数控技术第四章计算机数控装置的软、硬件结构

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1、数控系统的组成数控系统是数控机床的重要部分，它是由数控程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器(PLC)、主轴驱动装置和进给驱动装置（包括监测装置）等组成，有时也称作计算机数控装置（CNC装置）。第一节概述2021/8/81现代数控技术数控系统的核心是数控装置。随着计算机技术的发展，数控装置性能越来越高，价格越来越低。从外部特征来看，CNC装置是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的，软件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，二者缺一不可。.CNC装置的组成2021/8/82现代数控技术CNC

2、装置硬件的层次结构CNC装置的硬件具有一般计算机的基本结构，还有数控机床所特有的功能模块与接口单元。图4-1CNC系统硬件的层次结构.CNC装置的组成2021/8/83现代数控技术2、CNC装置软件的功能结构从本质特征来看，CNC装置软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统，从功能特征来看，该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵魂。其结构框图如图4-2所示。为了提高机床的进给速度控制，一些实时控制可以由硬件来完成，如硬件插补器。这样CPU作些插补前的准备工作，而位置控制由硬件电路完成。.

3、CNC装置的组成2021/8/84现代数控技术操作系统管理软件控制软件零件程序管理显示处理人机交互位置控制输入输出管理插补运算故障诊断处理速度处理机床输入输出编译处理主轴控制刀具半径补偿.......CNC装置的组成2021/8/85现代数控技术3、CNC装置硬件软件的作用和相互关系硬件是基础，软件是灵魂CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。CNC装置的硬件和软件构成了CNC系统的系统平台，如图4-3所示。.CNC装置的

4、组成2021/8/86现代数控技术图4-3CNC系统平台硬件操作系统管理软件应用软件控制软件数控加工程序接口被控设备机床机器人测量机.......CNC装置的组成2021/8/87现代数控技术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，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。二.CNC装置的优点2021/8/88现代数控技术2、数控功能丰富插补功能：二次曲线、样条曲线、空间曲面插补补偿功能：运动

5、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、篮图编程、部分自动编程功能。二.CNC装置的优点2021/8/89现代数控技术3、可靠性高CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、可靠性得以保证。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。二.CNC装置的优点2021/8/810现代数控技术4、使用维护方便操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。编程方便

6、：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。二.CNC装置的优点2021/8/811现代数控技术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，硬件不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。二.CNC装置的优点2021/8/812现代数控技术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

7、功能和选择功能。不管用于什么场合的CNC装置，基本功能使必备的数控功能；选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。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。CNC装置的功能2021/8/813现代数控技术1、控制功能——CNC能控制和能联动控制的进给轴数，它是数控装置的重要性能指标。CNC的控制轴分有：移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）；基本轴和附加轴（U、V、W）。数控车床一般只需X、Z两轴联动控制。数控铣床、钻床以及加工中心等需要三轴控制以及三轴以上联动控

8、制。联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。CNC装置的功能2021/8/814现代数控技术2、准备功能（G功能）——指令机床动作方式的功能。它包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、镜像、固定循环加工、公英制转换、子程序等指令。CNC装置的功能2021/8/815现代数控技术