第7章 数控系统概述

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1、第7章数控系统概述7.1数控系统及其组成7.2数控系统的分类7.3主要数控系统产品简介习题7.1数控系统及其组成数控是数字控制(NC)技术的简称，是用由数字信息构成的程序对某一对象进行控制的一门技术。采用数控技术实现数字控制的一整套装置和设备称为数控系统。数控系统一般由数控加工程序输入/输出装置、数控装置、伺服驱动控制装置、机床电气逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象，如图7.1所示。图7.1数控系统的组成结构1.数控装置在数控系统的组成结构中，数控装置是整个系统的核心。2.输入/输出装置数控系统必须接收由操作人员输入的零件加工程序，才能按零件加工程序发出相应的控制信

2、号，指挥机床加工出所需要的零件。3.伺服驱动装置伺服驱动装置位于数控装置和机床之间，其主要作用是把来自数控装置的信号进行功率放大，以驱动电机拖动机床运动。4.机床电气逻辑控制装置（PLC）数控系统除了位置控制功能外，还具有主轴启/停、换刀、冷却液开/停等辅助控制功能，这部分功能一般是由“接触器—继电器”控制逻辑或可编程序逻辑控制器（PLC）实现的。7.2数控系统的分类1.按数控装置类型分类按照数控装置内部逻辑电路元件的不同，可以将数控系统分为硬件数控系统(NC)和计算机数控系统(CNC)两大类。2.按控制方式分类1)开环控制型数控系统开环控制型数控系统不带检测装置，也无反馈

3、电路，以步进电动机驱动，如图7.2所示。图7.2开环控制型数控系统结构2）全闭环控制型数控系统全闭环控制型数控系统带有位置检测反馈装置，以直流或交流伺服电动机驱动，位置检测元件安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际位移(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其结构如图7.3所示。图7.3全闭环控制型数控系统结构3）半闭环控制型数控系统为了克服上述全闭环控制的缺点，可将位置检测元件安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值

4、进行控制，构成半闭环，其结构如图7.4所示。图7.4半闭环控制型数控系统结构4）混合控制数控系统这类数控系统混合应用了开环、全闭环和半闭环等控制方式，常见的有如下两种：（1）开环补偿型数控系统，其结构如图7.5所示。（2）半闭环补偿型数控系统，其结构如图7.6所示。图7.5开环补偿型数控系统结构图7.6半闭环补偿型数控系统结构3.按照功能水平分类按照功能水平，可以将数控系统分为低（经济型）、中、高三档。这种分类方法的界线是相对的，不同时期的划分标准会有所不同。就目前的发展水平来看，不同档次数控机床的功能和指标如表7.1所示。表7.1各档次数控系统的功能7.3主要数控系统产品

5、简介7.3.1日本FANUC数控系统1.FANUCSeries3/5/6/7系列FANUCSeries3/5/6/7系列是FANUC公司于20世纪70年代推出的数控系统，属于其早期产品，是具备一般功能的中档CNC系统。2.FANUCSeries10／11／12系列FANUCSeries10/11/12系列是FANUC公司于20世纪80年代初推出的多微处理器CNC产品，其主CPU采用68000，在图形控制、对话式自动编程控制、轴控制等方面也都有各自的CPU。3.FANUCSeries0系列该系列CNC是FANUC公司在20世纪80年代中期推出的，具有较高可靠性和性能价格比的C

6、NC产品。它的特点是体积小，价格低。适用于:机电一体化的小型数控机床。4.FANUCSeries15系列FANUCSeries15系列是FANUC公司在1987年推出的能够控制24轴联动的高性能CNC产品，可用于飞机、汽车、模具等复杂自由曲面零件的高效率精密加工。5.FANUCSeries16/18/21系列FANUCSeries16/18/21系列的功能位于FANUCSeries15系列和F0系列之间，采用高速32位FANUCBUS和薄型TFT(薄膜晶体管)彩色液晶显示，是控制单元和TFT显示器集成于一体的超小型CNC产品。6.FANUCSeries20i系列FANUCS

7、eries20i系列是面向普通铣床、普通车床开发的CNC产品，不需要编写零件程序，只需在屏幕上输入一些参数，即可实现直线、圆弧等的半自动加工。7.FANUCSeries30i/300i/3000is系列FANUCSeries30i/300i/3000is系列是FANUC公司近期推出的高端CNC产品，可控制10个系统，32个进给轴和8个主轴；可用于高速、精密、多轴、多系统大型自动化复合加工设备。7.3.2德国SIEMENS公司的CNC产品1.SINUMERIK8系列SINUMERIK8系列是SIEMENS公司20世纪