CNC数控基础知识

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1、机床CNC基础知识一.CNC机床与CNC系统CNC的含义是计算机数值控制。1.CNC机床（1）.金属切削用孔加工、攻丝、锐削、铳削、车削、切螺纹、切平而、轮廓加工、平而濟削、外圆磨削、内圆磨削等。（2）.线电极切割机。（3）.冲床、步冲、冲压、金屈成型、弯管等机床。⑷.产业机器人。（5）.注塑机。（6）.检测、测量机。（7）.木工机械。⑻.特殊材料加工机械：如加工石材、玻璃、发射性矿料等。（9）.特种加工机械激光加工机、气体切割机、焊接机、制图机、印刷机等。随着电子技术和计算机技术以及IT技术的发展，目前，这些机床与加工设备都可用数值计算机

2、用数值数据进行控制，称为CNC控制。2.CNC系统CNC系统的含义是计算机数值控制系统。CNC系统的基本配置机床的CNC控制是集成多学科的综合控制技术。一台CNC系统包括：（1）.CNC控制单元（数值控制器部分）。（2）.伺服驱动单元和进给伺服电动机。（3）.主轴驱动单元和主轴电动机。（4）.PMC（PLC）控制器。（5）.机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元。（6）.机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元屮）。（7）.外部轴（机械）控制单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的张动轴。（8）.信息的输入/输

3、岀设备。如电脑、磁盘机、存储卡、键盘、专用信息设备等。（9）.网络。如以太网、HSSB（高速数据传输口）、RS-232C口等和加工现场的局域网。CNC单元（控制器部分）的硕件实际上就是一台专用的微型计算机。是CNC设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的控制的核心。下而的几张图表示出其基本硕件模块；基本的控制功能模块和一台实际的控制器硕件。%1.机床的运动坐标及进给轴-台机床冇几个运动轴执行加工时的切削进给，因此称其为进给轴。机床开机后以机床零点为基准建立了机床的机械坐标系（直角坐标系）。每个轴对应于其中的一个相应的坐标。轴有直线运动的，有冋

4、转运动的。国际标准ISO对坐标轴的方向与名称是有规定的。如下图。根据规定，按直角坐标系右手法则定义各坐标轴，Z轴正方向一般为机床主轴的方向。X、Y、Z定义为直线运动轴；U、V、W为分别平行于X、Y、Z的直线运动轴；A、B、C为冋转运动轴，分别围绕X、Y、Z运动，其止方向符合右手螺旋规则。CNC控制时用程序命令X、Y、Z、U、V、W、A、B、C等指令被控的坐标轴，用数值指令其运动的距离，正负号指令移动方向，F指令运动速度。例如：G01X120Y-300F1000；意义是G01：X轴与Y轴协调运动，加工一条直线；X120,Y-300：X轴走12

5、0mm；Y轴走一300mm；F：进给速度为1000mm/分。%1.CNC插补与位置控制指令的输出1.轨迹运动的插补计算••插补器CNC对机床的坐标运动进行控制。在控制原理上这是位置量控制系统。需要控制的是：儿个轴的联动，运动轨迹（加工轮廓）的计算：最重要的是保证运动精度和定位精度（动态的轮廓儿何精度和静态的位置儿何精度）；各轴的移动量（mm）；移动速度（mm/分）；移动方向；起/制动过程（加速/降速）；移动的分辨率。现代的CNC系统是纯电气的控制系统。进给轴的移动是由伺服电动机执行的。通常，一个进给轴由一个伺服电动机驱动。电动机由伺服放大器

6、供给动力。伺服放大器的工作由CNC的插补器的分配输出信号控制。CNC对机床进给轴的控制，是执行事先编制好的加工程序指令。程序指令是按零件的轮廓编制的加工刀具运动轨迹（如上图）。程序是根据零件轮廓分段编制的。一个程序段加工一段形状的轮廓。轮廓形状不同，使用不同的程序指令（零件轮廓形状元素）。例如：G01-直线运动指令；G02…顺时针圆弧运动指令；G03…逆时针运动圆弧指令;G32（G33）…螺纹加工……但是，在一段加工指令中，只是编写此段的走刀终点。如：下面一个程序段要加工X-Y平而上一段圆弧，程序屮只指令了终点的坐标值X100；Y-200：

7、G90G17G02XI00.Y-200.R50.F500；此段的起点已在前一段编写，就是前段的终点。因此，加工此段时，如上图所示，CNC控制器即计算机处理器只知道该段的起点和终点坐标值。段中的刀具运行轨迹上其它各个点的坐标值必须由处理器计算出来。处理器是依据该段轮廓指令（G02）和起点和终点的坐标值计算的，即必须算出希槊加工的工件轮廓，算出在执行该段指令过程屮刀具沿X轴和Y轴同时移动的中间各点的位置。X轴和Y轴的合成运动即形成了刀具加工的工件轮廓轨迹。除此Z外，在程序屮必须指令运动速度（加工速度），女II：F500（mm/min）o在位置计

8、算时，要根据轮廓位置算出对应点的刀具运动方向速度。此例屮是分别算岀沿X轴各点的对应速度和沿Y轴各点的对应速度。实现上述运算的机构称之为插补器。插补器毎运算一次称为一个插补周期，一