最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院數(shù)控教研室2019-8數(shù)控原理與系統(tǒng)

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院數(shù)控原理與系統(tǒng)1總學(xué)時(shí)：56講課學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)分：3.5本課程為考試課程，期末考試為閉卷筆試形式。學(xué)生的課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)(占10%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)(占20%)和期末考試成績(jī)(占70%)等三部分構(gòu)成。其中，平時(shí)成績(jī)中作業(yè)占70%、考勤占30%總學(xué)時(shí)：56講課學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：82參考書(shū)《數(shù)控技術(shù)》，易紅主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2019?！冬F(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)》，馮勇等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2019。《數(shù)字控制技術(shù)》，葉蓓華主編，清華大學(xué)出版社，2019?！冬F(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》，王愛(ài)玲等編著，國(guó)防出版社，2019?！恫⒙?lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床》，張曙等著，機(jī)械工業(yè)出版社，2019參考書(shū)3第一章數(shù)控系統(tǒng)概述

第一節(jié)基本概念第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)第一章數(shù)控系統(tǒng)概述第一節(jié)基本概念4第一節(jié)基本概念

一、數(shù)控系統(tǒng)的基本概念NC——NumericalControlCNC——ComputerNumericalControl廣義：不關(guān)心控制對(duì)象利用數(shù)字化信息實(shí)行控制狹義：機(jī)床控制對(duì)象利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床軌跡及加工過(guò)程實(shí)行控制第一節(jié)基本概念

一、數(shù)控系統(tǒng)的基本概念NC——Num5二、數(shù)控系統(tǒng)的組成組成框圖二、數(shù)控系統(tǒng)的組成組成框圖6輸入輸出裝置人機(jī)接口功能，要求友好，操作方便。包括：閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、驅(qū)動(dòng)器、通信和顯示器等。輸入輸出裝置人機(jī)接口功能，要求友好，操作方便。7數(shù)控裝置數(shù)控機(jī)床的核心部分，是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。內(nèi)部含有連續(xù)輪廓信息和離散狀態(tài)信息的處理。數(shù)控裝置數(shù)控機(jī)床的核心部分，是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。內(nèi)部含有連8伺服系統(tǒng)Servo——執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能分為主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)Servo——執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能9機(jī)床電器控制裝置主要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信息的處理和轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)于輔助功能的實(shí)現(xiàn)PLC——可編程(邏輯)控制器，也稱(chēng)PC。機(jī)床電器控制裝置主要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信息的處理和轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)于輔助功10機(jī)床床身MachineTool——控制對(duì)象（刀具和工作臺(tái)）相對(duì)普通機(jī)床而言，結(jié)構(gòu)具有特殊要求機(jī)床床身MachineTool——控制對(duì)象（刀具和工作臺(tái)）11最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件12三、數(shù)控系統(tǒng)中的有關(guān)約定1．?dāng)?shù)控加工程序的格式N__G__X__Y__Z__I__J__K__F__S__T__M__↙字符→功能字→程序段→數(shù)控加工程序三、數(shù)控系統(tǒng)中的有關(guān)約定1．?dāng)?shù)控加工程序的格式132．?dāng)?shù)控加工程序采用的編碼EIA代碼——ElectronicIndustryAssociation美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),現(xiàn)在己不太采用。ISO代碼——InternationalStandardOrganization國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,目前正在廣泛使用。2．?dāng)?shù)控加工程序采用的編碼EIA代碼——Electronic143．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)系JB3051-82數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名右手直角笛卡兒坐標(biāo)系X、Y、Z、A、B、C刀具移動(dòng),用不加“`”的字母表示運(yùn)動(dòng)正方向工件移動(dòng),用加“`”的字母表示運(yùn)動(dòng)正方向。為方便編程：看作工件相對(duì)靜止而刀具產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，增大刀具與工件間距離方向?yàn)檎较颉?．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)系JB3051-82數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方15最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件16最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件17

機(jī)械原點(diǎn)──由機(jī)床生產(chǎn)廠家確定電氣原點(diǎn)──機(jī)床參考點(diǎn)回參考點(diǎn)工作方式編程原點(diǎn)──根據(jù)加工工藝由G代碼指定刀架相關(guān)點(diǎn)──用于自動(dòng)換刀和刀補(bǔ)計(jì)算

機(jī)械原點(diǎn)──由機(jī)床生產(chǎn)廠家確定18

19最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件20

絕對(duì)坐標(biāo)系──所有坐標(biāo)值均相對(duì)于固定原點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)系──每個(gè)終點(diǎn)均以起點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)數(shù)控裝置內(nèi)部均采用絕對(duì)坐標(biāo)值方式進(jìn)行計(jì)算

絕對(duì)坐標(biāo)系──所有坐標(biāo)值均相對(duì)于固定原點(diǎn)21四、數(shù)控系統(tǒng)的分類(lèi)1．按軌跡分為三大類(lèi)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)直線數(shù)控系統(tǒng)輪廓數(shù)控系統(tǒng)四、數(shù)控系統(tǒng)的分類(lèi)1．按軌跡分為三大類(lèi)22(1)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)的控制(Point-to-Point)(PTP)?要求定位“準(zhǔn)”?路徑不要求，但追求“短”、“快”?移動(dòng)過(guò)程中不加工?一般不需要插補(bǔ)計(jì)算?數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控插床等(1)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)的控制(Point-to-23(2)直線數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為坐標(biāo)軸直線或?qū)蔷€?邊移動(dòng)邊加工?一般需要插補(bǔ)計(jì)算?一般設(shè)計(jì)成點(diǎn)位/數(shù)控系統(tǒng)?簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、簡(jiǎn)易數(shù)控鏜床等(2)直線數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為坐標(biāo)軸直線或?qū)蔷€24(3)輪廓數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為任意曲線或曲面?要求多個(gè)坐標(biāo)軸的協(xié)調(diào)控制?邊移動(dòng)邊加工?需要插補(bǔ)計(jì)算?如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等(3)輪廓數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為任意曲線或曲面25最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件26最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件27最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件282．按伺服分為三大類(lèi)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)2．按伺服分為三大類(lèi)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)29(1)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?沒(méi)有反饋裝置?一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?一般為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?中、低檔精度和速度(1)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?沒(méi)有反饋裝置30最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件31(2)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋工作臺(tái)的直線位移量?一般采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?一般配中、高檔數(shù)控機(jī)床?精度和速度較高?但調(diào)整困難、易振蕩(2)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋工作臺(tái)的直線位移量32最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件33(3)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋電動(dòng)機(jī)或絲杠的角位移量?一般采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?精度和速度略低于全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)?但調(diào)整容易、不易振蕩(3)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋電動(dòng)機(jī)或絲杠的角位移量34最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件353．按功能水平分為三大類(lèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)簡(jiǎn)易型數(shù)控系統(tǒng)普及型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)全功能型數(shù)控系統(tǒng)高檔型數(shù)控系統(tǒng)3．按功能水平分為三大類(lèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)簡(jiǎn)易型數(shù)控系統(tǒng)364．按加工工藝分類(lèi)數(shù)控鉆床數(shù)控車(chē)床(車(chē)削中心)數(shù)控銑床(銑削中心)數(shù)控磨床數(shù)控沖床數(shù)控鏜床數(shù)控特種加工機(jī)床4．按加工工藝分類(lèi)數(shù)控鉆床37五、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1952年MIT和Parsons合作開(kāi)發(fā)出數(shù)控銑床五、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生381．國(guó)外發(fā)展過(guò)程1952第一代電子管1959第二代晶體管1965第三代集成電路1970第四代DNC方式1974第五代微型計(jì)算機(jī)80年代以后，技術(shù)不斷成熟，相繼開(kāi)發(fā)出MC、FMC、FMS、CIMS等。1．國(guó)外發(fā)展過(guò)程392．國(guó)內(nèi)發(fā)展過(guò)程1958第一代電子管1966第二代晶體管1972第三代集成電路1975第四代DNC方式1979第五代微型計(jì)算機(jī)80年代以后，引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)，消化吸收后自主開(kāi)發(fā)。2．國(guó)內(nèi)發(fā)展過(guò)程40六、數(shù)控機(jī)床主要特點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)：?柔性──通過(guò)編寫(xiě)數(shù)控加工程序?精確性──數(shù)字控制技術(shù)，重復(fù)定位精度高?加工復(fù)雜形狀零件──刀補(bǔ)計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算?高生產(chǎn)效率──速度快，停機(jī)短、可靠性高?宜人性──在線編程、模擬運(yùn)行、幫助功能?集成性──CAD/CAM/CNC/CAPP/CIMS一體化?減輕勞動(dòng)強(qiáng)度──體力上和心理上?便于生產(chǎn)管理──通過(guò)聯(lián)網(wǎng)方式六、數(shù)控機(jī)床主要特點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)：41

2．缺點(diǎn)?設(shè)備造價(jià)較高?維護(hù)復(fù)雜?操作人員需要培訓(xùn)

2．缺點(diǎn)42最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件43最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件44第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)一、主要工作過(guò)程主要控制任務(wù)是進(jìn)行刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制。第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)45最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件46二、硬件構(gòu)成1．經(jīng)濟(jì)型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由兩個(gè)含微處理器電路的模塊組成：主模塊（含有系統(tǒng)控制與管理功能的模塊）和PLC模塊，CNC核心功能、通信、顯示和可編程控制器的邏輯控制功能等任務(wù)都由它們共同完成。二、硬件構(gòu)成1．經(jīng)濟(jì)型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)47最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件48

2．普及型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)最多可控制9個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，并具有相應(yīng)的測(cè)量反饋環(huán)節(jié)。

2．普及型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)49最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件50

3．典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)所有功能由三個(gè)微處理器，即MMC―CPU、CNC―CPU和PLC―CPU，以及串行通信接口分擔(dān)，各部分之間的通信由內(nèi)部系統(tǒng)總線完成。

3．典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)51最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件52三、面板結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置可分為中央處理單元(Centralunit)、數(shù)控面板（也稱(chēng)鍵盤(pán)與顯示器面板MonitorKeyboard，有些系統(tǒng)亦稱(chēng)MDI面板ManualdataInput）、機(jī)床操作面板(operatorpanel)三部分。三、面板結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置可分為中央處理單元(Central53最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件54

1．中央處理單元中央處理單元是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但顯示器具有多種形式，常用的有8字或米字發(fā)光管、CRT顯示器及液晶顯示器等。目前液晶顯示方式應(yīng)用得越來(lái)越多。

1．中央處理單元55

2．?dāng)?shù)控面板數(shù)控面板主要由A-Z的字母和0-9的數(shù)字組成。用于輸入部分?jǐn)?shù)控加工程序、機(jī)床參數(shù)以及調(diào)試維修等。

數(shù)控面板基本相似。

2．?dāng)?shù)控面板56

3．機(jī)床操作面板機(jī)床操作面板主要用于手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作以及自動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作或干預(yù)。由于不同機(jī)床所需的動(dòng)作不同，因此不同于數(shù)控面板上的鍵盤(pán)，操作面板原則上應(yīng)由機(jī)床廠家根據(jù)機(jī)床動(dòng)作要求自行設(shè)計(jì)(當(dāng)然數(shù)控裝置需要提供相應(yīng)的接口功能)。

3．機(jī)床操作面板57

4．典型機(jī)床操作面板按鈕和開(kāi)關(guān)介紹?軸移動(dòng)按鈕?快速移動(dòng)按鈕?主軸啟停按鈕?主軸倍率選擇?進(jìn)給啟動(dòng)與保持按鈕?進(jìn)給倍率選擇波段開(kāi)關(guān)?單段運(yùn)行開(kāi)關(guān)?條件程序段開(kāi)關(guān)?程序啟停(或稱(chēng)數(shù)控啟停)按鈕

4．典型機(jī)床操作面板按鈕和開(kāi)關(guān)介紹58

?點(diǎn)動(dòng)增量選擇?方式選擇?手輪操作坐標(biāo)軸選擇開(kāi)關(guān)?急停自鎖按鈕?程序鎖住?手輪倍率開(kāi)關(guān)?機(jī)械鎖定開(kāi)關(guān)?Z軸指令無(wú)效開(kāi)關(guān)?輔助功能鎖定開(kāi)關(guān)?空運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)

?點(diǎn)動(dòng)增量選擇59最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件60四、軟件構(gòu)成

數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部存在多種形式的軟件程序。?數(shù)控加工程序：G代碼和M代碼等?數(shù)控功能程序：高級(jí)語(yǔ)言(C++)或匯編語(yǔ)言?PLC控制程序：梯形圖語(yǔ)言四、軟件構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部存在多種形式的軟件程序。61

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)控功能程序包括數(shù)控的核心功能程序，如數(shù)控加工程序的譯碼、刀補(bǔ)處理和插補(bǔ)計(jì)算，也包括數(shù)控加工程序編輯器、加工模擬器、刀具管理和故障監(jiān)測(cè)與診斷這些可選功能。

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)62最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件63

硬件和各功能程序的接口是由數(shù)控系統(tǒng)的管理軟件實(shí)現(xiàn)的，它除了存儲(chǔ)器管理和輸入、輸出管理外，還承擔(dān)了各個(gè)過(guò)程的同步任務(wù)。先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)多采用軟件集成環(huán)境，這種集成環(huán)境獨(dú)立于數(shù)控功能，并作為數(shù)控功能程序的操作平臺(tái)。集成環(huán)境中常常提供了圖形庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

硬件和各功能程序的接口是由數(shù)控系統(tǒng)的管理軟件實(shí)現(xiàn)的，它除了64五、信息流處理過(guò)程根據(jù)零件圖紙和機(jī)械加工工藝編寫(xiě)出數(shù)控加工程序送給CNC裝置，在內(nèi)部進(jìn)行一系列的處理后，輸出相應(yīng)的位置控制信號(hào)給伺服系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具進(jìn)行移動(dòng)，最后加工出合格的零件。五、信息流處理過(guò)程根據(jù)零件圖紙和機(jī)械加工工藝編寫(xiě)出數(shù)控加工程65

66

1．輸入輸入CNC裝置的信息包括數(shù)控加工程序、系統(tǒng)控制參數(shù)和各種補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。輸入方式主要有光電式紙帶閱讀機(jī)輸入、鍵盤(pán)輸入、存儲(chǔ)器輸入和通信方式輸入等。編輯處理包括搜索、插入、刪除、替換和修改等操作。

1．輸入67

2．譯碼譯碼就是將輸入的數(shù)控加工程序段按一定規(guī)則翻譯成CNC裝置中計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按約定的格式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖器中。

2．譯碼68

3．診斷利用控制軟件檢查加工程序的正確性，把凡是不符合數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)規(guī)定的加工代碼找出來(lái)，通過(guò)顯示器提示機(jī)床操作人員進(jìn)行修改。一般還具有對(duì)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、幾何精度、潤(rùn)滑情況、硬件配置、刀具狀態(tài)、工件質(zhì)量等的監(jiān)測(cè)和診斷功能，并依此進(jìn)行故障定位和指導(dǎo)修復(fù)。

3．診斷69

4．刀補(bǔ)計(jì)算刀具補(bǔ)償計(jì)算包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償兩大類(lèi)。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償計(jì)算主要針對(duì)數(shù)控鉆床和數(shù)控車(chē)床等，而刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算主要針對(duì)數(shù)控銑床和數(shù)控車(chē)床等。刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算就是將刀具邊緣軌跡偏移到刀具中心。

4．刀補(bǔ)計(jì)算70

5．速度處理速度處理就是根據(jù)零件的幾何輪廓信息將合成進(jìn)給速度分解成各個(gè)坐標(biāo)軸的分速度，然后通過(guò)各個(gè)軸的伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的分速度控制，那么數(shù)控機(jī)床最終就可得到所要求的線速度。

5．速度處理71

6．插補(bǔ)處理插補(bǔ)就是根據(jù)數(shù)控加工程序給定的零件輪廓尺寸，結(jié)合精度和工藝方面的要求，在已知的這些特征點(diǎn)之間插入一些中間點(diǎn)的過(guò)程。插補(bǔ)就是在零件輪廓起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的曲線上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化過(guò)程”。中間點(diǎn)的插入是根據(jù)一定的算法由數(shù)控系統(tǒng)控制軟件或硬件自動(dòng)完成，以此來(lái)協(xié)調(diào)控制各坐標(biāo)軸的移動(dòng)，從而獲得所要求的運(yùn)動(dòng)軌跡。

6．插補(bǔ)處理72

7．位置控制位置控制可以由軟件完成，也可由硬件實(shí)現(xiàn)。主要任務(wù)是根據(jù)插補(bǔ)結(jié)果求得命令位置值，然后與實(shí)際反饋位置相比較，利用其誤差值去控制伺服電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具朝著減小誤差的方向運(yùn)動(dòng)。

7．位置控制73

CNC裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)流處理過(guò)程除上述連續(xù)信息處理的主要分支外，還有一條開(kāi)關(guān)量信息處理的分支，主要完成一些輔助功能和現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量信息的處理，它們互相配合一起完成數(shù)控功能。

CNC裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)流處理過(guò)程74最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件75六、數(shù)控系統(tǒng)的功能(一)核心功能所謂核心功能是指一般數(shù)控系統(tǒng)必須具備的一些基本功能，包括準(zhǔn)備功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能和刀具功能等。六、數(shù)控系統(tǒng)的功能(一)核心功能76

1．準(zhǔn)備功能（G功能）用于建立數(shù)控機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種命令。其后緊跟大多為兩位數(shù)字，即G00～G99。ISO1056－1975(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和JB3208－83部頒標(biāo)準(zhǔn)。

1．準(zhǔn)備功能（G功能）77

2．進(jìn)給功能（F功能）進(jìn)給功能用于給定切削進(jìn)給速度?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)均采用直接給定方式，即用F后的數(shù)字直接給定進(jìn)給速度(mm／min)。對(duì)于車(chē)床除直接給定進(jìn)給速度以外，還可用主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量給定。F地址符在螺紋切削程序段中還用來(lái)給定導(dǎo)程。

2．進(jìn)給功能（F功能）78

3．主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）主軸轉(zhuǎn)速功能用來(lái)給定主軸轉(zhuǎn)速(r／min或rpm)，由數(shù)控系統(tǒng)S指令后數(shù)值直接給定。為了提升主軸低速時(shí)的輸出力矩，增大調(diào)速范圍，可將齒輪變檔與無(wú)級(jí)調(diào)速配合使用，從而實(shí)現(xiàn)主軸分段無(wú)級(jí)變速

3．主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）79

4．輔助功能（M功能）輔助功能由M后緊跟二位數(shù)字構(gòu)成，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的接通或斷開(kāi)，它是由數(shù)控裝置通過(guò)開(kāi)關(guān)量I／O接口，由內(nèi)置或獨(dú)立的可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。ISO1056－1975(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和JB3208－83部頒標(biāo)準(zhǔn)。

4．輔助功能（M功能）80

5．刀具功能（T功能）刀具功能用于指定加工用刀具號(hào)及刀具長(zhǎng)度與半徑補(bǔ)償號(hào)，并且車(chē)床系統(tǒng)與加工中心(鏜銑床)系統(tǒng)刀具功能的使用差別較大。對(duì)于大多數(shù)的數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)，一般采用T加2位或4位數(shù)字構(gòu)成。半徑補(bǔ)償有G41、G42和G40指定左、右偏置和取消偏置，偏置號(hào)由D地址符加偏置數(shù)字來(lái)完成。

5．刀具功能（T功能）81

(二)可選功能根據(jù)機(jī)床制造廠和數(shù)控機(jī)床使用者的要求，在數(shù)控系統(tǒng)中還集成了許多附加的可選功能，這些功能不僅在現(xiàn)場(chǎng)操作和編程等方面提高了數(shù)控機(jī)床操作的方便和舒適性，而且還拓寬了數(shù)控系統(tǒng)的適用范圍

(二)可選功能82最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件83

1．編程功能數(shù)控系統(tǒng)可提供各種數(shù)控加工程序的編程工具，可以是簡(jiǎn)單的手工編程系統(tǒng)、自動(dòng)編程系統(tǒng)以及面向車(chē)間的編程WOP(WorkshopOrientedProgramming)系統(tǒng)等。

1．編程功能84

2．加工模擬功能數(shù)控系統(tǒng)在不啟動(dòng)機(jī)床的情況下，可在顯示器上進(jìn)行各種加工過(guò)程的圖形模擬，特別有利于對(duì)難以觀察的內(nèi)部加工以及被冷卻液等擋住部分的觀察，編程者可以利用圖形模擬功能檢查和優(yōu)化所編數(shù)控加工程序，減少機(jī)床的準(zhǔn)備時(shí)間。圖形加工模擬器有二維和三維圖形模擬器之分。

2．加工模擬功能85

3．監(jiān)測(cè)和診斷功能為了保證加工過(guò)程的正確進(jìn)行，避免機(jī)床、工件和刀具的損壞，應(yīng)使用監(jiān)測(cè)和診斷功能。監(jiān)測(cè)和診斷功能可以對(duì)機(jī)床(如動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)、幾何精度和潤(rùn)滑狀態(tài)等)、數(shù)控系統(tǒng)本身的硬件和軟件(如數(shù)控系統(tǒng)硬件配置、硬件電路導(dǎo)通和斷開(kāi)、各硬件組成部件功能以及相應(yīng)軟件功能等)和加工過(guò)程(如刀具磨損、刀具斷裂、工件尺寸和表面質(zhì)量等)進(jìn)行檢查處理。

3．監(jiān)測(cè)和診斷功能86

4．測(cè)量和校正功能由于機(jī)床機(jī)械精度不足、機(jī)械結(jié)構(gòu)受溫度影響、刀具磨損、還有一些隨機(jī)因素會(huì)導(dǎo)致加工位置的變化。對(duì)經(jīng)常變化的量，如工件的夾緊位置（夾緊公差）、刀具磨損和受溫度影響導(dǎo)致的主軸伸長(zhǎng)等，可借助測(cè)量裝置、傳感器和探測(cè)器測(cè)出機(jī)床、刀具和工件的位置變化，查出相應(yīng)的校正值進(jìn)行補(bǔ)償。

4．測(cè)量和校正功能87

5．用戶界面功能用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的界面，是數(shù)控系統(tǒng)提供給用戶調(diào)試和使用機(jī)床的全部輔助手段，如屏幕、開(kāi)關(guān)、按鍵、手輪等人工控制元件。用戶界面的友好性是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)質(zhì)量和開(kāi)放性的標(biāo)志。

5．用戶界面功能88

6．通信功能數(shù)控裝置能夠與可編程控制器進(jìn)行通信，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制裝置和傳感器可采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信連接，遠(yuǎn)程診斷也需要通過(guò)通信的方式實(shí)現(xiàn)，要將數(shù)控單元集成到先進(jìn)制造系統(tǒng)中，通信也起著重要的作用，例如可以通過(guò)MAP/MMS（制造自動(dòng)化協(xié)議／制造報(bào)文規(guī)范）支持的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6．通信功能89

7．單元功能為了提高生產(chǎn)效率，并使各種設(shè)備得到充分利用，要求制造系統(tǒng)中各種機(jī)床和設(shè)備互相緊密配合，為此可采用先進(jìn)的制造系統(tǒng)。例如：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等，為適應(yīng)先進(jìn)制造系統(tǒng)，可為數(shù)控機(jī)床配置單元功能，即為其配置任務(wù)管理、托盤(pán)管理和刀具管理等功能。

7．單元功能90

(三)先進(jìn)功能功能先進(jìn)與否不是絕對(duì)的，也沒(méi)有明顯的標(biāo)準(zhǔn)。因此這里所謂先進(jìn)功能并不是一種嚴(yán)格的說(shuō)法，而只是給出了一些中高檔數(shù)控系統(tǒng)中出現(xiàn)的較新功能。

(三)先進(jìn)功能91

1．半徑直接編程2．倒角功能3．恒線速度切削功能4．刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能5．刀具壽命管理功能6．鏡像加工功能7．自動(dòng)交換工作臺(tái)功能8．靠模加工與數(shù)據(jù)采集功能9．動(dòng)力刀具與C軸功能

1．半徑直接編程92

10．子程序與用戶宏程序11．循環(huán)加工功能12．跳步功能13．自動(dòng)工件檢測(cè)功能14．螺紋加工中的特殊功能15．同步軸控制功能16．先進(jìn)伺服控制功能17．逆動(dòng)功能18．比例縮放與坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能

10．子程序與用戶宏程序93

(四)其他功能除了上述各項(xiàng)功能外，在數(shù)控系統(tǒng)中還可以設(shè)置一些其他的功能，例如：企業(yè)和機(jī)床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，數(shù)控加工程序管理功能等。

(四)其他功能94第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械

制造系統(tǒng)一、現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)(一)現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)概述在現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)中，生產(chǎn)率和柔性是評(píng)價(jià)系統(tǒng)自動(dòng)化程度的兩個(gè)主要因素。其中，柔性主要指一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械

制造系統(tǒng)一、現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)95

機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)率和柔性的比較

數(shù)控機(jī)床（包括普通數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心）、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)

機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)率和柔性的比較

數(shù)控機(jī)床（包括普通數(shù)96最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件97

對(duì)于批量大、品種少的加工情況，一般采用剛性自動(dòng)生產(chǎn)線，它有固定的加工和物流設(shè)備及固定的加工工藝。自動(dòng)生產(chǎn)線通常相當(dāng)昂貴，設(shè)備固定，不靈活，只能加工一種或幾種相類(lèi)似的工件。自動(dòng)生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率很高，每一個(gè)產(chǎn)品的成本很低。

對(duì)于批量大、品種少的加工情況，一般采用剛性自動(dòng)生產(chǎn)線，它有98

對(duì)于批量小、品種多的加工情況，一般采用數(shù)控機(jī)床，它對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，從加工一種工件轉(zhuǎn)換到另一種工件，不需要改變機(jī)床硬件，只需要改變數(shù)控加工程序及相應(yīng)的刀具和夾具。數(shù)控機(jī)床相對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線而言生產(chǎn)效率低一些，成本高，其最大優(yōu)點(diǎn)是柔性強(qiáng)。

對(duì)于批量小、品種多的加工情況，一般采用數(shù)控機(jī)床，它對(duì)產(chǎn)品的99

為了提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，可用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，形成分布式數(shù)字控制DNC（DistributedNumericalControl）系統(tǒng)。DNC原來(lái)是直接數(shù)字控制DNC(DirectNumericalControl)的英文縮寫(xiě)，它表示用計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床組成的制造系統(tǒng)，也稱(chēng)群控系統(tǒng)。

為了提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，可用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控多臺(tái)100

對(duì)于中等批量、品種不是非常多的加工情況，要考慮一個(gè)折衷方案，綜合加工生產(chǎn)效率和柔性?xún)蓚€(gè)方面，所采用的系統(tǒng)可以是下述幾種系統(tǒng)之一。?柔性自動(dòng)生產(chǎn)線?柔性制造單元（FMC）?柔性制造系統(tǒng)（FMS）?計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

對(duì)于中等批量、品種不是非常多的加工101

1．柔性自動(dòng)生產(chǎn)線這種自動(dòng)線采用了專(zhuān)用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)線內(nèi)加工模塊實(shí)行數(shù)字控制，又具有自動(dòng)的刀具更換能力，因此，比傳統(tǒng)剛性自動(dòng)線靈活，易于適應(yīng)較多品種工件的加工，并能完成傳統(tǒng)自動(dòng)線的全部工序，進(jìn)行較大批量的生產(chǎn)。

1．柔性自動(dòng)生產(chǎn)線102

2．柔性制造單元（FMC）柔性制造單元由一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控加工中心，自動(dòng)化物流存儲(chǔ)、傳輸和交換裝置，及一臺(tái)單元控制計(jì)算機(jī)組成。單元控制計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)和控制單元內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行，并可組網(wǎng)或與上一級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

2．柔性制造單元（FMC）103

104

單元中存在著信息流、物流和加工三個(gè)子系統(tǒng)。信息流子系統(tǒng)即FMS的控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)和控制與管理軟件。物流子系統(tǒng)包括工件流和刀具流的裝卸、搬運(yùn)和存儲(chǔ)。加工子系統(tǒng)由單元內(nèi)數(shù)控加工中心完成。

單元中存在著信息流、物流和加工三個(gè)子系統(tǒng)。105

3．柔性制造系統(tǒng)（FMS）柔性制造系統(tǒng)將多個(gè)工段，如：數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床（包括加工中心）或柔性制造單元，清洗站，安裝單元及工件和刀具的裝卸、搬運(yùn)和存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)合到一起，由一臺(tái)制造系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和控制

3．柔性制造系統(tǒng)（FMS）106最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件107

柔性制造安裝系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備都有自己的控制器，有計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC）、機(jī)器人控制器（RC）、微處理機(jī)控制器（CPU）和可編程控制器(PLC)，每個(gè)子系統(tǒng)都通過(guò)DNC接口或?qū)Ｓ媒涌谂c制造系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)相連。

柔性制造安裝系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備都有自己的控制器，有計(jì)算機(jī)數(shù)控裝108

4．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）1974年由美國(guó)約瑟夫·哈林頓（JosephHarrington）博士提出的計(jì)算機(jī)集成制造（CIM—ComputerIntegratedManufacturing）概念，將可能成為整個(gè)機(jī)械制造業(yè)未來(lái)工廠的模式。

4．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）109

(1)計(jì)算機(jī)集成制造將制造企業(yè)的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理直至產(chǎn)品售后服務(wù)等，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)形成一個(gè)有機(jī)的整體，使企業(yè)內(nèi)各種活動(dòng)互相協(xié)調(diào)地進(jìn)行。(2)CIM不是各種自動(dòng)化系統(tǒng)的簡(jiǎn)單疊加，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)各單元技術(shù)的集成。(3)CIM能有效地實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)。

(1)計(jì)算機(jī)集成制造將制造企業(yè)的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市110最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件111

CIMS包含有三大子系統(tǒng)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)技術(shù)子系統(tǒng)、經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng)以及制造過(guò)程子系統(tǒng)。此外，CIMS還必須有作為各部分信息交換和信息管理的支撐技術(shù)，即通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)。

CIMS包含有三大子系統(tǒng)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)技術(shù)子系統(tǒng)、經(jīng)112

(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)子系統(tǒng)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign）CAPP——計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（ComputerAidedProcessPlanning）CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing）CAQ——計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（ComputerAidedQualityControl）

(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)子系統(tǒng)113

(2)經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)DSS(DecisionSupportSystem)根據(jù)企業(yè)外部市場(chǎng)、技術(shù)發(fā)展動(dòng)向、社會(huì)各相關(guān)環(huán)節(jié)狀態(tài)、企業(yè)歷史資料、資源能力和產(chǎn)品利潤(rùn)等因素，采用預(yù)測(cè)和優(yōu)化的方法，結(jié)合企業(yè)決策者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，制定企業(yè)的經(jīng)營(yíng)方針、目標(biāo)和計(jì)劃。

(2)經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng)114

(3)制造過(guò)程子系統(tǒng)制造過(guò)程子系統(tǒng)包括各種數(shù)控加工系統(tǒng)（如：普通數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心）、自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)、自動(dòng)安裝系統(tǒng)、物料存儲(chǔ)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人和總控計(jì)算機(jī)（如：?jiǎn)卧?jì)算機(jī)等）等柔性制造和過(guò)程控制裝置

(3)制造過(guò)程子系統(tǒng)115

(4)通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是CIMS基本的支撐技術(shù)和子系統(tǒng)。傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議TCP/IP和制造自動(dòng)化協(xié)議MAP（ManufacturingAutomationProtocol）等。

(4)通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)116

(二)現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)模型五層信息網(wǎng)絡(luò)模型：計(jì)劃層、管理層、單元層、設(shè)備控制層、執(zhí)行層。

(二)現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)模型117最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件118二、數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)的關(guān)系（一）單元功能提供了數(shù)控機(jī)床與柔性制造單元/柔性制造系統(tǒng)的接口。單元功能包括任務(wù)管理、托盤(pán)管理和刀具管理。二、數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)的關(guān)系（一）單元功能119

（二）通信功能數(shù)控機(jī)床位于設(shè)備控制層。在同一層中，它要與其他自動(dòng)化設(shè)備控制器進(jìn)行通信；對(duì)上層，它要與單元層控制計(jì)算機(jī)通信；對(duì)下層，它還可能要與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器進(jìn)行通信

（二）通信功能120

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院數(shù)控教研室2019-8數(shù)控原理與系統(tǒng)

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院數(shù)控原理與系統(tǒng)121總學(xué)時(shí)：56講課學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)分：3.5本課程為考試課程，期末考試為閉卷筆試形式。學(xué)生的課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)(占10%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)(占20%)和期末考試成績(jī)(占70%)等三部分構(gòu)成。其中，平時(shí)成績(jī)中作業(yè)占70%、考勤占30%總學(xué)時(shí)：56講課學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8122參考書(shū)《數(shù)控技術(shù)》，易紅主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2019?！冬F(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)》，馮勇等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2019。《數(shù)字控制技術(shù)》，葉蓓華主編，清華大學(xué)出版社，2019?！冬F(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》，王愛(ài)玲等編著，國(guó)防出版社，2019。《并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床》，張曙等著，機(jī)械工業(yè)出版社，2019參考書(shū)123第一章數(shù)控系統(tǒng)概述

第一節(jié)基本概念第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)第一章數(shù)控系統(tǒng)概述第一節(jié)基本概念124第一節(jié)基本概念

一、數(shù)控系統(tǒng)的基本概念NC——NumericalControlCNC——ComputerNumericalControl廣義：不關(guān)心控制對(duì)象利用數(shù)字化信息實(shí)行控制狹義：機(jī)床控制對(duì)象利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床軌跡及加工過(guò)程實(shí)行控制第一節(jié)基本概念

一、數(shù)控系統(tǒng)的基本概念NC——Num125二、數(shù)控系統(tǒng)的組成組成框圖二、數(shù)控系統(tǒng)的組成組成框圖126輸入輸出裝置人機(jī)接口功能，要求友好，操作方便。包括：閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、驅(qū)動(dòng)器、通信和顯示器等。輸入輸出裝置人機(jī)接口功能，要求友好，操作方便。127數(shù)控裝置數(shù)控機(jī)床的核心部分，是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。內(nèi)部含有連續(xù)輪廓信息和離散狀態(tài)信息的處理。數(shù)控裝置數(shù)控機(jī)床的核心部分，是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。內(nèi)部含有連128伺服系統(tǒng)Servo——執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能分為主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)Servo——執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能129機(jī)床電器控制裝置主要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信息的處理和轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)于輔助功能的實(shí)現(xiàn)PLC——可編程(邏輯)控制器，也稱(chēng)PC。機(jī)床電器控制裝置主要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信息的處理和轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)于輔助功130機(jī)床床身MachineTool——控制對(duì)象（刀具和工作臺(tái)）相對(duì)普通機(jī)床而言，結(jié)構(gòu)具有特殊要求機(jī)床床身MachineTool——控制對(duì)象（刀具和工作臺(tái)）131最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件132三、數(shù)控系統(tǒng)中的有關(guān)約定1．?dāng)?shù)控加工程序的格式N__G__X__Y__Z__I__J__K__F__S__T__M__↙字符→功能字→程序段→數(shù)控加工程序三、數(shù)控系統(tǒng)中的有關(guān)約定1．?dāng)?shù)控加工程序的格式1332．?dāng)?shù)控加工程序采用的編碼EIA代碼——ElectronicIndustryAssociation美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),現(xiàn)在己不太采用。ISO代碼——InternationalStandardOrganization國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,目前正在廣泛使用。2．?dāng)?shù)控加工程序采用的編碼EIA代碼——Electronic1343．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)系JB3051-82數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名右手直角笛卡兒坐標(biāo)系X、Y、Z、A、B、C刀具移動(dòng),用不加“`”的字母表示運(yùn)動(dòng)正方向工件移動(dòng),用加“`”的字母表示運(yùn)動(dòng)正方向。為方便編程：看作工件相對(duì)靜止而刀具產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，增大刀具與工件間距離方向?yàn)檎较颉?．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)系JB3051-82數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方135最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件136最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件137

機(jī)械原點(diǎn)──由機(jī)床生產(chǎn)廠家確定電氣原點(diǎn)──機(jī)床參考點(diǎn)回參考點(diǎn)工作方式編程原點(diǎn)──根據(jù)加工工藝由G代碼指定刀架相關(guān)點(diǎn)──用于自動(dòng)換刀和刀補(bǔ)計(jì)算

機(jī)械原點(diǎn)──由機(jī)床生產(chǎn)廠家確定138

139最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件140

絕對(duì)坐標(biāo)系──所有坐標(biāo)值均相對(duì)于固定原點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)系──每個(gè)終點(diǎn)均以起點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)數(shù)控裝置內(nèi)部均采用絕對(duì)坐標(biāo)值方式進(jìn)行計(jì)算

絕對(duì)坐標(biāo)系──所有坐標(biāo)值均相對(duì)于固定原點(diǎn)141四、數(shù)控系統(tǒng)的分類(lèi)1．按軌跡分為三大類(lèi)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)直線數(shù)控系統(tǒng)輪廓數(shù)控系統(tǒng)四、數(shù)控系統(tǒng)的分類(lèi)1．按軌跡分為三大類(lèi)142(1)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)的控制(Point-to-Point)(PTP)?要求定位“準(zhǔn)”?路徑不要求，但追求“短”、“快”?移動(dòng)過(guò)程中不加工?一般不需要插補(bǔ)計(jì)算?數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控插床等(1)點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)的控制(Point-to-143(2)直線數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為坐標(biāo)軸直線或?qū)蔷€?邊移動(dòng)邊加工?一般需要插補(bǔ)計(jì)算?一般設(shè)計(jì)成點(diǎn)位/數(shù)控系統(tǒng)?簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、簡(jiǎn)易數(shù)控鏜床等(2)直線數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為坐標(biāo)軸直線或?qū)蔷€144(3)輪廓數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為任意曲線或曲面?要求多個(gè)坐標(biāo)軸的協(xié)調(diào)控制?邊移動(dòng)邊加工?需要插補(bǔ)計(jì)算?如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等(3)輪廓數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?軌跡為任意曲線或曲面145最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件146最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件147最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件1482．按伺服分為三大類(lèi)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)2．按伺服分為三大類(lèi)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)149(1)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?沒(méi)有反饋裝置?一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?一般為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?中、低檔精度和速度(1)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?沒(méi)有反饋裝置150最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件151(2)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋工作臺(tái)的直線位移量?一般采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?一般配中、高檔數(shù)控機(jī)床?精度和速度較高?但調(diào)整困難、易振蕩(2)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋工作臺(tái)的直線位移量152最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件153(3)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋電動(dòng)機(jī)或絲杠的角位移量?一般采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?精度和速度略低于全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)?但調(diào)整容易、不易振蕩(3)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)?反饋電動(dòng)機(jī)或絲杠的角位移量154最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件1553．按功能水平分為三大類(lèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)簡(jiǎn)易型數(shù)控系統(tǒng)普及型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)全功能型數(shù)控系統(tǒng)高檔型數(shù)控系統(tǒng)3．按功能水平分為三大類(lèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或稱(chēng)簡(jiǎn)易型數(shù)控系統(tǒng)1564．按加工工藝分類(lèi)數(shù)控鉆床數(shù)控車(chē)床(車(chē)削中心)數(shù)控銑床(銑削中心)數(shù)控磨床數(shù)控沖床數(shù)控鏜床數(shù)控特種加工機(jī)床4．按加工工藝分類(lèi)數(shù)控鉆床157五、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1952年MIT和Parsons合作開(kāi)發(fā)出數(shù)控銑床五、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1581．國(guó)外發(fā)展過(guò)程1952第一代電子管1959第二代晶體管1965第三代集成電路1970第四代DNC方式1974第五代微型計(jì)算機(jī)80年代以后，技術(shù)不斷成熟，相繼開(kāi)發(fā)出MC、FMC、FMS、CIMS等。1．國(guó)外發(fā)展過(guò)程1592．國(guó)內(nèi)發(fā)展過(guò)程1958第一代電子管1966第二代晶體管1972第三代集成電路1975第四代DNC方式1979第五代微型計(jì)算機(jī)80年代以后，引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)，消化吸收后自主開(kāi)發(fā)。2．國(guó)內(nèi)發(fā)展過(guò)程160六、數(shù)控機(jī)床主要特點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)：?柔性──通過(guò)編寫(xiě)數(shù)控加工程序?精確性──數(shù)字控制技術(shù)，重復(fù)定位精度高?加工復(fù)雜形狀零件──刀補(bǔ)計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算?高生產(chǎn)效率──速度快，停機(jī)短、可靠性高?宜人性──在線編程、模擬運(yùn)行、幫助功能?集成性──CAD/CAM/CNC/CAPP/CIMS一體化?減輕勞動(dòng)強(qiáng)度──體力上和心理上?便于生產(chǎn)管理──通過(guò)聯(lián)網(wǎng)方式六、數(shù)控機(jī)床主要特點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)：161

2．缺點(diǎn)?設(shè)備造價(jià)較高?維護(hù)復(fù)雜?操作人員需要培訓(xùn)

2．缺點(diǎn)162最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件163最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件164第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)一、主要工作過(guò)程主要控制任務(wù)是進(jìn)行刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制。第二節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)165最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件166二、硬件構(gòu)成1．經(jīng)濟(jì)型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由兩個(gè)含微處理器電路的模塊組成：主模塊（含有系統(tǒng)控制與管理功能的模塊）和PLC模塊，CNC核心功能、通信、顯示和可編程控制器的邏輯控制功能等任務(wù)都由它們共同完成。二、硬件構(gòu)成1．經(jīng)濟(jì)型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)167最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件168

2．普及型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)最多可控制9個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，并具有相應(yīng)的測(cè)量反饋環(huán)節(jié)。

2．普及型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)169最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件170

3．典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)所有功能由三個(gè)微處理器，即MMC―CPU、CNC―CPU和PLC―CPU，以及串行通信接口分擔(dān)，各部分之間的通信由內(nèi)部系統(tǒng)總線完成。

3．典型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)171最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件172三、面板結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置可分為中央處理單元(Centralunit)、數(shù)控面板（也稱(chēng)鍵盤(pán)與顯示器面板MonitorKeyboard，有些系統(tǒng)亦稱(chēng)MDI面板ManualdataInput）、機(jī)床操作面板(operatorpanel)三部分。三、面板結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置可分為中央處理單元(Central173最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件174

1．中央處理單元中央處理單元是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但顯示器具有多種形式，常用的有8字或米字發(fā)光管、CRT顯示器及液晶顯示器等。目前液晶顯示方式應(yīng)用得越來(lái)越多。

1．中央處理單元175

2．?dāng)?shù)控面板數(shù)控面板主要由A-Z的字母和0-9的數(shù)字組成。用于輸入部分?jǐn)?shù)控加工程序、機(jī)床參數(shù)以及調(diào)試維修等。

數(shù)控面板基本相似。

2．?dāng)?shù)控面板176

3．機(jī)床操作面板機(jī)床操作面板主要用于手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作以及自動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作或干預(yù)。由于不同機(jī)床所需的動(dòng)作不同，因此不同于數(shù)控面板上的鍵盤(pán)，操作面板原則上應(yīng)由機(jī)床廠家根據(jù)機(jī)床動(dòng)作要求自行設(shè)計(jì)(當(dāng)然數(shù)控裝置需要提供相應(yīng)的接口功能)。

3．機(jī)床操作面板177

4．典型機(jī)床操作面板按鈕和開(kāi)關(guān)介紹?軸移動(dòng)按鈕?快速移動(dòng)按鈕?主軸啟停按鈕?主軸倍率選擇?進(jìn)給啟動(dòng)與保持按鈕?進(jìn)給倍率選擇波段開(kāi)關(guān)?單段運(yùn)行開(kāi)關(guān)?條件程序段開(kāi)關(guān)?程序啟停(或稱(chēng)數(shù)控啟停)按鈕

4．典型機(jī)床操作面板按鈕和開(kāi)關(guān)介紹178

?點(diǎn)動(dòng)增量選擇?方式選擇?手輪操作坐標(biāo)軸選擇開(kāi)關(guān)?急停自鎖按鈕?程序鎖住?手輪倍率開(kāi)關(guān)?機(jī)械鎖定開(kāi)關(guān)?Z軸指令無(wú)效開(kāi)關(guān)?輔助功能鎖定開(kāi)關(guān)?空運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)

?點(diǎn)動(dòng)增量選擇179最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件180四、軟件構(gòu)成

數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部存在多種形式的軟件程序。?數(shù)控加工程序：G代碼和M代碼等?數(shù)控功能程序：高級(jí)語(yǔ)言(C++)或匯編語(yǔ)言?PLC控制程序：梯形圖語(yǔ)言四、軟件構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部存在多種形式的軟件程序。181

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)控功能程序包括數(shù)控的核心功能程序，如數(shù)控加工程序的譯碼、刀補(bǔ)處理和插補(bǔ)計(jì)算，也包括數(shù)控加工程序編輯器、加工模擬器、刀具管理和故障監(jiān)測(cè)與診斷這些可選功能。

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)182最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件183

硬件和各功能程序的接口是由數(shù)控系統(tǒng)的管理軟件實(shí)現(xiàn)的，它除了存儲(chǔ)器管理和輸入、輸出管理外，還承擔(dān)了各個(gè)過(guò)程的同步任務(wù)。先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)多采用軟件集成環(huán)境，這種集成環(huán)境獨(dú)立于數(shù)控功能，并作為數(shù)控功能程序的操作平臺(tái)。集成環(huán)境中常常提供了圖形庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

硬件和各功能程序的接口是由數(shù)控系統(tǒng)的管理軟件實(shí)現(xiàn)的，它除了184五、信息流處理過(guò)程根據(jù)零件圖紙和機(jī)械加工工藝編寫(xiě)出數(shù)控加工程序送給CNC裝置，在內(nèi)部進(jìn)行一系列的處理后，輸出相應(yīng)的位置控制信號(hào)給伺服系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具進(jìn)行移動(dòng)，最后加工出合格的零件。五、信息流處理過(guò)程根據(jù)零件圖紙和機(jī)械加工工藝編寫(xiě)出數(shù)控加工程185

186

1．輸入輸入CNC裝置的信息包括數(shù)控加工程序、系統(tǒng)控制參數(shù)和各種補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。輸入方式主要有光電式紙帶閱讀機(jī)輸入、鍵盤(pán)輸入、存儲(chǔ)器輸入和通信方式輸入等。編輯處理包括搜索、插入、刪除、替換和修改等操作。

1．輸入187

2．譯碼譯碼就是將輸入的數(shù)控加工程序段按一定規(guī)則翻譯成CNC裝置中計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按約定的格式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖器中。

2．譯碼188

3．診斷利用控制軟件檢查加工程序的正確性，把凡是不符合數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)規(guī)定的加工代碼找出來(lái)，通過(guò)顯示器提示機(jī)床操作人員進(jìn)行修改。一般還具有對(duì)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、幾何精度、潤(rùn)滑情況、硬件配置、刀具狀態(tài)、工件質(zhì)量等的監(jiān)測(cè)和診斷功能，并依此進(jìn)行故障定位和指導(dǎo)修復(fù)。

3．診斷189

4．刀補(bǔ)計(jì)算刀具補(bǔ)償計(jì)算包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償兩大類(lèi)。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償計(jì)算主要針對(duì)數(shù)控鉆床和數(shù)控車(chē)床等，而刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算主要針對(duì)數(shù)控銑床和數(shù)控車(chē)床等。刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算就是將刀具邊緣軌跡偏移到刀具中心。

4．刀補(bǔ)計(jì)算190

5．速度處理速度處理就是根據(jù)零件的幾何輪廓信息將合成進(jìn)給速度分解成各個(gè)坐標(biāo)軸的分速度，然后通過(guò)各個(gè)軸的伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的分速度控制，那么數(shù)控機(jī)床最終就可得到所要求的線速度。

5．速度處理191

6．插補(bǔ)處理插補(bǔ)就是根據(jù)數(shù)控加工程序給定的零件輪廓尺寸，結(jié)合精度和工藝方面的要求，在已知的這些特征點(diǎn)之間插入一些中間點(diǎn)的過(guò)程。插補(bǔ)就是在零件輪廓起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的曲線上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化過(guò)程”。中間點(diǎn)的插入是根據(jù)一定的算法由數(shù)控系統(tǒng)控制軟件或硬件自動(dòng)完成，以此來(lái)協(xié)調(diào)控制各坐標(biāo)軸的移動(dòng)，從而獲得所要求的運(yùn)動(dòng)軌跡。

6．插補(bǔ)處理192

7．位置控制位置控制可以由軟件完成，也可由硬件實(shí)現(xiàn)。主要任務(wù)是根據(jù)插補(bǔ)結(jié)果求得命令位置值，然后與實(shí)際反饋位置相比較，利用其誤差值去控制伺服電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具朝著減小誤差的方向運(yùn)動(dòng)。

7．位置控制193

CNC裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)流處理過(guò)程除上述連續(xù)信息處理的主要分支外，還有一條開(kāi)關(guān)量信息處理的分支，主要完成一些輔助功能和現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量信息的處理，它們互相配合一起完成數(shù)控功能。

CNC裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)流處理過(guò)程194最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件195六、數(shù)控系統(tǒng)的功能(一)核心功能所謂核心功能是指一般數(shù)控系統(tǒng)必須具備的一些基本功能，包括準(zhǔn)備功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能和刀具功能等。六、數(shù)控系統(tǒng)的功能(一)核心功能196

1．準(zhǔn)備功能（G功能）用于建立數(shù)控機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種命令。其后緊跟大多為兩位數(shù)字，即G00～G99。ISO1056－1975(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和JB3208－83部頒標(biāo)準(zhǔn)。

1．準(zhǔn)備功能（G功能）197

2．進(jìn)給功能（F功能）進(jìn)給功能用于給定切削進(jìn)給速度?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)均采用直接給定方式，即用F后的數(shù)字直接給定進(jìn)給速度(mm／min)。對(duì)于車(chē)床除直接給定進(jìn)給速度以外，還可用主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量給定。F地址符在螺紋切削程序段中還用來(lái)給定導(dǎo)程。

2．進(jìn)給功能（F功能）198

3．主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）主軸轉(zhuǎn)速功能用來(lái)給定主軸轉(zhuǎn)速(r／min或rpm)，由數(shù)控系統(tǒng)S指令后數(shù)值直接給定。為了提升主軸低速時(shí)的輸出力矩，增大調(diào)速范圍，可將齒輪變檔與無(wú)級(jí)調(diào)速配合使用，從而實(shí)現(xiàn)主軸分段無(wú)級(jí)變速

3．主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）199

4．輔助功能（M功能）輔助功能由M后緊跟二位數(shù)字構(gòu)成，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的接通或斷開(kāi)，它是由數(shù)控裝置通過(guò)開(kāi)關(guān)量I／O接口，由內(nèi)置或獨(dú)立的可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。ISO1056－1975(E)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和JB3208－83部頒標(biāo)準(zhǔn)。

4．輔助功能（M功能）200

5．刀具功能（T功能）刀具功能用于指定加工用刀具號(hào)及刀具長(zhǎng)度與半徑補(bǔ)償號(hào)，并且車(chē)床系統(tǒng)與加工中心(鏜銑床)系統(tǒng)刀具功能的使用差別較大。對(duì)于大多數(shù)的數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)，一般采用T加2位或4位數(shù)字構(gòu)成。半徑補(bǔ)償有G41、G42和G40指定左、右偏置和取消偏置，偏置號(hào)由D地址符加偏置數(shù)字來(lái)完成。

5．刀具功能（T功能）201

(二)可選功能根據(jù)機(jī)床制造廠和數(shù)控機(jī)床使用者的要求，在數(shù)控系統(tǒng)中還集成了許多附加的可選功能，這些功能不僅在現(xiàn)場(chǎng)操作和編程等方面提高了數(shù)控機(jī)床操作的方便和舒適性，而且還拓寬了數(shù)控系統(tǒng)的適用范圍

(二)可選功能202最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件203

1．編程功能數(shù)控系統(tǒng)可提供各種數(shù)控加工程序的編程工具，可以是簡(jiǎn)單的手工編程系統(tǒng)、自動(dòng)編程系統(tǒng)以及面向車(chē)間的編程WOP(WorkshopOrientedProgramming)系統(tǒng)等。

1．編程功能204

2．加工模擬功能數(shù)控系統(tǒng)在不啟動(dòng)機(jī)床的情況下，可在顯示器上進(jìn)行各種加工過(guò)程的圖形模擬，特別有利于對(duì)難以觀察的內(nèi)部加工以及被冷卻液等擋住部分的觀察，編程者可以利用圖形模擬功能檢查和優(yōu)化所編數(shù)控加工程序，減少機(jī)床的準(zhǔn)備時(shí)間。圖形加工模擬器有二維和三維圖形模擬器之分。

2．加工模擬功能205

3．監(jiān)測(cè)和診斷功能為了保證加工過(guò)程的正確進(jìn)行，避免機(jī)床、工件和刀具的損壞，應(yīng)使用監(jiān)測(cè)和診斷功能。監(jiān)測(cè)和診斷功能可以對(duì)機(jī)床(如動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)、幾何精度和潤(rùn)滑狀態(tài)等)、數(shù)控系統(tǒng)本身的硬件和軟件(如數(shù)控系統(tǒng)硬件配置、硬件電路導(dǎo)通和斷開(kāi)、各硬件組成部件功能以及相應(yīng)軟件功能等)和加工過(guò)程(如刀具磨損、刀具斷裂、工件尺寸和表面質(zhì)量等)進(jìn)行檢查處理。

3．監(jiān)測(cè)和診斷功能206

4．測(cè)量和校正功能由于機(jī)床機(jī)械精度不足、機(jī)械結(jié)構(gòu)受溫度影響、刀具磨損、還有一些隨機(jī)因素會(huì)導(dǎo)致加工位置的變化。對(duì)經(jīng)常變化的量，如工件的夾緊位置（夾緊公差）、刀具磨損和受溫度影響導(dǎo)致的主軸伸長(zhǎng)等，可借助測(cè)量裝置、傳感器和探測(cè)器測(cè)出機(jī)床、刀具和工件的位置變化，查出相應(yīng)的校正值進(jìn)行補(bǔ)償。

4．測(cè)量和校正功能207

5．用戶界面功能用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的界面，是數(shù)控系統(tǒng)提供給用戶調(diào)試和使用機(jī)床的全部輔助手段，如屏幕、開(kāi)關(guān)、按鍵、手輪等人工控制元件。用戶界面的友好性是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)質(zhì)量和開(kāi)放性的標(biāo)志。

5．用戶界面功能208

6．通信功能數(shù)控裝置能夠與可編程控制器進(jìn)行通信，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制裝置和傳感器可采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信連接，遠(yuǎn)程診斷也需要通過(guò)通信的方式實(shí)現(xiàn)，要將數(shù)控單元集成到先進(jìn)制造系統(tǒng)中，通信也起著重要的作用，例如可以通過(guò)MAP/MMS（制造自動(dòng)化協(xié)議／制造報(bào)文規(guī)范）支持的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6．通信功能209

7．單元功能為了提高生產(chǎn)效率，并使各種設(shè)備得到充分利用，要求制造系統(tǒng)中各種機(jī)床和設(shè)備互相緊密配合，為此可采用先進(jìn)的制造系統(tǒng)。例如：柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等，為適應(yīng)先進(jìn)制造系統(tǒng)，可為數(shù)控機(jī)床配置單元功能，即為其配置任務(wù)管理、托盤(pán)管理和刀具管理等功能。

7．單元功能210

(三)先進(jìn)功能功能先進(jìn)與否不是絕對(duì)的，也沒(méi)有明顯的標(biāo)準(zhǔn)。因此這里所謂先進(jìn)功能并不是一種嚴(yán)格的說(shuō)法，而只是給出了一些中高檔數(shù)控系統(tǒng)中出現(xiàn)的較新功能。

(三)先進(jìn)功能211

1．半徑直接編程2．倒角功能3．恒線速度切削功能4．刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能5．刀具壽命管理功能6．鏡像加工功能7．自動(dòng)交換工作臺(tái)功能8．靠模加工與數(shù)據(jù)采集功能9．動(dòng)力刀具與C軸功能

1．半徑直接編程212

10．子程序與用戶宏程序11．循環(huán)加工功能12．跳步功能13．自動(dòng)工件檢測(cè)功能14．螺紋加工中的特殊功能15．同步軸控制功能16．先進(jìn)伺服控制功能17．逆動(dòng)功能18．比例縮放與坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能

10．子程序與用戶宏程序213

(四)其他功能除了上述各項(xiàng)功能外，在數(shù)控系統(tǒng)中還可以設(shè)置一些其他的功能，例如：企業(yè)和機(jī)床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，數(shù)控加工程序管理功能等。

(四)其他功能214第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械

制造系統(tǒng)一、現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)(一)現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)概述在現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)中，生產(chǎn)率和柔性是評(píng)價(jià)系統(tǒng)自動(dòng)化程度的兩個(gè)主要因素。其中，柔性主要指一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床與現(xiàn)代機(jī)械

制造系統(tǒng)一、現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)215

機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)率和柔性的比較

數(shù)控機(jī)床（包括普通數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心）、自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)

機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)率和柔性的比較

數(shù)控機(jī)床（包括普通數(shù)216最新-第一章數(shù)控系統(tǒng)概述-課件217

對(duì)于批量大、品種少的加工情況，一般采用剛性自動(dòng)生產(chǎn)線，它有固定的加工和物流設(shè)備及固定的加工工藝。自動(dòng)生產(chǎn)線通常相當(dāng)昂貴，設(shè)備固定，不靈活，只能加工一種或幾種相類(lèi)似的工件。自動(dòng)生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率很高，每一個(gè)產(chǎn)品的成本很低。

對(duì)于批量大、品種少的加工情況，一般采用剛性自動(dòng)生產(chǎn)線，它有218

對(duì)于批量小、品種多的加工情況，一般采用數(shù)控機(jī)床，它對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，從加工一種工件轉(zhuǎn)換到另一種工件，不需要改變機(jī)床硬件，只需要改變數(shù)控加工程序及相應(yīng)的刀具和夾具。數(shù)控機(jī)床相對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線而言生產(chǎn)效率低一些，成本高，其最大優(yōu)點(diǎn)是柔性強(qiáng)。

對(duì)于批量小、品種多的加工情況，一般采用數(shù)控機(jī)床，它對(duì)產(chǎn)品的219

為了提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，可用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，形成分布式數(shù)字控制DNC（DistributedNumericalControl）系統(tǒng)。DNC原來(lái)是