第二章 数控系统及工作原理

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1、第一节　概述第二节　数控插补原理第三节数控补偿原理第四节位移与速度检测第二章数控系统及工作原理第五节伺服系统与控制第六节CNC装置第七节CNC系统中的可编程控制器第一节概述一、CNC系统的组成和功用CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数控装置（CNC装置）。CNC系统通过软件与硬件的配合，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、控制执行部件运动，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

2、。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。一、CNC系统组成和功用数控系统的组成：输入/输出设备、CNC装置(或称CNC单元)、可编程控制器(PLC)、电气控制装置、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、辅助装置、位移与速度检测装置。CNC系统的结构框图CNC系统的核心是CNC控制器。CNC控制器由数控系统硬件、软件构成的专用计算机与可编程控制器PLC组成。前者主要处理机床轨迹运动的数字控制，后者主要处理开关量的逻辑控制。1.输入/输出设备键盘和磁盘机是数控机床的典型输入设备，还可以用串行通信的方式进行信息的输入。数控

3、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，并能显示图形信息。2.CNC装置和PLCPLC可编程控制器(ProgrammableLogicController，PLC)是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为工业环境下的应用而设计。PLC用于控制机床顺序动作时，称为可编程机床控制器(ProgrammableMachineController，PMC)。PLC主要处理开关量的逻辑控制。控制：主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松夹，切削液的开或关等辅助操作。PLC分为

4、两类：一类是将数控系统和PLC综合起来设计，称为内装型(或集成型)PLC；另一类是以独立专业化的PLC生产厂家的产品来实现顺序控制功能，称为独立型(或外装型)PLC。CNC装置(1)输入接口。负责接收输入介质或操作面板上的信息，并将信息代码加以识别，经译码后送入相应的存储器，作为控制和运算的原始依据。(2)控制器。根据输入的指令控制运算器和输出接口，使机床按规定的要求协调地进行工作。(3)运算器。接收控制器的指令，对输入数据进行运算，并将控制信号以脉冲形式送至输出接口。(4)输出接口。根据控制器的指令，接收运算器的控制信号，经过功率放大

5、驱动伺服系统，使机床按规定要求运动。(5)存储器。CNC装置的存储器分为只读存储器(ROM)和读写存储器(RAM)。ROM用于存放系统控制程序；RAM用于存放零件的加工程序和系统运行时的中间结果。数控机床的功能强弱主要由数控装置来决定，所以它是数控机床的核心部分。3.强电控制部分和辅助装置电动执行器控制除进给运动之外的其它辅助操作的装置。强电控制装置接受数控装置的指令信号，通过可编程控制器（PLC）控制主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松夹，切削液的开或关等辅助操作。4.进给伺服驱动单元及

6、进给电动机定义—以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。伺服驱动系统：包括伺服单元与驱动装置。驱动装置：有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等。功能：接受数控装置发来的指令信号，信号经变换和放大由执行元件（伺服电机）将其转变为角位移或直线位移，从而实现驱动数控机床各运动部件的进给运动。5.主轴调速驱动单元及主轴电动机主轴调速系统：包括主轴调速驱动单元、主轴电动机、转速检测装置等。以主运动速度为控制目标。主轴调速驱动单元：是联系CNC装置和机床本体的中间环节，它将来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。

7、主轴电动机：可分为直流主轴电动机和交流主轴电动机。6.位移与速度检测装置位移检测装置：测量装置按各坐标轴方向安装在机床的工作台或丝杠上，将机床工作台各坐标轴的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，供数控装置与指令值相比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。速度检测装置：将进给速度反馈给进给伺服驱动单元；将主轴转速反馈给主轴调速驱动单元。二．CNC装置的主要工作及过程CNC的工作流程二．CNC装置的主要工作及过程CNC的工作过程包括：①输入、②译码、③刀具补偿、④进给速度处理、⑤插补、⑥位置控制、⑦I/O处理、⑧显示和⑨诊断等9

8、个方面。（1）输入输入内容：向CNC控制器输入零件程序、机床参数和补偿数据。输入型式：有光电阅读机、键盘、磁盘和联机等输入。CNC输入工作方式：有存储方式和NC方式。前者将整个程序存入存储器中，加工时一个个