第2章　計算機數控系統(tǒng)

2.1　計算機數控系統(tǒng)概述

計算機數控系統(tǒng)（簡稱CNC系統(tǒng)），是20世紀70年代發(fā)展起來的機床數控系統(tǒng)，它是靠計算機運行控制軟件來替代先前的硬件數控系統(tǒng)（簡稱NC系統(tǒng)）完成對機床的控制。CNC是一個運行數控控制軟件的計算機，按照零件數控加工程序去執(zhí)行數控裝置的一部分或全部功能，在計算機之外的唯一裝置是接口。

2.1.1　CNC系統(tǒng)的組成

CNC數控系統(tǒng)由加工程序、輸入輸出設備、CNC裝置、可編程控制器（PLC）、主軸驅動裝置和進給驅動裝置等組成，圖2-1所示為CNC系統(tǒng)的組成框圖。

數控系統(tǒng)是嚴格按照數控程序對工件進行自動加工的。數控加工程序按零件加工順序記載機床加工所需的各種信息，如零件加工的軌跡信息、工藝信息及開關命令等。

2.1.2　CNC系統(tǒng)工作過程

CNC裝置的工作過程是在硬件的支持下，執(zhí)行軟件的過程。CNC裝置的工作原理是：通過輸入輸出設備輸入機床加工零件所需的各種數據信息（數控加工程序），經過計算機的譯碼、刀具半徑補償、加減速控制、插補等處理和運算，將每個坐標軸的移動分量送到其相應的驅動電路，經過轉換、放大，驅動伺服電動機，帶動坐標軸運動，同時進行實時反饋控制，使每個坐標軸都能精確移動到指令所要求的位置。從而實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成對零件的加工。

2.1.3　CNC系統(tǒng)的特點

CNC系統(tǒng)之所以取代以前的NC系統(tǒng)，是因為CNC系統(tǒng)具有NC系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。

（1）靈活性大

NC系統(tǒng)是用硬件邏輯線路來實現(xiàn)對機床的控制功能。這種固定接線的電路一旦制成后就很難改變，而CNC系統(tǒng)的數控功能大部分是由軟件在通用硬件的支持下來實現(xiàn)的，其功能的改變、擴充和適應性方面都具有較大的靈活性，如果要改變、擴充其功能，只需通過對軟件的修改和擴充便可實現(xiàn)。

（2）通用性強

CNC系統(tǒng)的硬件和軟件大多采用模塊化的結構。按模塊化的結構組成的CNC系統(tǒng)基本配置部分是通用的，不同的數控機床（如數控車床、數控銑床、數控磨床、加工中心等），只需要配置相應的功能模塊，就可以滿足這些機床特定的功能，這對數控機床的維護維修都十分方便。

（3）數控功能豐富

CNC系統(tǒng)利用計算機的高度計算能力，可實現(xiàn)許多復雜的數控功能，如高次曲線插補、動靜態(tài)圖形顯示、多種功能補償、數字伺服控制功能等。

（4）可靠性高

CNC裝置的加工零件程序在加工前一次送入存儲器，并經過檢查后方可被調用，這就避免了在加工過程中程序輸入帶來的故障。同時許多功能由軟件來實現(xiàn)，硬件結構大大簡化，采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，使可靠性進一步提高。

（5）易于實現(xiàn)機電一體化

由于采用計算機，使硬件數量相應減少，加之電子元件的集成度越來越高，使硬件的體積不斷減小。因此，數控系統(tǒng)的結構非常緊湊，使其與機床結合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。由于通信功能的增強，容易組成數控加工自動生產線，如FMC、FMS、DNC和CIMS等。

（6）使用維護方便

操作使用方便：目前大多數數控系統(tǒng)的操作采用菜單結構，用戶只需根據菜單的提示進行操作即可。

編程方便：目前大多數數控機床具有多種編程功能，并且具有程序校驗和模擬仿真功能。

維護維修方便：數控機床的許多維護工作是由數控系統(tǒng)承擔的，而且，數控機床的自診斷功能可迅速使故障定位，方便維修人員。