1.1 概述

數(shù)控機床一般包括3大部分：機床系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，如圖1-1所示。機床系統(tǒng)是數(shù)控機床的基體，包括床身、主軸箱、進(jìn)給傳動裝置、工件固定裝置及換刀裝置等。控制系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)和電氣控制電路。輔助系統(tǒng)主要由液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等組成。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心，它決定了數(shù)控機床的加工性能和功能。

1. 數(shù)控機床控制系統(tǒng)

數(shù)控機床控制系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)和外部電氣控制電路組成，如圖1-2所示。數(shù)控系統(tǒng)硬件由中央處理單元、系統(tǒng)存儲器、可編程控制器、通信接口電路等構(gòu)成。中央處理單元是數(shù)控裝置的神經(jīng)中樞，管理著系統(tǒng)的運行。系統(tǒng)存儲器用于存儲機床數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件及零件加工程序。數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的信息交換是通過通信接口進(jìn)行的，包括伺服驅(qū)動接口、操作部件接口及機床輸入/輸出接口。伺服驅(qū)動接口主要用于控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的運動，并對位置或速度反饋信號進(jìn)行數(shù)字化處理。操作部件接口連接機床操作面板、機床控制面板等操作部件，用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入、零件程序的編輯以及機床的各種操作。機床輸入/輸出接口連接可編程控制器，用于機床的邏輯控制和輔助功能處理，使機床的切削運動與輔助動作協(xié)調(diào)一致。系統(tǒng)軟件由管理軟件和控制軟件組成，管理軟件主要用于控制信號的輸入/輸出、信息顯示和狀態(tài)診斷。控制軟件包括譯碼、刀具補償、速度控制、插補運算和位置控制等程序。

圖1-3所示是840D系統(tǒng)典型軟件結(jié)構(gòu)，共有5類系統(tǒng)軟件和控制軟件。

2. 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

● 西門子提供的數(shù)控系統(tǒng)軟件、機床制造商的控制軟件及用戶軟件，如操作系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)及零件加工程序。

● 人機對話操作單元的系統(tǒng)軟件和控制軟件。

● PLC系統(tǒng)軟件、基本程序塊、機床廠設(shè)計的PLC控制程序。

● 驅(qū)動系統(tǒng)軟件，包括插補軟件、測量軟件和設(shè)置軟件。

● 通信軟件，包括系統(tǒng)與操作面板、機床控制面板、PLC及驅(qū)動等之間的通信等。

在圖1-3中，SRAM（Static Memory）是靜態(tài)存儲器，DRAM（Dynamic Memory）為動態(tài)存儲器，DPR（Dual-Port Memory）是雙口存儲器，MPI（Multi-Port Interface）是多點通信接口，NCU（Numerical Control Unit）為數(shù)字控制單元，NCK（Numerical Control Kernel）為數(shù)字控制核。