计算机数控系统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。
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。
计算机数控装置(CNC)
正确操作。
编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模
拟仿真功能。
维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关
键部件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅
速实现故障准确定位。
5. 易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，
硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，
7. 刀具功能和第二辅助功能
刀具几何尺寸管理：管理刀具半径和长度，供刀具 补偿功能使用；
刀具寿命管理：管理时间寿命，当刀具寿命到期 时，CNC系统将提示更换刀具；
刀具类型管理：用于标识刀库中的刀具和自动选择
加工刀具。
8. 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
㈡单微处理器CNC装置的结构特点
特点 • 一个微处理器完成所有 的功能； • 采用总线结构； • 结构简单，易于实现； • 功能受限制。
多微处理器
多微处理器结构 多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上 的微处理器能控制系统总线、或主存储器进行工 作的系统结构。目前大多数CNC系统均采用多微 处理器结构。 紧耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的处 理部件之间采用紧耦合（相关性强），有集中的 操作系统，共享资源。 松耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的功 能模块之间采用松耦合（具有相对独立性或相关 性弱），有多重操作系统有效地实现并行处理。
CNC装置的优点
1. 具有灵活性和通用性
CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用
模块化的结构，对设计和开发者而言，系统功能 的修改、扩充变得较为灵活。
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入门知识
（2）程序结构 ） NC程序由若干个程序段组成，一个程序段对应于一个加工步骤。 程序由若干个程序段组成 ① NC程序由若干个程序段组成，一个程序段对应于一个加工步骤。 程序段由若干个功能字组成 由若干个功能字组成。 ② 程序段由若干个功能字组成。 最后一个程序段必须包含程序结束功能字 程序结束功能字： 。 ③ 最后一个程序段必须包含程序结束功能字：M2。 NC程序结构 程序段 程序段1 程序段2 程序段3 程序段4 功能字1 N10 N20 N30 N40 功能字2 G0 G2 … M2 功能字3 X20 Z37 … … … … … ；注释 ；第1个程序段注释 ；第2个程序段注释 ； … ；程序结束
第二节 计算机数控系统 一、工作过程 对于具体的计算机数控系统，用户的基本操作次序如下。 对于具体的计算机数控系统，用户的基本操作次序如下。 （1）接通电源 计算机数控装置和可编程控制器将自动检查和诊断数控机床的各个组成 部分，并设置其初始工作状态。 部分，并设置其初始工作状态。 （2）设置机床参数 对于第一次使用的数控装置，需要设置机床参数， 对于第一次使用的数控装置，需要设置机床参数，使之适应具体数控机 床的硬件构成环境。 床的硬件构成环境。 （3）输入刀具参数并建立工件坐标系 首先，数控加工程序必须适应于实际所使用的刀具， 首先，数控加工程序必须适应于实际所使用的刀具，因此在启动加工之 必须输入实际刀具的刀具参数。 前，必须输入实际刀具的刀具参数。 其次，只有在具体的工件坐标系下，数控加工程序才有意义。 其次，只有在具体的工件坐标系下，数控加工程序才有意义。因此在启 动加工之前，必须建立数控加工程序所使用的工件坐标系。 动加工之前，必须建立数控加工程序所使用的工件坐标系。
802D系统编程 第三节 802D系统编程 一、NC编程基本原理 编程基本原理 （1）程序名称 ） 每个程序必须有一个程序名 其命名规则如下 程序名， 如下。 每个程序必须有一个程序名，其命名规则如下。 两个字符必须是英文字母； 开始的两个字符必须是英文字母 ① 开始的两个字符必须是英文字母； 随后的字符可以是英文字母 数字字符或下划线； 英文字母， ② 随后的字符可以是英文字母，数字字符或下划线； 程序名最多包含16 个字符； ③ 程序名最多包含 个字符； 不得使用分隔符 空格） 分隔符（ ④ 不得使用分隔符（空格） 例如： 例如： RAHMEN52，EX_1，EX_2 ， ，
数控 系统基本原理与结构
（4）正是由于只有一个微处理机集中控制，其功能将受微处理机字长、数据 宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
多微处理机（紧耦合、松耦合）的结构特点：
1）性能价格比高。
2）采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性。
3）可靠性高。
4）硬件易于组织规模生产。
多微处理机CNC装置的典型结构
输出至机床的
控制信号图2-18 双端口存储器结构框图
CRT （CPU2）
插补 （CPU3）
轴控制 （CPU4）
图2-19 多微处理机共享存储器结构框图
2.3.2 PC-based数控系统的硬件构成
1. PC-based数控系统的体系结构主要有以下3种形式 （1）专用数控加PC前端的复合式结构
串口
并口
模块 （CPU）
系统总线
操作面板 显示模块
CNC插补 模块
（CPU）
PC功能 模块
（CPU）
位置控制 模块
（CPU）
主轴控制 模块
图2-17 多微处理机共享总线结构框图
1）共享存储器结构
中断 控制
仲裁逻 辑控制
端口1 RAM
地址和数据多 路转换器
从机床来的 控制信号
I/O(CPU1) 共享存储器
端口2
第二章 数控系统基本原理与结构
2.3 计算机数控系统硬件结构
2.3.1 CNC系统的定义与结构
CNC系统: 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 的一部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接 口。
CNC控制器
指令 输入
计算机 (CNC软件)
硬件电路 (CNC硬件)
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。
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。
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。
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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
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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）
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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。
第二章计算机数控系统
单机或主从结构模块的功能
模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功 能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的 要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即 可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总 线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路图2-4。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 1、计算机主板和系统总线(母板) 2、显示模块(显示卡) 3、 输入/输出模块(多功能卡) 4、电子盘(存储模块) 5、设备辅助控制接口模块 6、位置控制模块 7、功能接口模块
首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息 数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用 代码按规定的规则和格式编成加工程序，数控 系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处 理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以 及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的 相对运动，自动完成零件的加工。 1.逼近处理 2.插补运算 3.指令输出
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。 精插补和粗插补；硬件插补和软件插补
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
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。
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。
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F≥0 ？
YES
NO
ⅠⅡ ⅢⅣⅠⅡⅢⅣ
+X -X -X +X +Y +Y -Y -Y
F=F-| Ye |
F=F+| Xe |
n=n-1
直到n=0
结束
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例：插补一条直线，起点（1.5,2.5）,终点（2,3.1） 假设步进脉冲当量 0.1mm/pulse，试用逐点比较 法来计算中间的插补过程。
i ) 微型机组成 a） 微处理器，负责运算和控制工作。 b） 存储器，存储系统程序和应用程序。 c） I/O接口，输入输出通道。
ii ) 外部设备 a ) 电传打字机 b ) 穿孔纸带阅读机/穿孔机 c ) CRT显示器/键盘 d ) 磁带机 e ) 操作控制站
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2 .CNC系统软件 1 ) 管理软件
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看图
Y(pulse)
Me（5，6）
6 54 321
0
1
2
3
4
5 X(pulse)
返回
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5 ) 圆弧插补： I. 顺、逆圆弧判断： 沿着垂直于加工平面的第三轴负方向观察圆弧，
若走刀为顺时针方向，则为顺圆，用CLW表示； 反之为逆圆，用CCLW表示。
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10．2 控制刀具运动轨迹的插补原理
1． 概念 插补和插值英文单词相同Interpolation 插补：对于给定的数学模型，并已知起点和终点坐标，确
定其中间点的位置的过程。 插补也简称为在起终点间进行数据密化的过程。 插补算法：实现完成插补过程的计算步骤。 插补算法种类：
逐点比较插补法
M0(0,0)
Me(5,6)
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(2) 进行插补计算
n=11
1) F=0， +X， F=F0,0-Ye=0-6=-6， 10 2) F〈0，+Y， F=F1,0+Xe=-6+5=-1， 9 3) F〈0，+Y， F=F1,1+Xe=-1+5=+4 ， 8 4) F〉0，+X， F=F1,2-Ye=+4-6=-2， 7 5) F〈0，+Y， F=F2,2+Xe=-2+5=+3， 6 6) F〉0，+X， F=F2,3-Ye=+3-6=-3， 5 7) F〈0，+Y， F=F3,3+Xe=-3+5=+2 ， 4 8) F〉0，+X， F=F3,4-Ye=+2-6=-4， 3 9) F〈0，+Y， F=F4,4+Xe=-4+5=+1， 2 10) F〉0，+X， F=F4,5-Ye=+1-6=-5 ， 1 11) F〈0，+Y， F=F5,5+Xe=-5+5=0 ， 0
终点判别
总脉冲数 n=| Xe | + | Ye |
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章目录Leabharlann 下一页Ⅰ象限开始（入口）
初始化F=0， n=Xe+Ye， Xe， Ye F≥0 ？
YES
NO
+X进给
+Y进给
F=F-Ye
n=n-1
F=F+Xe
直到n=0
结束（出口）
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开始
初始化 F=0， Xe，Ye， n=| Xe |+| Ye |
数控系统
一、硬联接数控：采用专用计算机+印刷电路板（目前已被 淘汰）。
二、软联接数控：采用通用计算机或微型机+接口电路（容 易实现新功能） .
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10.1 CNC系统简介
1． CNC系统硬件
微处理器
I/O
存储器 （系统程
接 口
序）
外围设备
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伺
服
机
系
床
统
CNC系统框图
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CNC系统的硬件包括 ：微型计算机、外部设备、输入输出通 道、操作面板等组成。
a) 硬件插补（通过插补器） 数字积分（DDA）插补法
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比较积分插补法
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b）软件插补
标准插补法(略） 基于时间分割插补法
硬件插补的结果 ：表现为脉冲数目的输出；
软件插补的结果 ：表现为多坐标方向及角度方向的增量，
插补功能
如△X，△Y， △Z， △Qa， △Qb， △Qc。
直线插补
圆弧插补
≥0 下一步沿+X方向进给 Fi+1 , j
所以 Fi ,j
<0 下一步沿+Y方向进给 Fi , j+1
Fi+1 , j = Yi Xe - Xi +1Ye= YiXe – (Xi+1) Ye = Yi Xe - Xi Ye-Ye =Fi ,j -Ye……..(1)
同理 ：Fi , j+1= Fi ,j+Xe……………………..(2)
c.可通过坐标平移变换达到插补坐标与实际位移统一； d.每次采取单步进给（插补结果每次以一个脉冲输出， 或X，或Y，或Z）.
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3） 插补步骤（四个节拍）
a. 偏差判别
b. 坐标进给
Y
c. 新偏差计算
d. 终点判别
4） 直线插补 看图请单击
直线插补的偏差函数
Me ( Xe,Ye ) Mi ( Xi,Yi )
F=10mm/min
N01 G00 X1.5 Y2.5 LF
N02 G01 X2 Y3.1 F10 LF
解：（1）进行坐标平移变换，且化为脉冲当量数
Me Xe=（2-1.5）/0.1=5(pulse)
Ye= (3.1-2.5) /0.1=6(pulse)
n=|Xe|+|Ye|=5+6=11(pulse)
a) 输入 b) I/O处理 c) 显示 d) 诊断等 2 ）控制软件 a） 译码 b） 刀具补偿 c） 速度处理 d） 插补运算 e） 位置控制等
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CNC系统的特点 I. 适应性强，对环境要求不高； II. 响应速度快，控制实时性强；
III. 可靠性好，维修方便； IV. 软件丰富； V. 具有 适当的计算精度和运算速度； VI. I/O通道完善。
Mi ( Xi,Yi )
F=Yi Xe - Xi Ye
a0 ai
tgаi =Yi/Xi
0
X
tgаo =Ye/Xe
若tgаi> tgаo 则Yi/Xi> Ye/Xe
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因此，若 Yi Xe - Xi Ye > 0 则Mi在直线上方 同理 ： Yi Xe - Xi Ye < 0 则Mi在直线的下方
其他二次曲线（抛物线、摆线、渐开线）插补
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1． 逐点比较插补法。 1）思路：
每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行一次比较， 视该点在给定轨迹的上方或下方（或给定轨迹的里面或外 面），从而决定下一步的进给方向，使之逼近加工轨迹。
2) 约定： a.位置坐标取脉冲当量数； b. 将 直 线 起 点 和 圆 弧 的 圆 心 假 定 为 坐 标 系 的 原 点 （ 相 对坐标系）；