数控系统(CNC系统)
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）是一种先进的自动化控制技术，广泛应用于各种机械加工领域。
它通过计算机程序控制机床的运动和操作，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，包括数控系统、数控编程和机床控制等方面的内容。
一、数控系统数控系统是CNC工作的核心部分，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括主机、控制柜、操作面板、伺服电机等设备，软件则是运行在主机上的程序。
数控系统的主要功能是接收和解释用户输入的加工程序，并将指令转化为机床运动的控制信号。
数控系统的工作原理是将加工程序中的指令逐行读取，并按照预定的顺序执行。
每条指令包含了机床运动、刀具切削和加工参数等信息。
数控系统根据这些信息，控制伺服电机的转动，使机床按照预定的路径和速度进行加工。
二、数控编程数控编程是将零件的几何形状和加工要求转化为机床可识别的指令的过程。
数控编程语言有多种，常用的包括G代码和M代码。
G代码用于定义机床的运动轨迹，如直线、圆弧等；M代码用于定义机床的辅助功能，如切削液开关、主轴启停等。
数控编程的基本步骤包括：确定加工顺序、选择合适的刀具、绘制零件的几何图形、确定刀具路径、计算切削参数、生成加工程序等。
编写好的加工程序可以通过U盘、网络或直接输入到数控系统中。
三、机床控制机床控制是指数控系统对机床运动的控制。
数控系统根据加工程序中的指令，控制伺服电机的转动，使机床按照预定的路径和速度进行加工。
机床控制的主要参数包括进给速度、进给方式、切削速度、切削深度等。
机床控制的实现方式有多种，常见的包括点位控制和连续控制。
点位控制是指机床在每个加工点上停留一段时间，然后再移动到下一个加工点；连续控制则是机床在加工过程中连续运动，不停留在每个加工点上。
四、CNC工作流程CNC工作的基本流程包括：设计零件几何形状和加工要求、编写加工程序、设置机床和工件、调试和运行加工程序、检查加工结果。
机械一周解一惑系列：全球数控系统演进简史与中国国产化之路
一周解一惑系列：全球数控系统演进简史与中国国产化之路2023年03月26日➢本周关注：宏华数科、铁建重工、中铁工业、科德数控、华中数控。
➢ 数控机床集电子/计算机/控制/信息技术为一体。
数控机床采用数字编程、程序执行、伺服控制等技术，实现按照零件图样编制的数字化加工程序自动控制机床的轨迹运动和运行，从此NC 技术就使得机床与电子、计算机、控制、信息等技术的发展密不可分。
随后，为了解决NC 程序编制的自动化问题，采用计算机代替手工的自动编程工具（APT ）和方法成为关键技术，计算机辅助设计／制造（CAD ／CAM ）技术也随之得到快速发展和普及应用。
可以说，制造数字化肇始于数控机床及其核心数字控制技术的诞生。
数控系统（CNC 系统）是数控机床的重要部分，有数控程序、输入输出设备、CNC 装备（核心）、可编程控制器（plc ）、主轴驱动单元和给进驱动单元（包括检测装备）等组成。
数控系统随着计算机技术的发展而进步。
➢ 数控系统在AI 赋能下有望加快插补技术进步。
数控系统完成诸多信息的存储和处理的工作，并将信息的处理结果以控制信号的形式传给后续的伺服电机，这些控制信号的工作效果依赖于两大核心技术：①曲线曲面的插补运算，②机床多轴的运动控制。
高性能的坐标轴进给伺服装置构成了实现多轴联动控制的物理基础。
现代数控机床普遍采用数字计算机通过软件实现轨迹插补。
当前５轴联动插补可高效方便地实现各种复杂曲线和曲面插补的功能，并进一步发展样条插补和先进的速度、加速度、加速度变化率（Jerk ）等控制功能，是高速度、高精度、高动态响应加工的核心技术。
未来，数控系统还将发展自由曲面直接插补功能（SDI ）并可望与基于人工智能和数字孪生的走刀轨迹规划相结合，在考虑多轴联动动力学模型以及轨迹误差和速度约束条件下，实现由3D 模型驱动的刀轨生成和最优控制的多轴联动直接插补。
➢ 当下我国高端数控系统处在创新链链产业链加快融合阶段。
CNC数控系统的基本结构
上一页 下一页 返回
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。
上一页 下一页 返回
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。
上一页 下一页 返回
上一页 下一页 返回
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。
cnc的含义名词解释
cnc的含义名词解释CNC，即Computer Numerical Control（计算机数控），是一种通过计算机控制的数控机床系统。
它以计算机技术与机械传动技术相结合，实现工件的自动化加工。
CNC技术在制造业中扮演着重要的角色，为生产过程带来了巨大的便利和效率提升。
第一部分：CNC技术的起源和发展CNC技术的发展可以追溯到20世纪50年代，当时美国的军事工业对高精度、高效率的零件加工需求日益增长。
为了解决传统机械加工方式无法满足需求的问题，CNC技术应运而生。
最初的CNC机床是用电子设备替代了传统机床的基本控制装置，使得机床能够按照预定程序自动控制工作过程。
随着计算机技术的飞速发展，CNC技术也逐渐成熟。
计算机的出现使得CNC机床的自动化程度大大提高，同时数据存储和运算能力的增强也为CNC技术的广泛应用打下了基础。
传统的机械加工方式逐渐被CNC技术所取代，使得工业生产进入了一个全新的时代。
第二部分：CNC技术的优势和应用领域CNC技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高精度：CNC机床通过计算机的精确控制，能够实现高精度的加工，减少了人为因素对加工质量的影响。
2.高效率：CNC机床具备自动化加工的能力，通过预定的程序可以快速、连续地完成复杂的工件加工，提高了生产效率。
3.灵活性：CNC机床可以根据不同的加工需求进行编程，简单修改程序即可实现不同工件的加工，增强了机床的适应性。
4.生产成本降低：CNC机床的自动化程度高，减少了人力投入，降低了生产成本，提高了企业的竞争力。
CNC技术广泛应用于各个领域，如：1.航空航天：CNC技术在航空航天领域中的应用十分重要。
通过CNC机床进行精密零件的加工，可以保证零件的质量和精度，满足航空航天工业对零件质量的极高要求。
2.汽车制造：CNC技术在汽车制造业中的应用也非常广泛。
自动化的CNC机床可以加工各种复杂的汽车零件，提高生产效率和产品质量。
3.电子电器：CNC技术在电子电器制造业中也有重要的应用。
CNC工作原理
CNC工作原理CNC（Computer Numerical Control）是一种利用计算机控制的数控系统，它能够精确控制机床进行加工操作。
CNC工作原理涉及到计算机控制、传感器、执行器和编程等方面的知识。
下面将详细介绍CNC工作原理的各个方面。
一、计算机控制CNC系统的核心是计算机控制单元（CCU），它负责接收、解释和执行用户编写的程序。
CCU通过与机床的接口进行通信，将指令传递给机床的执行器，控制机床进行各种运动。
计算机控制使得CNC系统具有高度的灵活性和可编程性，能够实现复杂的加工操作。
二、传感器CNC系统中的传感器用于检测和测量机床和工件的状态和位置。
常用的传感器包括位置传感器、压力传感器、温度传感器等。
位置传感器可以精确测量机床各个轴的位置，从而实现精确的加工操作。
压力传感器和温度传感器可以监测切削过程中的刀具负载和工件温度，以保证加工质量和安全性。
三、执行器执行器是CNC系统中负责实际加工操作的部件。
常见的执行器包括电机、液压缸和气动元件等。
电机是最常用的执行器，它可以驱动机床的各个轴进行运动。
液压缸和气动元件通常用于控制机床的夹紧装置和刀具换装装置等。
四、编程CNC系统的编程是指根据加工要求编写机床加工的指令。
常见的编程语言包括G代码和M代码。
G代码用于定义机床的运动轨迹和加工参数，例如切削速度和进给速度等。
M代码用于控制机床的辅助功能，例如刀具换装和冷却液开关等。
编程可以手动输入，也可以通过CAD/CAM软件生成。
五、加工过程CNC系统的加工过程包括以下几个步骤：首先，通过CAD软件设计出要加工的零件，并将其转换为机床能够理解的G代码。
然后，将G代码输入CNC系统，并进行程序的编辑和校验。
接下来，将工件夹紧在机床上，并进行刀具的安装和调整。
最后，启动CNC系统，它会按照程序中定义的运动轨迹和加工参数，控制机床进行加工操作。
六、优势和应用CNC工作原理的优势在于高度的自动化和精度控制。
计算机数控系统概念
计算机数控系统概念
一、概念
计算机数控系统简写为CNC（Computer Numerical Control）。
它是一种将数字或符号指令输送到机床来控制加工制造过程的自动化系统。
CNC系统主要作用是控制机床沿X、Y、Z等轴线运动，对工件进行加工，以达到所需形状尺寸和表面质量。
二、历史
数控技术起源于20世纪50年代，最初的数控机床使用的是齿轮和凸轮控制系统。
1960年代之后，随着微处理器和半导体技术的发展，数控机床的控制系统逐渐演变为以计算机为核心的数字控制系统。
三、组成
CNC系统主要由以下组成部分构成：
1.数控装置：包括数控主机、输入设备和行程控制板等。
2.执行机构：包括伺服电机、传动装置、机床工作台和工具刀具等。
3.感应器：包括接触式和非接触式两种，用于检测工件和机床的位置等信息。
4.辅助设备：包括冷却液系统、工件夹紧系统、刀库系统等。
四、应用
CNC系统广泛应用于机械加工、轻工制造、航空航天、汽车制造、电子制造等领域。
它的出现使得工件加工精度和效率得到了极大提
升，对于促进制造业的发展起到了重要作用。
《计算机数控系统CN》课件
数控机床的附加功能控制。
3
高级编程
学习高级编程技巧，如循环嵌套、子 程序调用等，提高编程效率。
数控系统的应用
制造业
航空航天
探索CNC系统在制造业中的应 用，提高生产效率和产品质量。
了解CNC系统在航空航天领域 的关键应用，推动航空技术的 发展。
医疗行业
探索CNC系统在医疗设备制造 中的应用，推动医疗技术的进 步。
数控机床
自动化
了解数控机床与传统机床的区别，掌握自动化生产的优势。
精度控制
深入研究数控机床的精度控制技术和误差补偿方法。
组合加工
探索数控机床的组合加工技术，实现多轴联动加工和复杂形状加工。
数控编程
1
G代码入门
掌握G代码的基本语法和功能，实现
M代码应用
2
数控机床的移动和加工操作。
了解M代码的作用和使用方法，实现
《计算机数控系统CN》 PPT课件
计算机数控系统（Computer Numerical Control System，简称CNC）是一种利用 计算机软件控制机床进行运动控制的自动化设备。本课程将介绍CNC系统的基 础知识，包括数控机床、数控编程以及其在各个领域的应用。
课程介绍
1 基础知识
了解CNC系统的基本原 理和组成结构。
2 发展历程
回顾数控技术的发展历 程和重要里程碑。
3 应用领域
探索CNC系统在制造、 航空航天等领域的广泛 应用。
计算机数控系统基础
机床分类
介绍不同类型的数控机床，如 铣床、车床、钻床等。
系统组成
讲解CNC系统的各个组成部分 及其功能，如主轴驱动、伺服 系统等。
编程基础
学习数控编程的基本语法和代 码结构，以及常用的G代码和 M代码。
数控系统
数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。
通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。
是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。
CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。
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。
CNC系统的核心是CNC装置。
由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。
这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。
例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。
对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。
对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。
例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。
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数控系统介绍
CNC数控系统介绍
我们大家传统理解的数控也就是CNC（Computerized Numerical Control）计算机数字控制系统。
CNC（数控系统）：现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。
一般理解就是数控机床啊，加工中心啊，其实很多领域都已经包含数控技术，例如雕刻、纺织、冶金、航空航天等等。
几乎只要使用计算机（含嵌入式计算机）系统进行工艺控制就应该算是数控技术。
运动控制就不就是依靠数控来实现的吗？
工控呢？除了数控外，还有电力电子、总线通讯、机械传动、软件组态、仪器仪表等等，只能说工控接触的东西能多些，其实即使搞工控也只能涉及工控行业的某一个分项。
而且数控在工控行业的重要性和地位都是举足轻重的。
CNC系统介绍
CNC系统介绍CNC系统（Computer Numerical Control System）是一种基于计算机技术、数字化控制和数值控制技术的先进控制系统，利用计算机控制机床进行自动化操作，可实现精密度高、生产效率高的机器加工。
CNC系统是现代制造业的重要组成部分，广泛应用于航空、航天、汽车、机械加工等领域。
CNC系统的发展历程CNC技术最初是在20世纪50年代初期问世的。
当时，由于机械加工需要高精度，但人工操作难以达到要求，因此需要一种更为灵活、高效、高精度的方式来控制机床。
于是，CNC 技术应运而生。
最初的CNC系统使用的是继电器逻辑控制，其制作成本较高，控制精度不高，难以满足高精度加工的需要。
随着计算机技术的发展，CNC系统逐渐采用了更加先进的数字化控制技术。
这些技术包括数值控制、图形化编程和全实时控制等，大大提高了CNC系统的控制精度、运行速度和操作简便性。
CNC系统的工作原理CNC系统通过计算机控制电机、液压、气动等部件的运动，从而控制机床加工工件的形状、尺寸和表面质量。
CNC系统的基本工作流程如下：1.设计CAD图纸首先，在计算机上设计CAD图纸，确定加工工件的形状、尺寸和表面性质。
2.编写CAM程序根据CAD图纸生成CAM程序，即将计算机中的图纸信息转化为机床可以识别的指令代码。
3.输入CNC控制系统将CAM程序传输到CNC控制系统中，通过控制系统将指令发送给机床，控制机床进行自动化加工。
4.加工工件机床按照指令自动进行加工，以达到CAD图纸中所设计的工件形状、尺寸和表面质量。
功能特点CNC系统的主要功能特点包括：1.高精度控制CNC系统采用数值控制技术，控制精度高达0.001mm，能够满足高精度加工的要求。
2.高生产效率CNC系统能够自动化控制机床运动，加速加工效率，同时减少误差和浪费。
3.灵活、可编程CNC系统可以根据需要重新编程，在不更改机床构造的情况下，实现对加工工件的形状、尺寸和表面质量的调整。
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标 的 分速度。 开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。
速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度
计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮 廓步长。
可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出 故障后，通过系统重组仍可断继续工作。
12
2.2 CNC装置的硬件结构
结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。
分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，
数据交换和资源共享通过网络技术实现。
主从式：主控CPU、从控CPU，主控CPU才能控制和访问总
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理
本章主要内容
第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构 第三节 CNC装置的软件结构
第四节 可编程控制器（PLC）
第五节 典型的CNC系统简介
2
2.1概述
1. CNC系统?
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、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。
两个以上任务处理。
♦ 并行处理的实现方式： ☆ 资源分时共享（单CPU）
☆ 资源重叠流水处理（多CPU）
34
Have a Rest!
2.3 CNC系统的软件
资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）
♦ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用 “资源分时共
计算机数控系统之CNC系统
计算机数控系统之CNC系统1. 什么是CNC系统？CNC系统是计算机数控系统的简称，全称是Computer Numerical Control System，在机械加工领域中被广泛应用。
它是一种通过计算机控制机床进行加工操作的技术系统。
CNC系统基于计算机软件和硬件的配合，能够实现对机床的自动化控制。
通过输入加工图纸和参数，CNC系统能够自动计算出机床的动作轨迹，并控制机床按照要求进行加工操作，取代了传统的手工操作，大大提高了加工的精度和效率。
2. CNC系统的主要组成部分CNC系统一般由以下几个主要组成部分组成：数控设备是CNC系统的核心部分，它包括数控机床、数字伺服系统、编码器等硬件设备。
数控机床是根据加工需求来选择的，常见的数控机床包括铣床、车床、钻床等。
2.2 控制设备控制设备由计算机和控制软件组成，用于生成和执行加工程序。
计算机负责接收操作人员输入的加工图纸和参数，通过控制软件生成相应的加工程序，并将程序传输给数控设备执行。
2.3 输入设备输入设备用于向CNC系统输入加工图纸和参数。
常见的输入设备有键盘、鼠标、数控编程器等。
输出设备用于显示和打印加工结果、报表和日志等。
常见的输出设备有显示器、打印机等。
3. CNC系统的工作原理CNC系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：3.1 加工图纸的输入操作人员使用输入设备将加工图纸和参数输入CNC系统。
加工图纸一般采用CAD/CAM软件进行设计和编制。
3.2 加工程序的生成CNC系统根据输入的加工图纸和参数，通过控制软件生成相应的加工程序。
加工程序包括切削路径、切削速度、进给速度等信息。
3.3 加工程序的传输CNC系统将生成的加工程序传输给数控设备。
传输方式可以是通过网络、U盘或其他存储介质进行传输。
3.4 加工操作的执行数控设备接收到加工程序后，根据程序指令控制机床进行加工操作。
机床的移动、进给、切削等动作均由数控设备进行控制。
3.5 加工结果的显示和输出CNC系统将加工结果通过输出设备显示或打印出来，供操作人员进行检查和记录。
CNC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。
前者处理机床的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，2轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
（２）位置控制部分位置控制部分又分为位置控制和速度控制两大单元。
位置控制单元接收经插补运算得到的每一个坐标轴在单位时间间隔内的位移量，并产生伺服电动机速度指令发往速度控制单元。
速度控制单元还接收速度反馈信号，用速度指令与反馈信号的差值来控制伺服电动机，使其以恒定速度运转。
位置控制单元根据接收到的实际位置反馈信号，来修正速度指令，实现机床运动的准确控制。
（３）数据输入／输出接口与外围设备数据输入／输出接口与外围设备是数控系统与操作者之间信息交换的桥梁。
例如，通过纸带阅读机或ＭＤＩ设备，可以将零件加工程序送入系统，并可实现其他手动操作；通过ＣＲＴ显示器或穿孔机可得到零件加工程序或其他信息。
２．多微处理器结构在多微处理器结构中，由两个或两个以上的微处理器来构成处理部件。
各处理部件之间通过一组公用地址和数据总线进行连接，每个微处理器共享系统的公用存储器或Ｉ／Ｏ接口，分担系统的一部分工作，从而将在单微处理器结构的ＣＮＣ系统中顺序完成的工作转变为多微处理器的并行、同时完成的工作，因而大大提高了整个系统的处理速度。
多微处理器结构的ＣＮＣ系统大都采用模块化结构，微处理器、存储器、输入输出控制等可分别做成硬件模块，相应的软件也是模块化结构，固化在硬件中。
软硬件模块形成一个具有特定功能的单元，称为功能模块。
功能模块之间有明确定义的固定接口，按工厂或工业标准制造，于是可以组成积木式的ＣＮＣ系统。
如果某一个模块出了故障，其他模块仍能照常工作，可靠性高。
ＣＮＣ系统一般有６种基本功能模块，若需要扩充功能，还可以再增加相应的功能模块。
（１）ＣＮＣ管理模块该功能模块执行管理和组织整个ＣＮＣ系统工作过程的职能，例如，系统的初始化、中断管理、总线裁决、系统出错的识别和处理、系统软硬件故障诊断等。
（２）ＣＮＣ插补模块这个模块对零件加工程序进行译码、刀具补偿、坐标位移量计算等插补前的预处理工作，然后按规定的插补类型的轨迹坐标，通过插补计算为各个坐标轴提供位置给定值。
（３）位置控制模块该模块将插补后的坐标位置指令值与位置检测单元反馈回来的位置实际值进行比较，并进行自动加减速、回基准点、伺服驱动系统滞后量的监视和漂移补偿，最后得到速度控制的模拟电压，去驱动进给电动机。
（４）ＰＬＣ模块该模块对零件加工程序中的开关功能和由机床送来的信号进行逻辑处理，实现各功能和操作方式之间的联锁，例如，机床电器的起／停、刀具交换、回转台分度等。
（５）数据输入／输出和显示模块这里包含零件加工程序、参数和数据、各种操作命令的输入（如通过纸带阅读机、键盘或上级计算机等）和输出（如通过穿孔机、打印机）、显示（如通过ＣＲＴ显示器、液晶显示器等）所需要的各种接口电路。
（６）存储器模块这是程序和数据的主存储器，也可以是功能模块间传递数据用的共享存储器。
图６－４是一个具有多微处理器结构ＣＮＣ系统的典型框图。
其中有四个微处理模块，在主处理器的统一管理下分担不同的控制任务。
每个微处理器都有各自的存储器及控制程序，当需要占用总线及其他公共资源（如存储器、Ｉ／Ｏ设备）时，需申请占用总线，由主处理器按各个微处理器的优先级决定谁有权使用系统总线。
图中微处理器均为１６位的８０８６ＣＰＵ。
图６－４多微处理器结构ＣＮＣ系统的典型框图微处理器１为主处理器，主要处理与外围设备之间的输入／输出，同时负责系统总线的管理和任务调配。
微处理器２完成零件加工程序的译码、预处理计算，负责刀具补偿、工作循环和子程序的管理工作。
微处理器３完成直线和圆弧插补以及位置控制。
微处理器４实现可编程序控制器的功能。
此外，还有主存储器模块、操作面板显示模块等。
三、ＣＮＣ系统的软件结构ＣＮＣ系统的软件是为了实现ＣＮＣ系统各项功能而编制的专用软件，称为系统软件。
在系统软件的控制下，ＣＮＣ系统对输入的加工程序自动进行处理并发出相应的控制指令。
系统软件由管理软件和控制软件两部分组成。
管理软件包括零件加工程序的输入／输出、Ｉ／Ｏ处理、系统的显示和诊断；控制软件可完成从译码、刀具补偿、速度处理到插补运算和位置控制等方面的工作。
这两大部分通常是同时工作的。
ＣＮＣ系统是一个大的多重中断系统，其中断管理主要由硬件完成，而系统软件的结构则取决于系统的中断结构。
ＣＮＣ系统的中断来源有多种，主要有外部中断、内部中断、硬件故障中断、程序性中断等。
ＣＮＣ有两种类型的软件结构，一种是前后台型结构，一种是中断型结构。
１．前后台型结构（１）工作原理在前后台型结构的ＣＮＣ系统中，整个系统软件分为两大部分，即前台程序和后台程序。
前台程序是一个实时中断服务程序，承担了几乎全部的实时功能，实现与机床动作直接相关的功能，如插补、位置控制、机床相关逻辑和监控等，就好像是前台表演的演员。
后台程序是一个循环执行程序，一些实时性要求不高的功能，如输入译码、数据处理等插补准备和管理工作等均由后台程序承担，就好像配合演员演出的舞台背景，因此又称背景程序。
在背景程序循环运行的过程中前台的实时中断程序不断定时插入，二者密切配合，共同完成零件加工任务。
（２）工作特点前后台型结构对微处理器的运行速度和指令功能要求较高，一般适合单微处理器集中式控制的数控系统。
２．中断型结构（１）工作原理图６－５所示为中断型ＣＮＣ系统软件结构原理图。
中断型ＣＮＣ系统软件结构中，除了初始化程序外，整个系统是一个中断控制系统。
所有各种功能的子程序（如工件程序的输入、编辑、译码、数据处理、插补和伺服控制等功能）均被安排成优先级别不同的中断服务程序。
（２）工作特点中断型软件结构采用模块化结构，便于修改和扩充，编制较为方便。
更重要的是这种结构便于向多微处理器数控系统发展。
四、ＣＮＣ系统可执行的功能及其特点１．ＣＮＣ系统可执行的功能ＣＮＣ系统的功能通常包括基本功能和选择功能。
基本功能是必备的数控功能；选择功能是图６－５中断型ＣＮＣ系统软件结构原理图可供用户根据机床特点和工作用途进行选择的功能。
（１）基本功能ＣＮＣ系统的基本功能有以下几方面：１）控制功能控制功能主要反映ＣＮＣ系统能够控制以及能够同时控制的轴数（即联动轴数）。
如数控车床一般为两根联动轴（Ｘ轴、Ｚ轴），数控铣床以及加工中心一般需要３根或３根以上的控制轴。
控制轴数越多，特别是联动轴数越多，ＣＮＣ系统就越复杂，编制其系统软件也越复杂。
２）准备功能准备功能（Ｇ功能）是指定机床动作方式的功能。
主要有基本移动、程序暂停、坐标平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环、基准点返回、公英制转换和绝对值增量值转换等指令。
Ｇ代码的使用有模态（续效）和非模态（一次性）两种。
３）插补功能插补功能指ＣＮＣ系统可以实现的插补加工线型的能力，如直线插补、圆弧插补和其他二次曲线与多坐标插补能力。
４）进给功能进给功能包括切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率等。
它反映刀具进给速度，一般用Ｆ代码直接指定各轴的进给速度。
５）刀具功能刀具功能用来选择刀具，用Ｔ和它后面的２位或４位数字表示。
６）主轴功能主轴功能就是指定主轴转速、转向的功能，用Ｓ代码指定转速，例如２０００ｒ／ｍｉｎ可表示为Ｓ２０００。
主轴的转向要用Ｍ０３（正向）、Ｍ０４（反向）指定。
７）辅助功能辅助功能也称Ｍ功能，用来规定主轴的起停和转向、切削液的接通和断开、刀库的起停、刀具的更换、工件的夹紧或松开等。
８）字符显示功能ＣＮＣ系统可通过软件和接口在ＣＲＴ显示器上实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。
９）自诊断功能ＣＮＣ系统有各种诊断程序，在故障出现后可迅速查明故障类型和部位，减少因故障引起的停机时间。
（２）选择功能ＣＮＣ系统的选择功能有以下几方面：１）补偿功能ＣＮＣ系统可以备有补偿功能，对加工过程中由于刀具磨损或更换以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差予以补偿。
ＣＮＣ系统的存储器中存放着刀具长度或半径的相应补偿量，加工时按补偿量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零件。
２）固定循环功能该功能是指ＣＮＣ系统为常见的加工工艺所编制的、可以多次循环加工的功能。
固定循环使用前，要由用户选择合适的切削用量和重复次数等参数，然后按固定循环约定的功能进行加工。
用户若需编制适用于自己的固定循环，可借助用户宏程序功能。
３）图形显示功能图形显示功能一般需要高分辨率的ＣＲＴ显示器。
某些ＣＮＣ系统可配置１４英寸彩色ＣＲＴ显示器，能显示人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具轨迹等。
４）通信功能ＣＮＣ系统通常备有ＲＳ－２３２Ｃ接口，有的还备有ＤＮＣ接口，设有缓冲存储器，可以按数控格式输入，也可以按二进制格式输入，进行高速传输。