编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第PAGE15页共NUMPAGES15页第PAGE\*MERGEFORMAT15页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT15页第四章计算机数控装本章教学重点及难点：单微处理机结构CNC装置的硬件结构；CNC装置软件结构的特点。§4.1概述一、数控系统（CNC系统）的概念数控系统（CNC系统）是由数控程序、I/O设备、数控装置（CNC装置）、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置、进给伺服系统共同组成的一个完整的系统，其核心是数控装置；它本质一种轨迹控制系统；是以多个执行部件（各运动轴的位移量为控制对象，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。二、CNC装置的组成CNC装置由硬件和软件组成。CNC装置的硬件一方面具有计算机的基本结构，另一方面具有数控机床所特有的功能模块和接口单元。CNC装置的软件又称系统软件，从本质上看是具有实时性和多任务性的专用操作系统；从功能特征看，包括CNC管理软件和CNC控制软件。CNC管理软件主要进行系统资源的管理和系统各子任务的调度，CNC控制软件主要完成各种控制功能。软件、硬件相互关系是密不可分的，软件、硬件在一起构成了CNC装置的系统平台；有些控制任务，可由硬件/或软件来完成。三、CNC装置功能CNC装置功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法及手段；包括基本功能和选择功能。基本功能是必备的功能，用于满足数控系统基本配置的要求；选择功能是用户可根据实际要求选择的功能。CNC主要装置功能有：控制功能指能够控制和联动控制的进给轴数；包括移动轴、回转轴，基本轴、附加轴的控制。控制的进给轴数越多，表明CNC装置功能越强。（二）准备功能准备功能即G代码功能，其作用是使机床准备好某种加工方式。包括指令有：基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环加工、公英制转换、子程序调用等。（三）插补功能和固定循环功能插补功能是指实现零件轮廓加工轨迹运算的功能。一般的CNC装置具有直线插补、圆弧插补功能；高档的CNC装置还具有椭圆插补、正弦线插补、抛物线插补、螺旋线插补、样条曲线插补等功能。固定循环功能是指在加工一些特定表面（如车削台阶，切削螺纹、钻孔、镗孔、攻丝）时，加工动作按照一定的循环模式多次重复进行，实现上述加工轨迹运算的功能；即把若干有关的典型固定动作顺序用一个指令来表示，用G代码定义，直接调用，可大大简化编程。（四）进给功能进给功能进给速度的控制功能；包括有：1.进给速度:控制刀具相对工件的进给速度，所用单位一般是mm/min。2.同步进给速度:实现切削速度和进给速度的同步；用于加工螺纹，所用单位一般mm/r。3.进给倍率：又称进给修调率，指通过操作面板上的波段开关，人工实时修调进给速度。（五）主轴功能主轴功能指主轴的控制功能。包括：1.切削速度：即主轴转速控制的功能，所用单位一般是m/min或r/min。2.恒线速度:指刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能；主要用于车端面或磨削加工，可获得较高的表面质量。3.主轴定向控制:指主轴在径向(周向)的某一位置准确停止的功能；常用于换刀。4.C轴控制:指主轴在径向(周向)的任一位置准确停止的功能。5.切削倍率(主轴修调率):指通过操作面板上的波段开关，人工实时修调切削速度的功能。（六）辅助功能是指指令机床的辅助操作的功能，即M指令功能。包括主轴正转、反转、停止，冷却泵的打开、关闭，工件夹紧、松开，换刀等功能。（七）刀具管理功能是指实现刀具几何尺寸、刀具寿命、刀具号的管理的功能。其中刀具几何尺寸一般指刀具半径、长度参数，常用于刀具半径补偿、长度补偿；刀具寿命一般指时间寿命；刀具号的管理是用于标识、选择刀具，常和T指令连用。（八）补偿功能1.刀具半径补偿和长度补偿:2.传动链误差补偿:一般有螺距误差补偿和反向间隙补偿。3.智能补偿:（九）人机对话功能是指通过显示器，进行字符、图形的显示，从而方便用户的操作和使用。（十）自诊断功能是指利用软件诊断程序，在故障出现后，可迅速查明故障的类型和部位，以便及时排除。（十一）通讯功能是指CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。一般CNC装置具有RS232C接口，可与上级计算机相连；若具有DNC接口可实现直接数控；若具有FMS接口则可按MAP（制造自动化协议）通讯，实现车间和工厂的自动化。除以上各项功能外，CNC装置还可配置选择功能。如增加一个仿型测量头和相应的驱动模块，可实现数字化仿型加工功能。§4.2CNC装置的硬件结