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现代数控技术 第三章 计算机数控装置(CNC) 内容提要 本章将详细讨论CNC装置的软件硬件结构；CNC装置基本功能的原理及实现方法。 第一节 概 述 在第一章我们就知道了数控装置是机床数控系统的核心，并对其在系统中的主要作用也有了一个概括性的了解，由于它在整个系统中的重要性，故在本章我们将对其进行较详细的讨论。 . CNC装置的组成 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(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。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。 . CNC装置的组成 CNC系统硬件的层次结构 由计算机基本系统、设备支持层、设备层三部分组成。 . CNC装置的组成 CNC系统软件的功能结构 从本质特征来看，CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统，从功能特征来看，该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵魂。其结构框图如图3-2所示。 . CNC装置的组成 . CNC装置的组成 . CNC硬件软件的作用和相互关系 硬件是基础，软件是灵魂 CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。 CNC系统的硬件和软件构成了CNC系统的系统平台，如图3-3所示。 . CNC装置的组成 . CNC装置的组成 该平台有以下两方面的含义： 提供CNC系统基本配置的必备功能； 在平台上可以根据用户的要求进行功能设计和开发。 二. CNC装置的优点 具有灵活性和通用性 CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。 二. CNC装置的优点 数控功能丰富 插补功能：二次曲线、样条、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。 二. CNC装置的优点 可靠性高 CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。 二. CNC装置的优点 使用维护方便 操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。 二. CNC装置的优点 易于实现机电一体化 数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。 CNC装置的功能 CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备功能； 选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。 CNC装置的功能 控制功能 —— CNC能控制和能联动控制的进给轴数。 　CNC的进给轴分类： 移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）； 基本轴和附加轴（U、V、W）。 　联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编 程也越困难。 CNC装置的功能 准备功能（G功能） —— 指令机床动作方式的功能。 CNC装置的功能 插补功能和固定循环功能 ——　插补功能是数控系统实现零件轮廓(平 　　　面或空间)加工轨迹运算的功能。 ——　固定循环功能是数控系统实现典型加工 　　　　循环（如：钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻 　　　削和切螺纹等）的功能 CNC装置的功能 进给功能 ——　进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。 同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r。 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度。 CNC装置的功能 主轴功能 —— 数控系统的主轴的控制功能。 主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。 CNC装置的功能 主轴定向控制——主轴周向定位于特定