和刀具参数输入分别进行。
刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹按系统存储的刀具尺寸数据自动转换成刀具中心（刀位点）相对于工件的移动轨迹。
刀具补偿包括B机能和C机能刀具补偿功能。
在较高档次的CNC中一般应用C机能刀具补偿，C机能刀具补偿能够进行程序段之间的自动转接和过切削判断等功能。
4. 进给速度处理数控加工程序给定的刀具相对于工件的移动速度是在各个坐标合成运动方向上的速度，即F代码的指令值。
速度处理首先要进行的工作是将各坐标合成运动方向上的速度分解成各进给运动坐标方向的分速度，为插补时计算各进给坐标的行程量做准备；另外对于机床允许的最低和最高速度限制也在这里处理。
有的数控机床的CNC软件的自动加速和减速也放在这里。
5. 插补零件加工程序程序段中的指令行程信息是有限的。
如对于加工直线的程序段仅给定起、终点坐标；对于加工圆弧的程序段除了给定其起、终点坐标外，还给定其圆心坐标或圆弧半径。
要进行轨迹加工，CNC必须从一条已知起点和终点的曲线上自动进行“数据点密化”的工作，这就是插补。
插补在每个规定的周期（插补周期）内进行一次，即在每个周期内，按指令进给速度计算出一个微小的直线数据段，通常经过若干个插补周期后，插补完一个程序段的加工，也就完成了从程序段起点到终点的“数据密化”工作。
6. 位置控制位置控制装置位于伺服系统的位置环上，如图4-2所示。
它的主要工作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进行比较，用其差值控制进给电动机。
位置控制可由软件完成，也可由硬件完成。
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等，以提高机床的定位精度。
图4-2 位置控制的原理7. I/O处理 CNC的I/O处理是CNC与机床之间的信息传递和变换的通道。
其作用一方面是将机床运动过程中的有关参数输入到CNC中；另一方面是将CNC的输出命令（如换刀、主轴变速换档、加冷却液等）变为执行机构的控制信号，实现对机床的控制。
8. 显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，显示装置有CRT显示器或LCD数码显示器，一般位于机床的控制面板上。
通常有零件程序的显示、参数的显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警信息显示等。
有的CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态模拟加工图形显示。
上述的CNC的工作流程如图4-3所示。
图4-3 CNC的工作流程。