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数控系统概述
日期：2010年06月03 来源：沈阳机床（集团） 关键字：数控车床
数控系统概述
数控机床的核心部分是数控系统．主要由计算机数控装置(或称cNc装置)、可编程控制器(PLc，也称PMc)、伺服驱动装置、位置检测装置和接口电路等组成。
德国sIEMENs公司20世纪80年代以来相继推出了sINuMERJl(3、810、820、850、880、805、840系统及全数字化的840D系统，另外，还在中国市场推出了802系列数控系统。
sINuMERIK 840D•是一个基于Pc计算机的、全Pc集成的控制系统．其应用领域包括木制品、玻璃、制陶、包装、贴片机、冲压机、弯曲机以及各种机床和类似机床的机械。除了高度的软硬件开放性，SINUMERIK 840Di系统的显著特点是，cNc控制功能与MDI功能都在Pc处理器上运行，也就是说，可以省略传统控制系统中所需的Nc处理单元。这种控制系统包含大量的标准化印制电路板和电器部件：带接口卡的工业Pc机，HROFIBIJs—DP，wlndows NT操作系统，OP(：(用于过程控制的OLE)等。sINuMERIK840Di系统与sINuMERIK 840D系统在Nc功能、PLc功能、操作功能和机床数据上是兼容的，相应的Nc程序和PLc程序在这两个系统上都可运行。而且由于系统高度开放，其他类型数控软件同样适用于这两个系统。
cNc装置的主要功能、特点及工作原理
数控装置是数控系统的核心，数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置，即Nc装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置，即cNc装置。Nc装置是数控技术发展早期普遍采用的数控装置，随着计算机技术的迅猛发展，已基本被cNc装置取而代之。因此，以后所讲到的数控装置主要是针对cNc装置而言的．cNc装置由硬件和软件两大部分组成。硬件和软件的关系是密不可分的，硬件为软件提供了活动的舞台．是软件的肌体；软件是整个系统的灵魂。数控系统在软件的控制下，有条不紊地进行工作，实现对机床的控制。
cNc装置的特点
CNC装置灵活、通用、可靠，使用与维修方便，特别是采用微处理器以后，实际上就是一台专用微型计算机，通过软件平台可以实现许多功能。数控装置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、档次的高低，CNC装置的功能有很大的不同，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的特点和用途进行选择的功能。
1．数控装置的主要功能
CNC装置能控制的轴数以及能同时控制(即联动)的轴数是其主要性能指标之一。一般数控车床只需2轴控制(二轴联动)。控制轴数越多，特别是同时控制轴数越多。cNc装置的功能越强；同时，cNc装置就越复杂，编制程序也越困难。
cNc装置可以通过其硬件和软件的结合．实现许多功能。
(1)准备功能。准备功能也称G功能，用来指挥机床动作方式。包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环、公英制转换等。
(2)插补功能。cNc装置通过软件插补，其中数据采样插补是当前应用的主要方法。插补计算实时性很强，一般数控装置都有直线和圆弧插补，高档数控装置还具有抛物线插补、螺旋线插补、极坐标插补、正弦插补、样条插补等功能。
(3)主轴速度功能。cNc装置可以控制主轴的运动，也可以实现主轴的速度控制和准确定位。
(4)进给功能。用F代码可以直接指挥各轴的进给速度。同时，可以通过主轴上的位置编码器(一般为脉冲编码器)实现同步进给。
(5)补偿功能。包括刀具长度、刀具半径补偿和刀尖圆弧补偿等软件补偿；坐标轴的反向间隙补偿；进给传动件的传动误差补偿．如丝杠螺距补偿，进给齿条齿距误差补偿等机械补偿。
(6)辅助功能(M功能)。辅助功能是数控加工中不可缺少的功能，各种型号的数控装置具有辅助功能的多少差别很大，常用的辅助功能有程序停、主轴正／反转、冷却液接通和断开、换刀等。辅助功能是通过PLc或L，o接口实现的。
(7)字符图形显示功能。cNc装置可配置不同尺寸的单色或彩色cRT显示器，通过软件和接口实现字符、图形显示。可以显示程序、机床参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具模拟轨迹等。
(8)程序编辑功能。cNc装置可以实现加工程序的输入／输出、编辑功能。
(9)输入、输出和通信功能。一般的CNC装置可以接多种输入、输出外部设备，实现程序和参数的输入、输出和存储。cNc装置还具有RS一232(：、网络功能等接口．实现通信功能。
(10)自诊断功能。cNc装置中设置了各种诊断程序，可以防止故障的发生或扩大。在故障出现后可迅速查明故障类型及部位，减少故障停机时间。总之，cNc数控装置的功能多种多样，而且随着技术的发展，功能越来越丰富。其中的控制功能、插补功能、准备功能、主轴功能、进给功能、刀具功能、辅助功能、字符显示功能、自诊断功能等属于基本功能。而补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能、网络功能和人机对话编程功能则属于选择功能。
2．CNC数控装置的特点
(1)灵活性。只要改变相应的控制软件，就可改变和扩展cNc装置的功能．满足用户的不同需要。
(2)通用性。cNc装置硬件结构有多种形式，模块化硬件结构使系统易于扩展，模块化软件能满足各类数控机床(如车床、铣床、加工中心等)的不同控制要求，标准化的用户接口，统一的用户界面，既方便系统维护，又方便用户培训。
(3)丰富的数控功能。利用计算机的高速数据处理能力，使cNc装置能方便地实现许多复杂的数控功能，如二次曲线插补功能、曲面的直接插补功能、各类固定循环、函数和子程序调用、坐标系偏移和旋转、动态图形显示、刀具半径和长度补偿功能等。
(4)系统的可靠性高。零件Nc程序在加工前输入cNc装置，经系统检查后调用执行，避免了零件程序错误。许多功能由软件实现．使硬件的元器件数目太为减少，整个系统的可靠性得到改善，特别是采用大规模和超太规模集成电路，硬件高度集成，体积小，进一步提高了系统可靠性。
(5)使用维修方便。cNc装置有诊断程序．当数控系统出现故障时，能显示出故障信息，使操作和维修人员能了解故障部位，减少了维修停机时间。cNc装置有零件程序编辑功能，程序编制很方便。有的cNc装置还有对话编程和蓝图编程功能，使程序编制简便。零件程序编好后，可显示程序，甚至通过空运行将刀具轨迹显示出来，检验程序的正确性。
(6)基于Pc平台的机床数控系统大大缩短了滞后期，像触摸屏幕输入、声控输人、联网通信、超大容量存储等新性能，只要用户需要．基于Pc平台的机床数控系统都能提供。
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