计算机数控系统精品PPT课件
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contents •数控技术概述•数控机床结构与分类•数控编程基础•数控加工工艺与刀具选择•数控机床操作与维护•数控技术发展趋势与展望目录01数控技术概述数控技术的定义与发展数控技术的定义采用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的技术。
数控技术的发展历程从手动控制到数字控制，经历了多个阶段的发展，包括电子管、晶体管、集成电路、计算机等技术的应用。
数控技术的现状与趋势当前数控技术已经广泛应用于制造业各个领域，未来将继续向智能化、高精度、高效率等方向发展。
数控系统的组成与工作原理数控系统的组成01数控系统的工作原理02数控系统的特点03机械制造领域航空航天领域汽车制造领域其他领域数控技术的应用领域02数控机床结构与分类为确保加工精度和稳定性，数控机床采用高刚度材料和结构。
通过先进的制造工艺和装配技术，实现高精度加工。
采用高性能伺服驱动系统和高速主轴，提高加工效率。
配备自动换刀装置、自动排屑装置等，实现自动化加工。
高刚度高精度高速度高自动化按工艺用途分类按运动方式分类按伺服系统类型分类常见数控机床类型介绍数控车床数控铣床加工中心数控磨床03数控编程基础数控编程的概念是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行自动加工的过程。
0203分析零件图样和工艺要求确定加工方案数控编程的步骤01选择合适的数控机床选择合适的刀具、夹具和量具编制加工程序01 02 03机床坐标系工件坐标系用于控制机床的直线插补、圆弧插补等加工动作。
M指令用于控制机床的辅助功能，如换刀、冷却液开/关等。
G指令VSS指令01F指令02T指令03数控编程的常用指令与格式地址符+数字程序段格式一个完整的程序段由若干个字组成，每个字由地址符和数字组成，程序段结束以分号或回车符表示。
04数控加工工艺与刀具选择先进行粗加工，再进行精加工，逐步提高加工精度。
先粗后精原则一次装夹原则工序集中原则基准统一原则尽可能在一次装夹中完成多道工序，减少装夹次数，提高加工效率。
《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。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
12计算机数控系统PPT课件
管理
控制
输 I/ 显 诊 通 译 刀
O
具
处
补
入 理示断 讯码偿
速 插位
度
置
处
控
理 补制
CNC装置软件任务分解
输入
显示
位控
诊断
I/O
译码
插补
刀补
速度处理
位控
软件任务的并行处理
13
（2）并行处理
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 上性质相同或不相同的工作。并行处理的优点是提高了运行速度。
22
2、 CNC装置的体系结构
CNC装置的体系结构分为：单微处理机和多微处理 机系统，中 高档的CNC装置以多微处理机结构为多。 ■ 单微处理机结构:见下图 ■ 多微处理机CNC装置的结构：分为紧耦合和松耦 合 紧耦合主要指共享总线、共享存储器； 松耦合主要有分布式结构
并行处理的分类：
V
“资源重叠的流水处理”和“资S 源分时共享” 资源共享：
根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备。 时间重叠：
根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用 同一套设备的几个部分。
14
1）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 共享”并行处理技术。
3）硬件故障中断 种硬件故障检测装置发出的中断。
4）程序性中断 程序中出现的异常情况的报警中断。
（2）CNC系统中断结构模式
1）前后台软件结构中的中断模式 2）中断型软件结构中的中断模式
初始化 背景程序
实施中断 程序
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三、 CNC系统的硬件构成
计算机数控系统结构资料课件
多项式插补
利用多项式函数逼近曲线，实现曲 线插补。
刀具补偿原理
刀具长度补偿
根据刀具长度调整加工 点位置，补偿刀具长度 误差。
刀具半径补偿
根据刀具半径调整加工 点位置，补偿刀具半径 误差。
工件补偿
通过对工件尺寸的测量 和调整，补偿工件安装 误差。
加工过程控制原理
切削力控制
01
通过检测切削力的大小和方向，调整切削参数，保证加工过程
计算机数控系统的未来展望
新材料加工
随着新材料的应用，计算机数控系统将面临新的挑战和机遇。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术将在计算机数控系统中得到更广泛的应用 ，进一步提高加工精度和效率。
绿色制造
计算机数控系统将更加注重环保和节能，推动绿色制造的发展。
THANKS
感谢观看
伺服驱动系统
伺服驱动系统是计算机数控系统 中用于控制机床执行机构的部件
。
伺服驱动系统包括伺服电机和驱 动器，通过接收数控装置发出的 控制指令，驱动机床执行机构进
行精确的定位和运动。
伺服驱动系统具有高精度和高响 应性能，能够实现快速、准确的
加工。
03
计算机数控系统的软件结 构
系统软件
系统软件是计算机数控系统的基本软 件，负责管理计算机数控系统的硬件 资源，包括处理器、内存、输入输出 设备等。
嵌入式软件是嵌入在硬件中的软件，用于控制和监视硬件设 备的运行。
嵌入式软件包括实时操作系统、设备驱动程序、控制算法等 ，它们能够实现计算机数控系统的实时控制和智能监控。
04
计算机数控系统的控制原 理
插补原理
直线插补
将两点间的直线段进行等分，计 算出等分点的坐标值，实现直线
利用多项式函数逼近曲线，实现曲 线插补。
刀具补偿原理
刀具长度补偿
根据刀具长度调整加工 点位置，补偿刀具长度 误差。
刀具半径补偿
根据刀具半径调整加工 点位置，补偿刀具半径 误差。
工件补偿
通过对工件尺寸的测量 和调整，补偿工件安装 误差。
加工过程控制原理
切削力控制
01
通过检测切削力的大小和方向，调整切削参数，保证加工过程
计算机数控系统的未来展望
新材料加工
随着新材料的应用，计算机数控系统将面临新的挑战和机遇。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术将在计算机数控系统中得到更广泛的应用 ，进一步提高加工精度和效率。
绿色制造
计算机数控系统将更加注重环保和节能，推动绿色制造的发展。
THANKS
感谢观看
伺服驱动系统
伺服驱动系统是计算机数控系统 中用于控制机床执行机构的部件
。
伺服驱动系统包括伺服电机和驱 动器，通过接收数控装置发出的 控制指令，驱动机床执行机构进
行精确的定位和运动。
伺服驱动系统具有高精度和高响 应性能，能够实现快速、准确的
加工。
03
计算机数控系统的软件结 构
系统软件
系统软件是计算机数控系统的基本软 件，负责管理计算机数控系统的硬件 资源，包括处理器、内存、输入输出 设备等。
嵌入式软件是嵌入在硬件中的软件，用于控制和监视硬件设 备的运行。
嵌入式软件包括实时操作系统、设备驱动程序、控制算法等 ，它们能够实现计算机数控系统的实时控制和智能监控。
04
计算机数控系统的控制原 理
插补原理
直线插补
将两点间的直线段进行等分，计 算出等分点的坐标值，实现直线
计算机数控系统之CNC系统PPT(98张)
方式，即系统任务的划分方式、任务调度机 制、任务间的信息交换机制以及系统集成方 法等。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
结构模式要解决的问题是如何组织和协 调各个任务的执行，使之满足一定的时序配 合要求和逻辑关系，以满足CNC系统的各种 控制要求。
• 目前CNC系统软件的结构模式有以下几种： • ⑴ 前后台型结构模式
这种模式将系统软件划分为前台程序和后台 程序. • 前台程序主要完成插补运算、位置控制、故 障诊断、PLC控制等实时性很强的任务，它是 个实时中断服务程序，以一定周期定时发生， 中断周期一般小于10ms。
• ⑴ 点位控制系统 • ⑵ 直线控制系统 • ⑶ 轮廓控制系统（又称为连续控制系统）
• 7.1.2 数控系统的组成
• 数控系统是由程序、输入输出设备、计 算机数控装置（CNC装置）、可编程序 控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）、主轴驱动 装置和进给伺服驱动系统等六大部分组 成的一个整个系统，又称为CNC系统。
• 7.3 CNC系统的软件结构与插补算法
• CNC系统由硬件和软件组成，硬件为软件运 行提供支持环境，软件是CNC系统的核心。
• 6.3.1 CNC系统软件结构 • 1. CNC系统软件的构成
CNC系统软件包括管理软件和控制软件，如 图7-2所示:
图7-2 CNC系统的软件构成
• 2. CNC系统软件的结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理
输入、输出和控制（如换刀、换档、冷却等）； • （7） 位置处理； • （8） 显示； • （9） 自诊断处理。 • CNC系统的工作过程是依靠软件在硬件的支持下进行的。
• 7.1.5 CNC系统的优点
CNC系统具有： 很高的柔性和通用性； 数控功能丰富； 可靠性高； 使用维护方便； 易于实现机电一体化。
数控系统基本概念PPT(30张)
部输入的、描述了机床加工过程的程序称为数控加工程序。 数控加工程序记载了机床加工所需要的各种信息，包括： ① 轨迹信息：几何形状和几何尺寸； ② 工艺信息：进给速度、主轴转速、刀具号和补偿号等； ③ 开关命令：主轴正反转、换刀、开/关切削液和装/卸工件等等； 数控加工程序被记录在各种信息载体上，主要有：穿孔纸带、磁带、磁盘
（2）全闭环数控系统 带有位置检测反馈回路、位置检测装置直接安装在机床移动部件上的控制系 统。特点： ① 以直流电机或交流电机为驱动部件； ② 可以自动补偿电气控制误差和机械传动链的机械传动误差。 优点：控制精度高，运动速度高，驱动力矩大。 缺点：控制复杂，稳定性不好，调试维修困难，价格昂贵 。 应用：高精度数控机床。
最后，数控装置输出实际控制信号，使相应的执行部件产生相应的动作。
可见，数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成的。
（3）数控机床 数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。 根据机床本体的不同类型，数控机床也被分为相应的类型。例如数控车床、
数控铣床、数控加工中心、数控线切割机床等等。 数控机床是典型的机电一体化产品。
（3）刀架相关点C 刀架相关点是刀架上的一个固定位置点，用于测量刀具参数，即刀具切削 点相对于刀架相关点的位置偏移量。
数控加工程序中指定的坐标值和系统显示的坐标值都是指刀架相关点的当 前坐标位置。当加工开始后，系统将根据刀具参数进行相应的刀具补偿计算。
当机床回参考点后，刀架相关点C将与机床参考点R重合。
制，换刀装置的换刀控制，工件装夹系统的装/卸控制，冷却、液压、气动、 润滑系统的逻辑控制以及机床的其他辅助功能。
机床电器控制装置的具体形式有两种：一是继电器控制装置；二是可 编程逻辑控制器。
（6）机床本体 根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、镗床、磨床、 加工中心以及电加工机床等等。
（2）全闭环数控系统 带有位置检测反馈回路、位置检测装置直接安装在机床移动部件上的控制系 统。特点： ① 以直流电机或交流电机为驱动部件； ② 可以自动补偿电气控制误差和机械传动链的机械传动误差。 优点：控制精度高，运动速度高，驱动力矩大。 缺点：控制复杂，稳定性不好，调试维修困难，价格昂贵 。 应用：高精度数控机床。
最后，数控装置输出实际控制信号，使相应的执行部件产生相应的动作。
可见，数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成的。
（3）数控机床 数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。 根据机床本体的不同类型，数控机床也被分为相应的类型。例如数控车床、
数控铣床、数控加工中心、数控线切割机床等等。 数控机床是典型的机电一体化产品。
（3）刀架相关点C 刀架相关点是刀架上的一个固定位置点，用于测量刀具参数，即刀具切削 点相对于刀架相关点的位置偏移量。
数控加工程序中指定的坐标值和系统显示的坐标值都是指刀架相关点的当 前坐标位置。当加工开始后，系统将根据刀具参数进行相应的刀具补偿计算。
当机床回参考点后，刀架相关点C将与机床参考点R重合。
制，换刀装置的换刀控制，工件装夹系统的装/卸控制，冷却、液压、气动、 润滑系统的逻辑控制以及机床的其他辅助功能。
机床电器控制装置的具体形式有两种：一是继电器控制装置；二是可 编程逻辑控制器。
（6）机床本体 根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、镗床、磨床、 加工中心以及电加工机床等等。
计算机数控系统 PPT课件
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
CNC软件的构成
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
目录页
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数控技术 第五章 计算机数控(CNC)系统
三、CNC装置的工作原理
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。
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
目录页
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。 5
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数控技术 第五章 计算机数控(CNC)系统
二、CNC装置的结构
目录
5.4 CNC系统的插补原理
一、概述 二、脉冲增量插补 三、数据采样插补
5.5 CNC系统的刀具补偿和加减速控制
一、刀具补偿 二、C功能刀具半径补偿 三、CNC系统的加减速控制
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
5.5 CNC系统的 刀具补偿和加减 速控制
一、CNC系统软硬件的分工 二、CNC系统控制软件的特点 三、CNC系统的软件结构
5.1 概述
5.2 CNC系统的 硬件结构
5.3 CNC系统的 软件结构
5.4 CNC系统的 插补原理
计算机数控系统及其接口技术ppt
特点
高精度、高效率、高可靠性、可编程、易于实现自动化。
计算机数控系统的历史与发展
01
02
03
早期阶段
20世纪50年代，数控系统 初现，主要用于加工简单 的机械零件。
发展阶段
20世纪70年代，随着计算 机技术的发展，数控系统 开始采用小型计算机进行 控制。
现代阶段
现代数控系统采用微处理 器和专用集成电路，具有 更高的性能和可靠性。
CNC软件是计算机数控系统的控制软件，负责实现数控加工的 各项功能，如插补、刀具补偿、进给控制等。
工艺软件用于制定加工工艺和加工计划，包括毛坯定义、刀具 选择、切削参数设置等。
编程软件用于生成加工程序，将加工工艺信息转换为数控装置 能够识别的代码。
诊断软件用于检测和排除系统故障，确保系统的可靠性和稳定 性。
软件功能与分类
CAD/CAM软件
用于设计和制造复杂零件的软件，可以生成数控加工所需的G代码。
后处理软件
将CAD/CAM软件生成的G代码转换成特定数控系统能够识别的格式。
仿真软件
用于模拟数控加工过程，检查刀路轨迹和加工参数的正确性，避免实 际加工中的错误。
DNC软件
用于集中管理、调度和传输数控程序的软件，可以实现车间级的生产 自动化。
控制指令输出
计算机数控系统将轨迹计算结果输出到伺 服驱动系统，驱动机床执行加工动作。
轨迹计算
根据译码后的指令和数据处理结果，计算 机数控系统进行轨迹计算，确定每个坐标 轴的移动量。
03
计算机数控系统的接口技术
数据接口
数据接口是计算机数控系统中的重要组成部分，它负责数 据的传输和交换。数据接口通常采用串行接口或并行接口， 可以实现数据的快速、准确传输。
高精度、高效率、高可靠性、可编程、易于实现自动化。
计算机数控系统的历史与发展
01
02
03
早期阶段
20世纪50年代，数控系统 初现，主要用于加工简单 的机械零件。
发展阶段
20世纪70年代，随着计算 机技术的发展，数控系统 开始采用小型计算机进行 控制。
现代阶段
现代数控系统采用微处理 器和专用集成电路，具有 更高的性能和可靠性。
CNC软件是计算机数控系统的控制软件，负责实现数控加工的 各项功能，如插补、刀具补偿、进给控制等。
工艺软件用于制定加工工艺和加工计划，包括毛坯定义、刀具 选择、切削参数设置等。
编程软件用于生成加工程序，将加工工艺信息转换为数控装置 能够识别的代码。
诊断软件用于检测和排除系统故障，确保系统的可靠性和稳定 性。
软件功能与分类
CAD/CAM软件
用于设计和制造复杂零件的软件，可以生成数控加工所需的G代码。
后处理软件
将CAD/CAM软件生成的G代码转换成特定数控系统能够识别的格式。
仿真软件
用于模拟数控加工过程，检查刀路轨迹和加工参数的正确性，避免实 际加工中的错误。
DNC软件
用于集中管理、调度和传输数控程序的软件，可以实现车间级的生产 自动化。
控制指令输出
计算机数控系统将轨迹计算结果输出到伺 服驱动系统，驱动机床执行加工动作。
轨迹计算
根据译码后的指令和数据处理结果，计算 机数控系统进行轨迹计算，确定每个坐标 轴的移动量。
03
计算机数控系统的接口技术
数据接口
数据接口是计算机数控系统中的重要组成部分，它负责数 据的传输和交换。数据接口通常采用串行接口或并行接口， 可以实现数据的快速、准确传输。
计算机数控系统优秀课件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
—— 固定循环功能是数控系统实现 典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗 孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为mm/min。
同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步， 单位为 mm/r。
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能
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。它 们二者是相互支持，不可分割的。CNC的工作是 在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分数 控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统Fra bibliotek硬件9．诊断
第3章计算机数控系统精品PPT课件
3.5 CNC装置的硬件结构
图3－4CNC 系统硬件框图
3.5 CNC装置的硬件结构
（1）计算机主板和系统总线(母板)
计算机主板是CNC装置的核心。其功能结构： – CPU及其外围芯片； – 内存单元、cache及其外围芯片； – 通讯接口(串口，并口，键盘接口)。 – 软、硬驱动器以及光驱的接口
3.3 CNC装置的优点
2. 数控功能丰富
插补功能：二次曲线插补、样条插补、空 间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、 非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示， 高级人机对话窗口 编程功能：G代码、蓝图编程、部分自动编 程功能。
3.3 CNC装置的优点
3. 可靠性高
CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、 采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实 现)，从而可使系统的故障发生的频率和发 生故障后的修复时间降低。
3.5 CNC装置的硬件结构
1、概述
CNC装置从它的硬件组成结构来看，
若从系统中含有中央处理器（CPU）的多
少来多看机，系统可分为:
共享总线结构
共享存储器结构
3.5 CNC装置的硬件结构
• 单机系统: 整个CNC装置只有一个CPU，它 集中控制和管理整个系统资源，通过分时 处理的方式来实现各种NC功能。
• 多机系统: CNC装置中有两个或两个以上的 CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有 CPU。
3.5 CNC装置的硬件结构
根据部件间的相互关系又可将其分为 主从结构 多主结构 分布式结构
3.5 CNC装置的硬件结构
2、单机或主从结构模块的功能介绍
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- 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)。
快速进给速度—— 一般为进给速度的最高速度，它 通过参数设定，用G00指令执行快速。
进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定 的进给速度。
6．主轴的转速功能
主轴功能 —— 数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 主轴定向控制——主轴周向定位于特定位置控制的功能。 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能
第二章 计算机数控系统
第一节 概 述 第二节 CNC的结构 第三节 CNC的信息处理过程 第四节 PLC与数控机床的辅助功能 第五节 FANUC数控系统 第六节 开放式CNC 思考题
第一节 概 述
一、CNC数控机床 CNC是数控机床的核心。 CNC数控机床由以下几部分组成：加工
9．诊断
四、CNC的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机 床控制要求的方法和手段。数控装置的 功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功 能，即必备功能；
选择功能——用户可根据实际要求选 择的功能。
1．对轴数的控制功能
控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴 数。 CNC的进给轴分类： 移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、 C）； 基本轴和附加轴（U、V、W）。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂， 编程也越困难。
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床 主进辅 运 动 机给 传 动 机助 控 制 机 构构构
二、CNC的组成
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。
—— 固定循环功能是数控系统实现 典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗 孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为mm/min。
同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步， 单位为 mm/r。
12．输入、输出和通信功能
通讯功能 —— CNC与外界进行信息和数据交换的功能。 RS232C接口，可传送零件加工程序， DNC接口，可实现直接数控， MAP(制造自动化协议)模块， 网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的 要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
7．刀具功能及工作台分度功能
刀具管理功能 ——实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。 刀具几何尺寸（半径和长度），供刀具补偿功 能使用； 刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时， CNC系统将提示用户更换刀具； CNC系统都具有刀具号（T）管理功能，用于标 识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
程序、输入/输出设备、CNC装置、可编 程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进 给驱动装置和机床。
CNC数控机床的组成框图
加工程序
C N
可编程 控制器
主轴驱 动装置
机
C
输入/输出 设备
装 置
进给驱 动装置
床
CNC数控机床的组成
计算机数控系统
机床I/O 电路和装置
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
8．辅助功能(M功能 )
辅助功能（M功能） —— 用于指令机床辅助操作的功 能。 如：主轴起停、主轴转向、切削 液的开关或刀库的起停等。
9．补偿功能
补偿功能 刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的 程序控制刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补 偿功能。 非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变 形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等， 采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实 施在线补偿。
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。它们二者是相 互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下， 由软件来实现部分或大部分数控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
利用CAM系统，可以在线完成和修 改零件的三维模型图设计，并可以 通过网络直接传给机床进行加工。
五、CNC的特点
1．具有比NC更高的柔性 2．具有良好的通用性 3．数控功能不断增强和扩展 4．可靠性越来越高 5．方便了系统的维修和使用 6．易于实现机电一体化
10．字符和图形显示功能
人机对话功能 在CNC装置中这类功能有： 菜单结构操作界面；
零件加工程序的编辑环境；
系统和机床参数、状态、故障信息的显示、 查询或修改画面等。
11．自诊断功能
自诊断功能 —— CNC自动实现故障预报和故障定位 的功能。 开机自诊断； 在线自诊断； 离线自诊断； 远程通讯诊断。
系统软件
管理软件
程
输 出
示
断
控制软件
刀速插位译 具度补置 补控运控 偿制算制码
三、CNC的工作过程
CNC单元
工作过程就是指在硬件的支持下，软件完成控制功能的过 程。
包括： 1．加工程序的输入
2．译码 3．刀具补偿
6．位置处理 7．Ｉ/Ｏ处理 8．显示
4．对进给速度进行处理 5．插补
进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定 的进给速度。
6．主轴的转速功能
主轴功能 —— 数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 主轴定向控制——主轴周向定位于特定位置控制的功能。 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。 如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件 轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功 能。
4．固定循环加工功能
固定循环功能
第二章 计算机数控系统
第一节 概 述 第二节 CNC的结构 第三节 CNC的信息处理过程 第四节 PLC与数控机床的辅助功能 第五节 FANUC数控系统 第六节 开放式CNC 思考题
第一节 概 述
一、CNC数控机床 CNC是数控机床的核心。 CNC数控机床由以下几部分组成：加工
9．诊断
四、CNC的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机 床控制要求的方法和手段。数控装置的 功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功 能，即必备功能；
选择功能——用户可根据实际要求选 择的功能。
1．对轴数的控制功能
控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴 数。 CNC的进给轴分类： 移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、 C）； 基本轴和附加轴（U、V、W）。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂， 编程也越困难。
接
口
机床 机器人
测量机
......
CNC装置的组成
该平台有以下两方面的含义：
提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行
功能设计和开发。
CNC的硬件系统组成框图
ROM
RAM
IN接口
OUT接口
CPU
总线
阅读机 接口
MDI/CRT 接口
位置 控制
其它 接口
CNC的软件系统组成框图
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床 主进辅 运 动 机给 传 动 机助 控 制 机 构构构
二、CNC的组成
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。
—— 固定循环功能是数控系统实现 典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗 孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。
5．进给功能 (F功能 )
进给功能 —— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位 为mm/min。
同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步， 单位为 mm/r。
12．输入、输出和通信功能
通讯功能 —— CNC与外界进行信息和数据交换的功能。 RS232C接口，可传送零件加工程序， DNC接口，可实现直接数控， MAP(制造自动化协议)模块， 网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的 要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
7．刀具功能及工作台分度功能
刀具管理功能 ——实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。 刀具几何尺寸（半径和长度），供刀具补偿功 能使用； 刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时， CNC系统将提示用户更换刀具； CNC系统都具有刀具号（T）管理功能，用于标 识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
程序、输入/输出设备、CNC装置、可编 程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进 给驱动装置和机床。
CNC数控机床的组成框图
加工程序
C N
可编程 控制器
主轴驱 动装置
机
C
输入/输出 设备
装 置
进给驱 动装置
床
CNC数控机床的组成
计算机数控系统
机床I/O 电路和装置
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
8．辅助功能(M功能 )
辅助功能（M功能） —— 用于指令机床辅助操作的功 能。 如：主轴起停、主轴转向、切削 液的开关或刀库的起停等。
9．补偿功能
补偿功能 刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的 程序控制刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补 偿功能。 非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变 形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等， 采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实 施在线补偿。
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。它们二者是相 互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下， 由软件来实现部分或大部分数控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
CNC装置的组成
数控加工程序
CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
利用CAM系统，可以在线完成和修 改零件的三维模型图设计，并可以 通过网络直接传给机床进行加工。
五、CNC的特点
1．具有比NC更高的柔性 2．具有良好的通用性 3．数控功能不断增强和扩展 4．可靠性越来越高 5．方便了系统的维修和使用 6．易于实现机电一体化
10．字符和图形显示功能
人机对话功能 在CNC装置中这类功能有： 菜单结构操作界面；
零件加工程序的编辑环境；
系统和机床参数、状态、故障信息的显示、 查询或修改画面等。
11．自诊断功能
自诊断功能 —— CNC自动实现故障预报和故障定位 的功能。 开机自诊断； 在线自诊断； 离线自诊断； 远程通讯诊断。
系统软件
管理软件
程
输 出
示
断
控制软件
刀速插位译 具度补置 补控运控 偿制算制码
三、CNC的工作过程
CNC单元
工作过程就是指在硬件的支持下，软件完成控制功能的过 程。
包括： 1．加工程序的输入
2．译码 3．刀具补偿
6．位置处理 7．Ｉ/Ｏ处理 8．显示
4．对进给速度进行处理 5．插补