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1 SINUMERIK 数控系统的基本原理

进给驱动装

置

进给伺服单元

操作面板 PLC 辅助装置

输入/输出设备

数控装置

电气回路

主轴驱动装置

主轴单元

测量装置

机床本体

实验一数控系统的基本原理、组成与RS-SY-802CBL 操作编程

一、实验目的：

1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。

2、了解数控系统常用部件的原理及作用。

3、熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。

4、了解数控系统的基本操作

5、了解数控系统的基本编程

二、实验设备：

1、RS-SY-802CBL 数控机床综合实验系统

三、实验必备知识：

（一）数控系统的基本原理和组成

数控技术是传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术、现代控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通讯技术的集成，是制造自动化的关键基础。

数控系统一般由输入输出装置、数控装置（或数控单元）、主轴单元、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成如图1所示。

数控系统

图1 数控系统的组成

（1）输入输出装置

输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT 显示器和液晶显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT 显示器外，还有磁盘等。

（2）数控装置

数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。

（3）伺服单元和驱动装置

伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台

的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。

驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。与伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。从某种意义上说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。

（4）可编程控制器

可编程控制器（PC，Programmable Controller）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也称为可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程逻辑机床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。

PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。

（5）主轴驱动系统

主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求，这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统

（6）测量装置

测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。此外，由测量装置和数显环节构成数显装置，可以在线显示机床坐标值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。

按有无检测装置，CNC系统可分为开环与闭环数控系统，而按测量装置的安装位置又可分为闭环与半闭环数控系统。开环数控系统的控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精

度取决于测量装置的精度。因此，测量装置是高性能数控机床的重要组成部分。图3所示为802CBL数控系统基本构成；

图4为802CBL数控系统接口图；

图3 802CBL数控系统基本构成

图4数控系统接口布局

X3/X4/X5测量接口

X100-X105开关量输入信号

X20高速接口 X200-X201开关量输出信号

主轴编码器信号

X10手轮接口

X2 RS232 通讯接口

LED 显示灯

S1设定开关

X7驱动接口

F1保险丝

X1电源接口急停开关

接地螺钉

（7）PLC输入输出装置

802CBL采用西门子S7-200作为PLC输入输出装置，通过端口X100-X105可接48点PNP型开关量输入信号，通过端口X200-X201可接16点PNP型开关量输出信号，所有接口信号均展开到实验台上的开关量输入模块和开关量输出模块上，可以通过端子测量，也能通过单刀钮子开关进行模拟输入。

（二）SINUMERIK 802CBL 操作编程

1、西门子SINUMERIK 802 SBL操作面板：

NC键盘区（左侧）

软菜单键垂直菜单键加工显示报警应答键返回键选择/转换键菜单扩展键回车/输入键区域转换键上挡键

光标向上键

上档：向上翻页键

光标向下键

上档：向下翻页键

光标向左键光标向右键

删除键（退格键）空格键（插入键）

数字键

上挡键转换对应字符

字母键

上挡键转换对应字符

机床操作面板区域（右侧）

复位键主轴停键

数控停止键快速运行叠加

数控启动键X轴点动键

用户定义键

带LED灯

Y轴点动键

用户定义键

不带LED灯

Z轴点动键

增量选择键轴进给正带LED灯

点动键轴进给100% 不带LED灯

回参考点键

轴进给负

带LED 灯

自动方式键

主轴进给正带LED 灯

单段运行键

主轴进给100% 不带LED 灯

手动运行键

主轴进给负带LED 灯

主轴正转

主轴反转

屏幕划分

图中元素

缩略图含义

（1）当前操作区域

MA 加工 PA 参数 PR 程序 DI 通讯 DG 诊断（2）程序状态 STOP 程序停止 RUN 程序运行 RESET 程序复位（3）运行方式

JOG

点动方式

MDA 手动输入，自动执行AUTO 自动方式

（4）状态显示

SKP 程序段跳跃，跳步的程序段在其段号之前用一斜线表示，这些程序段在程序运行时跳过不执行

DRY 空运行,轴在运行时将执行设定数据“空运行进给率”中规定的进给值

ROV 快速修调，修调开关对于快速进给也生效

SBL 单段运行

M1 程序停止

PRT 程序测试（无指令给驱动）

1_1000 INC 步进增量

（5）操作信息

（6）程序名

（7）报警显示行在有在NC或PLC报警时才显示报警信息

（8）工作窗口工作窗口和NC显示

（9）返回键软键菜单中出现此符号表明存在上一级菜单（10）扩展键出现此符号表明同级菜单中存在其他扩展菜单（11）软键

（12）垂直菜单

出现此符号时表明存在其他菜单功能

（13）进给轴速度培率在此显示当前进给轴的速度倍率

（14）齿轮级在此显示主轴当前的齿轮级

（15）主轴速度倍率在此显示当前进给轴的速度倍率数控编程指令表

地址含义赋值说明编程

D 刀具刀

补号

0-9整数，不带符号用于某个刀具T的补偿值D…

F 进给率0.001-99999.999 刀具/工件的进给速度，对应

G94或G95，单位为毫米/分钟

或毫米/转

F…

G功能

（准备

功能字）

已事先规定G功能按G功能组划分G…

G0 快速移动

1:运动指令

(插补方式)

模态有效G0X…Y…Z…

G1 直线插补G1X…Y…Z…F…

G2 顺时针圆弧插补G2X…Y…I…K…F…;圆心和终点

G2X…Y…CR=…F…;半径和终点

G2AR=…I…J…F…;张角和圆心

G2AR=…X…Y…F…;张角和圆心

G3 逆时针圆弧插补G3……;同G2 G5 中间点圆弧插补G5

X …Y …Z …IX=…JY=…KZ=…F …

G33 恒螺距的螺纹切削

S …M …;主轴转速 G33 Z …K …;在Z 向带补偿夹具攻丝

G331 不带补偿夹具切削内螺纹

SPOS=…;主轴处于位置调节状态

G331 Z …K …S …; 在Z 向不带补偿夹具攻丝,右旋螺纹或左旋螺纹通过螺距的符号确定:

+: 同M3 -: 同M4

G332 不带补偿夹具切削内螺纹—退刀

G331…;同G331

G4 暂停时间 2:特殊运行,非模态

G4 F …或G4 S …;自身程序段

G63 带补偿夹具切削内螺纹

G63 Z … F …S …M … G74 回参考点 G74 X …Y …Z …; 自身程序段 G75 回固定点

G75 X …Y …Z …; 自身程序段 G158 可编程的偏置 3:写存储器,非模态

G158 X …Y …Z …; 自身程序段

G258 可编程的旋转

G258 RPL …;在G17到G19平面中旋转,自身程序段 G259 附加可编程旋转

G259 RPL …;在G17到G19平面中附加旋转,自身程序段

G25 主轴转速下限 G25S …; 自身程序段 G26 主轴转速上限 G26S …; 自身程序段 G17 X/Y 平面 6:平面选择,模态有效

G17…所在平面的垂直轴为刀具长度补偿轴 G18 Z/X 平面 G19 Y/Z 平面

G40 刀尖半径补偿的取消

7:刀尖半径补偿,摸态有效

G41 调用刀尖半径补偿，刀具在轮廓左

侧移动

G41 调用刀尖半径补偿，刀具在轮廓右

侧移动

G500 取消可设置零点偏置 8: 可设定零点偏置,模态有

效

G54 第一可设置零点偏置

G55 第二可设置零点偏置

G56 第三可设置零点偏置 G57 第四可设置零点偏置

G53 按程序段方式取消可设定零点偏置 9:取消可设置零点偏置段方

式

G60 准确定位 10:定位性能模态有效

G64 连续路径方式

G9 准确定位，单程序段有效 11:程序段方式准停段方式有

效

G601 在G60，G9方式下准确定位，精 12:准停窗口,模态有效

G601 在G60，G9方式下准确定位，粗

G70

英制尺寸 13:英制/公制尺寸,模态有效

G71 公制尺寸

G90 绝对尺寸14:绝对尺寸/增量尺寸,模态

有效

G91 增量尺寸

G94 进给率F，单位毫米/分

15:进给/主轴,模态有效

G95 主轴进给率F，单位毫米/转

G901 在圆弧段进给补偿开

16:进给补偿,模态有效

G900 进给补偿“关”

G450 圆弧过渡18:刀尖半径补偿时拐角特

性,模态有效

G451 等距线的交点

I 插补参数±0.001

…99999.999,螺纹:

0.001…200000.000

X轴尺寸，在G2和G3中为圆

中心坐标；在G33、G331和

G332中表示螺距大小

J 插补参数±0.001

…99999.999,螺纹:

0.001…200000.000

Y轴尺寸，在G2和G3中为圆

中心坐标；在G33、G331和

G332中表示螺距大小

K 插补参数±0.001

…99999.999,螺纹:

0.001…200000.000

Y轴尺寸，在G2和G3中为圆

中心坐标；在G33、G331和

G332中表示螺距大小

L 子程序名及子

程序调用

7位十进制整数,无

符号

L．。。

M 辅助功能0…99整数,无符号用于进行开关操作M．。。

M0 程序停止用M0停止程序的执行：按“启动”键加工继续执行

M1 程序有条件停止与M0一样，但仅在“条件停止（M1）有效功能被软键或接口信号触发后才生效

M2 程序停止在程序的最后一段被写入M30

M17

M3 主轴顺时针旋转

M4 主轴逆时针旋转

M5 主轴停

M6 更换刀具在机床数据有效时，用M6更

换刀具

M40 自动变速齿轮级

M4到

M45

齿轮级1到齿轮级5 M70

M…其他的M功能这些M功能没有定义，可由机床生产厂家定义

N 副程序段

主程序段

0-99999999整数，

无符号

与程序段段号一起标识程序，

N位于程序段开始

P 子程序调用次

数

1-9999整数，无符

号

在同一程序段中多次调用子

程序

R0到R249 计算参数

±0.0000001

-99999999

R0到R99可以自由使用，R100

到R249作为加工循环中传送

参数

计算功

能除了+ - * /四则运算外还具有以下计算功能

SIN() 正弦单位度

COS() 余弦单位度 TAN() 正切单位度 SQRT() 平方根 ABS() 绝对值 TRUNC()

取整

RET 子程序结束

代替M2使用，保证路径连续

运行

S 主轴转速 0.001-99999.999 主轴转速单位是转/分 T 刀具号 1-32000整数可以用T 指令直接更换刀具 X 坐标号 ±0.001-99999.999 位移信息 Y 坐标号 ±0.001-99999.999 位移信息 Z 坐标号 ±0.001-99999.999 位移信息 AR 圆弧插补张角 0.00001-99999.999

CHF 倒角 0.001-99999.99

在两个轮廓之间插入给定长

度的倒角

CR 圆弧插补半径 0.010-99999.99大

于半圆的圆弧带负号“-”

在G2/G3中确定圆弧

GOTOB 向后跳转指令与跳转标志符一起，表示跳转

到所表标志的程序段，跳转方

向向前

GOTOF 向前跳转指令与跳转标志符一起，表示跳转

到所表标志的程序段，跳转方

向向后

IF 跳转条件有条件跳转

IX 中间点坐标

X 轴尺寸，用于中间点圆弧插

补G5

JY 中间点坐标

Y 轴尺寸，用于中间点圆弧插

补G5

KZ 中间点坐标

Z 轴尺寸，用于中间点圆弧插

补G5

LCYC 调用标准循环

用一个独立的程序段调用标

准循环，传送参数必须赋值

LCYC82 钻削，端面鍃

孔

R101：退回平面（绝对）

R102：安全平面

R103：参考平面（绝对）

R104：最后钻深 R105：在此钻削深度停留时间

LCYC83 深孔钻削

R101：退回平面（绝对）

R102：安全平面 R103：参考平面（绝对）

R104：最后钻深 R105：在此钻削深度停留时间

R107：钻削进给率

R108：首钻进给率 R109：在起始点和排削时停留

时间

R110：首钻深度（绝对）

R111：递减量 R127：加工方式：

断削=0 退刀排削=1

LCYC840 带补偿夹具切

削内螺纹

R101：退回平面（绝对）

R102：安全平面

R103：参考平面（绝对）

R104：最后钻深

R106：螺纹导程值

R126：攻丝时主轴旋转方向

LCYC84 不带补偿夹具

切削内螺纹

R101：退回平面（绝对）

R102：安全平面

R103：参考平面（绝对）

R104：最后钻深

R105：在螺纹终点处的停留时

间

R106：螺纹导程值

R112：攻丝速度

R113：退刀速度

LCYC85 镗孔R101：退回平面（绝对）

R102：安全平面

R103：参考平面（绝对）

R104：最后钻深

R105：在此钻削深度停留时间R107：钻削进给率

R108：退刀时进给率

LCYC60 线形孔排列R115：钻孔或攻丝循环号值R116：横坐标参考点

R117：纵坐标参考点

R118：第一孔到参考点的距离

R119：孔数

R120：平面中孔排列直线的角

度

R121：孔间距离

LCYC61 圆弧孔排列R115：钻孔或攻丝循环号值R116：圆弧圆心横坐标（绝对）R117：圆弧圆心纵坐标（绝对）R118：圆弧半径

R119：孔数

R120：起始角

R121：角增量

LCYC75 铣凹槽和键槽R101：退回平面（绝对）R102：安全距离

R103：参考平面（绝对）R104：凹槽深度

R116：凹槽圆心横坐标

R117：凹槽圆心纵坐标

R118：凹槽长度

R119：凹槽宽度

R120：拐角半径

R121：最大进刀深度

R122：深度进刀进给率

R123：表面加工的进给率

R124：平面加工的精加工余量 R125：深度加工的精加工余量 R126：削铣方向值： 2用于G2 3用于G3 R127：铣削类型值 1用于粗加工 2用于精加工

RND 倒圆在两个轮廓之间以给定的半

径插入过渡圆弧 RPL 在G258和

G259时的旋

转角单位为度，表示在当前平面G17到G19中可编程旋转的角

度 SF

在G33中螺纹加工切入点 G33中螺纹切入角偏移量 SPOS

主轴定位

单位是度，主轴在给定位置停止（主轴必须在作相应的设

定）

STOPRE 停止解码特殊功能，只有在STOPRE 之前的程序段结束以后才译码

下一个程序段

SP_T00L

有效刀具切削

沿

整数D0到D9 SP_T00L

有效刀具号

整数T0-32000 SP_T00L P 最后编程的刀具号

整数T0-32000

四、实验内容

1.熟悉802CBL 数控系统各个组成部件及其原理或作用。

2.了解802CBL 数控系统各个组成部件之间的连接，认清各个信号线来源和去向。

3.了解西门子802CBL 数控系统的基本操作。

4. 了解西门子802CBL 数控系统的基本编程指令。五、实验步骤：

1、回参考点操作步骤

a.开机选择回参考点方式，此时操作画面上显示为

b. 按住坐标方向键（按住不要松手，如果选择了错误的回参考点方向，则不会产生运动）当

c.当操作界面上的变为时，此坐标回到参考点，松开坐标方向键

d .依次按住其他坐标方向键,完成机床回参考点的操作

e.选择另一种运行方式(如MDA 、ATUO 或JOG ）结束该功能

2、创建新加工程序

a.选择“程序”操作区，显示程序目录

b.按动“新程序”键出现如下画面

c.输入程序名（字母），按“确认”键

d.输入新的加工程序

六、思考题：

1、802CBL循环有什么作用？

数控机床工作原理及组成

数控机床工作原理及组成 1．1．1 数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 1．1．2 数控机床的种类由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 1．1．3 数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。

(1)输入和输出装置输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体第1页为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。 (2)数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC)

CNC数控基础知识

CNC数控基础知识一．CNC 机床与CNC 系统 CNC 的含义是运算机数值操纵。 1．CNC 机床 ⑴．金属切削用孔加工、攻丝、镗削、铣削、车削、切螺纹、切平面、轮廓加工、平面磨削、外圆磨削、内圆磨削等。 ⑵．线电极切割机。 ⑶．冲床、步冲、冲压、金属成型、弯管等机床。 ⑷．产业机器人。 ⑸．注塑机。 ⑹．检测、测量机。 ⑺．木工机械。 ⑻．专门材料加工机械：如加工石材、玻璃、发射性矿料等。 ⑼．特种加工机械激光加工机、气体切割机、焊接机、制图机、印刷机等。随着电子技术和运算机技术以及IT 技术的进展，目前，这些机床与加工设备都可用数值运算机用数值数据进行操纵，称为CNC 操纵。 2．CNC 系统 CNC 系统的含义是运算机数值操纵系统。 CNC 系统的差不多配置机床的CNC 操纵是集成多学科的综合操纵技术。一台CNC 系统包括： ⑴．CNC 操纵单元（数值操纵器部分）。 ⑵．伺服驱动单元和进给伺服电动机。 ⑶．主轴驱动单元和主轴电动机。 ⑷．PMC（PLC）操纵器。 ⑸．机床强电柜（包括刀库）操纵信号的输入/输出（I/O）单元。 ⑹．机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）。 ⑺．外部轴（机械）操纵单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。 ⑻．信息的输入/输出设备。如电脑、磁盘机、储备卡、键盘、专用信息设备等。 ⑼．网络。如以太网、HSSB（高速数据传输口）、RS-232C 口等和加工现场的局域网。CNC 单元（操纵器部分）的硬件实际上确实是一台专用的微型运算机。是CNC 设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的操纵的核心。下面的几张图表示出其差不多硬件模块；差不多的操纵功能模块和一台实际的操纵器硬件。二．机床的运动坐标及进给轴

数控系统原理介绍(doc 10页)

数控系统原理介绍（doc 10页）

第二章数控系统原理 2.1 插补理论简介在CNC数控机床上，各种轮廓加工都是通过插补计算实现的，插补计算的任务就是对轮廓线的起点到终点之间再密集的计算出有限个坐标点，刀具沿着这些坐标点移动，来逼近理论轮廓。插补方法可分两大类：脉冲增量插补和数据采样插补。脉冲增量插补是控制单个脉冲输出规律的插补方法。每输入一个脉冲，移动部件都要相应的移动一定距离，这个距离成为脉冲当量。因此，脉冲增量插补也叫做行程标量插补。如逐点比较法、数字积分法。根据加工精度的不同，脉冲当量可取0.01～0.001mm。移动部件的移动速度与脉冲当量和脉冲输出频率有关，由于脉冲输出频率最高为几万Hz，因此，当脉冲当量为0.001mm时，最高移动速度也只有2m/min。脉冲增量插补通常用于步进电机控制系统。数字增量插补法（也称数据采样插补法）是在规定的时间（称作插补时间）内，计算出各坐标方向的增量值（X，Y，Z），刀具所在的坐标位置及其它一些需要的值。这些数据严格的限制在一个插补时间内（如8ms）计算完毕，送给伺服系统，再由伺服系统控制移动部件运动。移动部件也必须在下一个插补时间

F= Yi Xe —Ye Xi=0 式中 F 表示偏差，根据F 可以判断加工点A 偏离直线OP 的情况，也就是当： F>0时，A 点在直线的上边，为了减少误差应给X 方向走一步； (X i ″,Y i ″) a ′ a a ″O A″Y X A(X i ,Y i ) (X i ′,Y i ′) A ′P(X e ,Y e ) O Y A 2(X 2,Y 2) A 0(X 0,Y O ) X P e (X e ,Y e ) A 3(X 3,Y 3) A 1(X 1,Y 1) A 1在直线OP 的上边时，为了使其加工时不偏离直线太远，它应象X 方向走一步，即进给为?X+1（见图2.2）。而在到达A 2点后，如在进给应是Y 方向，即进给?Y+1。也就是当加工点位置已知时，根据偏差F 就可以决定进给方向，即 F ≥0，沿X 方向的进给为?X ←?X+1； F<0时，沿Y 方向的进给为?Y ←?Y+1 (2) 偏差计算加工时每走一步要作一次偏差计算，由此得出F 后，再确定进给方向。为了插补运算方便，偏差计算可用下述方法导出的简便公式进行。设直线OP 的终点坐标为Xe 、Ye ，点A 1的坐标为X 1、Y 1，由此可计算出A 1点的偏差： F= Y 1Xe — YeX 1

数控车床基础知识

广州市XXXX技工学校教案册（生产实习）课题数控车床基本知识教师时间

课题练习与作业图样技术要求： 1、以01为工件编程原点写出各点的绝对坐标值 2、以02为工件编程原点写出各点的绝对坐标值名称材料45#额定工时

课题学习要求（引言）本课题的教学目的掌握数控加工的入门知识、组成及工作原理，及数控编程的基础知识；熟练数控的基本功能。掌握数控编程通用 G 代码、M 功能、S 功能、T 功能。一、数控车床加工特点以及加工流程（0.3课日） 1数控的定义：数控是指用数字来控制，通过计算机进行自动控制的技术通称为数控技术。 2、数控机床的特点： 1）、具有高度柔性， 2）、加工精度高， 3）、加工质量稳定、可靠。 4）、生产率高。 5）、改善劳动条件。 6）、利于生产管理现代化。 3、数控机床的组成和工作原理 1）、数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、 CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。下图是数控机床的组成框图，其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控（CNC ）系统。 2）、工作步骤在数控机床上加工零件通常经过以下几个步骤: 加工阶段编程阶段

4、数控车床编程的基础知识数控车床之所以能够自动加工出不同形状、尺寸及高精度的零件，是因为数控车床按事先编制好的加工程序，经其数控装置“接收”和“处理”，从而实现对零件的自动加工的控制。使用数控车床加工零件时，首先要做的工作就是编制加工程序。从分析零件图样到获得数控车床所需控制介质（加工程序单或数控带等）的全过程，称为程序编制，其主要内容和一般过程如下图所示：修改f 丄| | f * | f修改 1）图样分析根据加工零件的图纸和技术文件，对零件的轮廓形状、有关标注、尺寸、精度、表面粗糙度、毛坯种类、件数、材料及热处理等项目要求进行分析并形成初步的加工方案。 2）辅助准备根据图样分析确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、刀具准备、对刀方法、对刀点位置及测定机械间隙等。 3）制定加工工艺拟定加工工艺方案、确定加工方法、加工线路与余量的分配、定位夹紧方式并合理选用机床，刀具及切削用量等。 4）数值计算在编制程序前，还需对加工轨迹的一些未知坐标值进行计算，作为程序输入数据，主要包括：数值换算、尺寸链解算、坐标计算和辅助计算等。对于复杂的加工曲线和曲面还须使用计算机辅助计算。 5）编写加工程序单根据确定的加工路线、刀具号、刀具形状、切削用量、辅助动作以及数值计算的结果按照数控车床规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具示意图、机床调整卡、工序卡等加工条件说明。 6）制作控制介质加工程序完成以后，还必须将加工程序的内容记录在控制介质上，以便输入到数控装置中。如穿孔带、磁带及软盘等，还可采用手动方式将程序输入给数控装置。 7）程序校核加工程序必须经过校验和试切削才能正式使用，通常可以通过数控车床的空运行检查程序格式有无出错或用模拟防真软件来检查刀具加工轨迹的正误，根据加工模拟轮廓的形状，与图纸对照检查。但是，这些方法尚无法检查出刀具偏置误差和编程计算不准而造成的零件误差大小，及切削用量选用是否合适、刀具断屑效果和工件表面质量是否达到要求，所以必须采用首件试切的方法来进行实际效果的检查，以便对程序进行修正。

数控系统的基本功能是

自测1 一填空题 1 数控系统的基本功能是、和。 2 Z轴是平行于的坐标轴，Z轴的正方向是的方向。 3 多微处理器CNC装置各模块之间的互连和通信主要采用和两类结构。 4 C刀具半径补偿的转接过渡有、和三种类型。 5 当瞬时速度稳定速度时，系统处于加速状态。加速时，每加速一次，瞬时速度为Fi+1= 。 6 圆形感应同步器属于式和式检测元件，用于测量数控车床的刀架位移时为测量。 7 按照驱动系统的不同控制方式，可以把数控机床分为、和数控机床。 8 在车削加工程序中，绝对值编程时用表示X和Z轴的坐标值、增量值编程时用表示X和Z轴的坐标值。 9 常见的CNC系统软件结构形式有和。 10 感应同步器常用的工作方式有和。 11 步进电机的转角、转向和转速分别取决于、和。 12 数控技术是一种以形式发出指令并实行自动控制的技术，它能对机器的运动进行控制。 13 机床数控系统根据进给的不同，机床数控系统可分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。 14 程序编制方法主要有和自动编程两类。 15 ISO代码中直线快速运动代码为。 16 T代码表示。 17 刀具尺寸补偿指的是补偿和长度补偿。 18 数控机床中，刀具一步移动的距离叫。 19 用逐点比较法插补第一象限的斜线（起始点为坐标原点），若偏差函数大于零，说明加工点在。 20 数控机床的导轨制造精度及精度对机床加工精度有着重要的影响。 21 步进电机是一种用信号进行控制的电机。 22 在时间分割法插补中，插补周期T Tcpu（插补运算时间）；插补周期T Tc （位置反馈采样周期）。 23 数控机床是用的信息来实现自动控制的。 24 输入装置的作用是将程序载体上的转换成相应的，传送并存入数控装置内。 25．数控机床的强电控制装置是介入和之间的控制系统。 26．光栅的莫尔条纹具有和作用。 27．编程人员在编程时使用的坐标系称为。二判断（10分） 1 采用步进电机作进给驱动元件的数控机床都不带位置检测装置。（） 2 直线插补指令G01和螺纹加工指令G33为同组模态指令。（）

SINUMERIK数控系统的基本原理

实验一数控系统的基本原理、组成与RS-SY-802CBL操作编程一、实验目的： 1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。 2、了解数控系统常用部件的原理及作用。 3、熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。 4、了解数控系统的基本操作 5、了解数控系统的基本编程二、实验设备： 1、RS-SY-802CBL数控机床综合实验系统三、实验必备知识：（一）数控系统的基本原理和组成数控技术是传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术、现代控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通讯技术的集成，是制造自动化的关键基础。数控系统一般由输入输出装置、数控装置（或数控单元）、主轴单元、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成如图1所示。图1 数控系统的组成（1）输入输出装置输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT显示器和液晶显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT显示器外，还有磁盘等。（2）数控装置数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。

（3）伺服单元和驱动装置伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。与伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。从某种意义上说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。（4）可编程控制器可编程控制器（PC，Programmable Controller）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也称为可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程逻辑机床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。 PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。（5）主轴驱动系统主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求，这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统（6）测量装置测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。此外，由测量装置和数显环节构成数显装置，可以在线显示机床坐标值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。按有无检测装置，CNC系统可分为开环与闭环数控系统，而按测量装置的安装位置又可分为闭环与半闭环数控系统。开环数控系统的控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精

数控技术的基本知识

数控技术的基本知识教学目的：1.了解数控机床的产生背景、发展趋势及先进的制造技术。 2．熟悉数控机床加工特点和加工对象。 3．掌握数控机床的组成及种类。重点：数控机床的结构、组成及应用难点：数控机床的加工特点和加工对象一、数控机床的产生与发展（一）、数控机床的产生 1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代。 1952年的第一代——电子管数控机床 1959年的第二代——晶体管数控机床 1965年的第三代——集成电路数控机床 1970年的第四代——小型计算机数控机床 1974年的第五代——微型计算机数控系统 1990年的第六代——基于PC的数控机床。（二）、数控机床的发展趋势 1、高速度高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，直接关系到加工效率和产品的质量，为实现更高速度，更高精度的指标，目前主要从以下几点采取措施进行研究。数控系统：采用位数，频率更高的微处理器，以提高系统的基本运算速度。目前程序中断处理时间小于1MS/1K指令。伺服驱动系统：全数字伺服交流系统，大大提高了系统的空位粘度，进给速度。所谓数字伺服系统，指的是伺服系统中的控制信息用数字来处理它一般具有以下特征： a)采用现代控制理论，通过计算机软件实现最佳最优的控制。 b)数字伺服系统是一种离散系统，它是由采样器和保持器两个基本环节组成的，位置，速度，电流构成的反馈全部数字化，PID软件化。 c)数字伺服系统具有较高的动静精度，有很强的抗干扰能力。 d)系统一般配有SERCOS（串行实时通信系统）板，可实现大信息量数据的高速，无声的传输。机床静动摩擦的线形补偿控制技术：机械动静磨擦的线形会导致机床的爬行。高速大功率电主轴的应用：在超高速加工中，对机床主轴转速提出了极高的要求（10000-75000R/MIN）传统的齿轮变速主传动系统已不能适应其要求。配备高速，功能强的装式可编控制器PLC：提高可编程控制器的进行速度，来满足数控机床高速加工的速度要求。（2）多功能化、智能化、小型化数控机床采用一机多能，以最大限度地提高设备的利用率。前台加工，后台编辑的前后台功能，以充分提高其工作效率和机床利用率。具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通信口，DNC功能外，还具有网络功能。

1 SINUMERIK 数控系统的基本原理

进给驱动装置进给伺服单元操作面板 PLC 辅助装置输入/输出设备数控装置电气回路主轴驱动装置主轴单元测量装置机床本体实验一数控系统的基本原理、组成和RS-SY-802CBL 操作编程一、实验目的： 1、了解数控系统的特点、基本组成和使用。 2、了解数控系统常用部件的原理及作用。 3、熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。 4、了解数控系统的基本操作 5、了解数控系统的基本编程二、实验设备： 1、RS-SY-802CBL 数控机床综合实验系统三、实验必备知识：（一）数控系统的基本原理和组成数控技术是传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术、现代控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通讯技术的集成，是制造自动化的关键基础。数控系统一般由输入输出装置、数控装置（或数控单元）、主轴单元、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成如图1所示。数控系统图1 数控系统的组成（1）输入输出装置输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT 显示器和液晶显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT 显示器外，还有磁盘等。（2）数控装置数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及和数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。（3）伺服单元和驱动装置伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。从某种意义上说，数

(完整版)简述数控机床的基本组成部分及其基本功能

简述数控机床的基本组成部分及其基本功能数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。 1）加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2）数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 3）伺服与测量反馈系统伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。 4）机床主体机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。 5）数控机床辅助装置辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

840D数控系统的基本构成

——西门子数控系统调试,编程和维修概要西门子840D系统的组成 SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU）， MMC,PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，总是将 SIMODRIVE611D驱动和数控单元（CCU或NCU）并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。 ●人机界面人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： MMC（Man Machine Communication）包括：OP（Operation panel）单元， MMC,MCP（Machine Control Panel）三部分。 MMC实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 1.MMC 我们最常用的MMC有两种： MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘；而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. ※PCU（PC UNIT）是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱；PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作 HMI,HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI. 2.OP OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最为常用。 3.MCP MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI （Operator Panel Interface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。 ●数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板. 一个 PLC CPU板和一个DRIVE板组成。根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为 NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2（12轴），NCU573.2（31轴）等若干种，同

HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成

实训四 HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成一、实训目的 1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。 1、进一步熟悉数控工作台系统的基本组成，各部件的原理及作用。 3、了解数控系统综合实验台各部分的连接。 4、进一步熟悉实验台的操作，进入系统，演示程序。二、实训设备 HNC-21TF数控系统综合实验台专用连接线一套三、相关知识 1、数控机床各部分功能和原理（略） 2、HED—21S数控系统综合实验台各部分接线集成数控装置、变频调速主轴、交流伺服单元、步进电机及驱动器、测量装置、十字工作台等组成。图2—1 HED—21S数控系统综合实验台组成框图

图 2—2 部件总体连线框图图 2—3 整体连线示意图

图 2—4 HNC—21TF数控装置接口图 XSl —电源接口 ; XS2 —外接 PC 键盘接 ; XS3 —以太网接口； XS4 —软驱接口； XS5 —RS232 接口； XS6 —扩展 I ／ 0 板接口； XS8 —手持单元接口； XS9 —主轴控制接口；XSl0 ， XS11 —输入开关量接口； XS20 ， XS21 —输出开关量接口； XS30 ～ XS33 —模拟式、脉冲式 ( 含步进式 ) 进给轴控制接口； XS40 ～ XS43 ——串行式 HSV 一 11 型伺服轴控制接口； ( 若使用软驱单元，则 XS2 、 XS3 、 XS4 、 XS5 为软驱单元的转接口 ) （2）变频调速主轴单元图 2—5 变频器与数控装置的连接

（3）交流伺服单元图 2—6 采用脉冲接口与伺服驱动器连接图（4）输入/输出装置图 2—7 输入端子板接口图

数控系统的基本结构

第二讲数控系统的基本结构数控系统由基本硬件与控制软件组成。目前各数控厂家的产品可以归纳为两种风格：一种是采用专用硬件，其控制软件简单；另一种是采用通用硬件，其控制软件复杂。一、基本硬件构成数控系统（）基本硬件通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成，如图—所示。图—数控系统总体结构示意图

数控装置构成框图如图—所示。数控装置构成框图如图—所示。㈠、微机基本系统通常微机基本系统是由、存储器（、）、定时器、中断控制器等几个主要部分组成。、是整个数控系统的核心，常见的中低档数控系统基本上采用位或位，如／、等。随着系统向高精度方向发展，要求其最小设定单位越来越小，同时又要求系统能满足大型机床的需要，当最小设定单位是μ时，位二进制数所表示的最大坐标为－～＋32.767mm ，这显然是不够的，而采用位二进制数时，最大坐标范围约为－～＋2000m ，因此数控系统一般采用位二进制数，其坐标范围为－～＋8388.607mm 。因此选用位就需要三个或四个字节运算，这就严重影响了运算速度，当最小设定单位为μ时，这个问题将更加严重。因此现代数控系统大多采用位或位的，以满足其性能指标，如采用位，则为多结构。例如、、等系统均为位，而系统则采用位多结构。、用于固化系统控制软件，数控系统的所有功能都是固化在中的程序的控制下完成的。在数控系统中，硬软件有密切的关系，由于软件的执行速度较硬件慢，当功能较弱时，则需要专用硬件解决问题或采用多结构。现代数控系统常采用标准化与通用化总线结构，因此不同的机床数控系统可以采用基本相同的硬件结构，并且系统的改进与扩展十分方便。在硬件相对不变的情况下，软件仍有相当大的灵活性。扩充软件就可以扩展的功能，而且软件的这种灵活性有时会对数控系统的功能产生极大的影响。在国外，软件的成本甚至超过硬件。例如与3M 的差别仅在中的软件， 3M 二轴半联动变为三轴联动也仅需要更换中的软件。图— 数控装置构成框图

数控机床的基本组成

数控机床的基本组成数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1、加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2、数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不

少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。 (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等)，数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构一、程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM 设计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。数控机床的基本结构

二、输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。三、数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。四、驱动装置和位置检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指

数控系统介绍

数控机床的控制系统简介随着现代微电子技术的飞速发展，微电子器件集成度和信息处理能力不断提高，而价格却不断下降，这使以信息技术为中心的新技术革命正冲击着世界各技术领域，机械制造业自动化正经历从CNC（计算机数控系统）→FMS(柔性制造系统）→CIMS(计算机集成制造系统）的发展。一．数控系统的基本工作过程。 1.输入向CNC装置输入的内容有：零件程序、控制参数和补偿数据等。输入的方式有：手工键盘输入、磁盘或卡输入和连接计算机的DNC接口输入等。 2.译码译码是以一个程序段为单位进行的。译码的目的是：把程序段中的各种零件轮廓信息（如起点、终点、直线或圆弧等几何要素）、加工速度信息（F代码）和其他辅助信息（M,S,T代码等）按照特定的语法规则解释成数控装置

能识别的语言并以特定的格式存放在指定的内存专用区。在译码过程中，还要完成程序段的语法检查，一旦发现错误会立即报警。 3. 刀具补偿刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。刀具半径补偿是把立即轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。刀具长度补偿是编程人员不必知道刀具的实际长度，而根据假设刀具长度编程，数控装置按两者之差自动补偿。 4.进给速度处理数控装置进给速度处理的任务是要保证程序速度的实现。编程所给定的刀具移动速度是加工轨迹切线方向的速度，速度处理就是把它们分解各运动坐标向的分速度。5.插补插补是在已知起点和终点的曲线上，按选定的数学模型求其他中间数据点的工作，即所谓的“数据点密化”。 6.位控制在闭环控制的CNC系统中，位置位置的作用是：在每各采样周期内，把插补计算机得到的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机。在位置控制中，通常还要进行位置回路的位置的增益调整各坐标系方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。

数控系统原理

有些已到60m/min. 数据采样法适用于直流伺服电机和交流伺服电机的闭环和半闭环控制系统。 2.2 插补原理——逐点比较法逐点比较法是我国数控机床和线切割机应用很广的一种插补运算方法。它的特点是加工每走一步，就进行一次偏差计算和偏差判别，即比较到达的新位置和理想线段上对应点的理想位置坐标之间的偏差程度，然后根据偏差大小确定下一步的走向。采用这种方法，既能加工直线轮廓，又能加工圆弧曲线轮廓。插补加工一般按偏差判别、进给、偏差计算和终点判别等4步进行，现以直线插补和圆弧插补为例说明逐点比较法的工作原理。 1.直线插补原理 (1) 偏差判别如图2.1，设被加工的直线OP 在第一象限， A ″、A ′和A 为处在等高线上的3个加工点，当加工点A 偏离到OP 的上边A ″时，有α″>α；当偏离到OP 的下边A ′时，有α′<α；当加工点A 落在直线OP 上时，有： tan α= Xi Yi =Xe Ye 由此可得直线OP 的方程式： F= Yi Xe —Ye Xi=0 式中 F 表示偏差，根据F 可以判断加工点A 偏离直线OP 的情况，也就是当： F>0时，A 点在直线的上边，为了减少误差应给X 方向走一步； F<0时，A 点在直线的下边，加工时应给Y 方向走一步； F=0时，A 点在直线上，加工时应给X 方向走一步。

数控系统的基本构成与分类

数控系统科技名词定义中文名称：数控系统英文名称：numerical control system 定义：能按照零件加工程序的数值信息指令进行操纵，使机床完成工作运动并加工零件的一种操纵系统。所属学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；自动化制造系统（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

数控系统是数字操纵系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作操纵，它所操纵的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。目录数控系统差不多构成差不多分类进展趋势工作流程应用举例 SAJ变频器S350应用数控系统差不多构成差不多分类进展趋势工作流程应用举例 SAJ变频器S350应用

展开数控系统编辑本段数控系统是数字操纵系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。计算机数控（Computerized numerical control,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系统依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑操纵器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于