有关数控系统的一些基本概念

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1、一、数控系统的基本概念（1）数控数控是数字控制的简称，其含义如下。广义：利用数字化信息并采用数字控制技术对一个生产过程进行控制。狭义：利用数字化信息并采用数字控制技术对机床运动轨迹和机床工作状态进行控制。（2）数字控制系统（数控系统）广义：利用数字化信息并采用数字控制技术对一个生产过程进行自动控制的系统。狭义：利用数字化信息并采用数字控制技术对机床工作过程进行控制的系统。数字控制系统的一般工作过程如下。首先，用户采用某种编程语言来描述系统工作过程，既编写程序，并以数字形式送入数字控制装置中。其次，数控装置通过数据计算和处理快速识别出该程序所描述的工作过程并将程序分解为一系列的实际控制信

2、号。最后，数控装置输出实际控制信号使相应的执行部件产生相应的动作。可见数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成的。（3）数控机床数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。根据机床本体的不同类型，数控机床也被分为相应的类型。例如：数控车床、数控铣床、数控加工中心等等。数控机床是典型的机电一体化产品。（4）本课程内容①以机床为控制对象的数控系统的一般原理。②西门子802D系统的基本原理。数控加工程序二、数控系统的组成数控系统的一般组成如下图所示，其中机床本体为被控对象。输入输出装置数控装置伺服系统机床电器控制装置机床本体（1）数控加工程序数控加工程序是指从外部输入并描述了机床加工过

3、程的程序。数控系统将严格按照数控加工程序对工件进行自动加工。数控加工程序记载了机床加工所需要的各种信息，包括：①轨迹信息：几何形状和几何尺寸。②工艺信息：进给速度、主轴转速、刀具号和刀具补偿号等。③开关命令：主轴正反转、换刀、开/关切削液和装/卸工件等等。数控加工程序被记录在各种信息载体上，主要有穿孔纸带、磁带、磁盘和各种半导体存储器等。（2）输入输出装置输入装置将数控加工程序和其他数字信息输入给数控装置。输出装置输出或显示数控装置的内部信息。常见的输入输出装置：纸带阅读机、磁盘驱动器、键盘和显示器、通信接口等。（3）数控装置数控装置是数控系统的核心，其主要功能是：正确识别和解释数控加

4、工程序，并对解释结果进行数据计算和逻辑处理，从而将数控加工程序分解为一系列的实际控制信号，使系统中相应的执行部件执行相应的动作。数控装置将数控加工程序转换为两种类型的控制信号。1）伺服控制量：送往伺服驱动装置，产生插补运动。2）开关控制量：送往机床电器逻辑控制装置，产生开关动作。数控装置有两种形式。1）硬件数控装置（NC装置）：由数字逻辑硬件电路构成，其数控功能由硬件逻辑电路实现。2）计算机数控装置（CNC装置）：由计算机构成，其数控功能由硬件和软件来共同实现。（4）伺服系统（伺服驱动装置）伺服系统位于数控装置和机床本体之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置。进给轴伺服驱动装置

5、：根据数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令驱动机床工作台进行坐标运动。主轴伺服驱动装置：根据数控装置发出的速度控制命令驱动机床主轴以指定的转速旋转。（5）机床电器控制装置机床电器控制装置位于数控装置和机床本体之间，其主要功能为：接收数控装置发出的开关命令，实现相应的开关动作。例如机床主轴的选速、起停和方向控制，换刀装置的换刀控制，工件装夹系统的装/卸控制，冷却、液压、气动、润滑系统的逻辑控制以及机床的其他辅助功能。机床电器控制装置的具体形式有两种：一是继电器控制装置；二是可编程逻辑控制器。（6）机床本体根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、镗床、磨床、加工中心以及电加

6、工机床等等。（7）辅助装置数控机床配置有各种辅助装置，以配合机床的零件加工。传统的机床辅助装置：切削液处理装置、气动液动装置等等。数控机床特有的辅助装置：对刀仪、自动编程器、自动排屑器、物料储运及上下料装置等等。当数控系统的数控装置采用计算机数控装置（CNC装置）时，此系统就称为计算机数控系统。计算机数控系统由硬件和软件来共同完成数控功能，其基本组成如下图所示。信息载体输入装置CNC装置主轴控制单元可编程控制器（PLC）主轴电机编程器通信线路CAD/CAM系统上位机输出装置机床进给电机位置检测器速度控制单元现代计算机数控系统具有如下特点：①除了读取信息载体，还可通过其他方式获得数控加工

7、程序。例如通过键盘方式输入和编辑数控加工程序，通过通信方式输入自动编程器、CAD/CAM系统或上位机所提供的数控加工程序。②可以实现硬件数控装置难以完成的诸多功能。例如：图形模拟显示、系统诊断、各种复杂的轨迹控制算法和补偿算法的实现，通信和网络功能等等。③取代了传统的继电器控制线路，采用可编程控制器来实现数控机床的逻辑控制。PLC可位于数控装置之外，称为独立型PLC；也可以与数控装置合为一体，称为内装型PLC。三、数控系统中的有关约定（一）数控