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數控系統概述
日期：2010年06月03 來源：沈陽機床（集團） 關鍵字：數控車床
數控系統概述
數控機床的核心部分是數控系統．主要由計算機數控裝置(或稱cNc裝置)、可編程控制器(PLc，也稱PMc)、伺服驅動裝置、位置檢測裝置和接口電路等組成。
德國sIEMENs公司20世紀80年代以來相繼推出了sINuMERJl(3、810、820、850、880、805、840系統及全數字化的840D系統，另外，還在中國市場推出了802系列數控系統。
sINuMERIK 840D•是一個基于Pc計算機的、全Pc集成的控制系統．其應用領域包括木制品、玻璃、制陶、包裝、貼片機、沖壓機、彎曲機以及各種機床和類似機床的機械。除了高度的軟硬件開放性，SINUMERIK 840Di系統的顯著特點是，cNc控制功能與MDI功能都在Pc處理器上運行，也就是說，可以省略傳統控制系統中所需的Nc處理單元。這種控制系統包含大量的標準化印制電路板和電器部件：帶接口卡的工業Pc機，HROFIBIJs—DP，wlndows NT操作系統，OP(：(用于過程控制的OLE)等。sINuMERIK840Di系統與sINuMERIK 840D系統在Nc功能、PLc功能、操作功能和機床數據上是兼容的，相應的Nc程序和PLc程序在這兩個系統上都可運行。而且由于系統高度開放，其他類型數控軟件同樣適用于這兩個系統。
cNc裝置的主要功能、特點及工作原理
數控裝置是數控系統的核心，數控裝置有兩種類型：一是完全由硬件邏輯電路構成的專用硬件數控裝置，即Nc裝置；二是由計算機硬件和軟件組成的計算機數控裝置，即cNc裝置。Nc裝置是數控技術發展早期普遍采用的數控裝置，隨著計算機技術的迅猛發展，已基本被cNc裝置取而代之。因此，以后所講到的數控裝置主要是針對cNc裝置而言的．cNc裝置由硬件和軟件兩大部分組成。硬件和軟件的關系是密不可分的，硬件為軟件提供了活動的舞臺．是軟件的肌體；軟件是整個系統的靈魂。數控系統在軟件的控制下，有條不紊地進行工作，實現對機床的控制。
cNc裝置的特點
CNC裝置靈活、通用、可靠，使用與維修方便，特別是采用微處理器以后，實際上就是一臺專用微型計算機，通過軟件平臺可以實現許多功能。數控裝置的功能主要反映在準備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。根據數控機床的類型、用途、檔次的高低，CNC裝置的功能有很大的不同，通常包括基本功能和選擇功能。基本功能是數控系統必備的功能，選擇功能是供用戶根據機床的特點和用途進行選擇的功能。
1．數控裝置的主要功能
CNC裝置能控制的軸數以及能同時控制(即聯動)的軸數是其主要性能指標之一。一般數控車床只需2軸控制(二軸聯動)。控制軸數越多，特別是同時控制軸數越多。cNc裝置的功能越強；同時，cNc裝置就越復雜，編制程序也越困難。
cNc裝置可以通過其硬件和軟件的結合．實現許多功能。
(1)準備功能。準備功能也稱G功能，用來指揮機床動作方式。包括基本移動、程序暫停、平面選擇、坐標設定、刀具補償、基準點返回、固定循環、公英制轉換等。
(2)插補功能。cNc裝置通過軟件插補，其中數據采樣插補是當前應用的主要方法。插補計算實時性很強，一般數控裝置都有直線和圓弧插補，高檔數控裝置還具有拋物線插補、螺旋線插補、極坐標插補、正弦插補、樣條插補等功能。
(3)主軸速度功能。cNc裝置可以控制主軸的運動，也可以實現主軸的速度控制和準確定位。
(4)進給功能。用F代碼可以直接指揮各軸的進給速度。同時，可以通過主軸上的位置編碼器(一般為脈沖編碼器)實現同步進給。
(5)補償功能。包括刀具長度、刀具半徑補償和刀尖圓弧補償等軟件補償；坐標軸的反向間隙補償；進給傳動件的傳動誤差補償．如絲杠螺距補償，進給齒條齒距誤差補償等機械補償。
(6)輔助功能(M功能)。輔助功能是數控加工中不可缺少的功能，各種型號的數控裝置具有輔助功能的多少差別很大，常用的輔助功能有程序停、主軸正／反轉、冷卻液接通和斷開、換刀等。輔助功能是通過PLc或L，o接口實現的。
(7)字符圖形顯示功能。cNc裝置可配置不同尺寸的單色或彩色cRT顯示器，通過軟件和接口實現字符、圖形顯示。可以顯示程序、機床參數、各種補償量、坐標位置、故障信息、人機對話編程菜單、零件圖形、動態刀具模擬軌跡等。
(8)程序編輯功能。cNc裝置可以實現加工程序的輸入／輸出、編輯功能。
(9)輸入、輸出和通信功能。一般的CNC裝置可以接多種輸入、輸出外部設備，實現程序和參數的輸入、輸出和存儲。cNc裝置還具有RS一232(：、網絡功能等接口．實現通信功能。
(10)自診斷功能。cNc裝置中設置了各種診斷程序，可以防止故障的發生或擴大。在故障出現后可迅速查明故障類型及部位，減少故障停機時間。總之，cNc數控裝置的功能多種多樣，而且隨著技術的發展，功能越來越豐富。其中的控制功能、插補功能、準備功能、主軸功能、進給功能、刀具功能、輔助功能、字符顯示功能、自診斷功能等屬于基本功能。而補償功能、固定循環功能、圖形顯示功能、通信功能、網絡功能和人機對話編程功能則屬于選擇功能。
2．CNC數控裝置的特點
(1)靈活性。只要改變相應的控制軟件，就可改變和擴展cNc裝置的功能．滿足用戶的不同需要。
(2)通用性。cNc裝置硬件結構有多種形式，模塊化硬件結構使系統易于擴展，模塊化軟件能滿足各類數控機床(如車床、銑床、加工中心等)的不同控制要求，標準化的用戶接口，統一的用戶界面，既方便系統維護，又方便用戶培訓。
(3)豐富的數控功能。利用計算機的高速數據處理能力，使cNc裝置能方便地實現許多復雜的數控功能，如二次曲線插補功能、曲面的直接插補功能、各類固定循環、函數和子程序調用、坐標系偏移和旋轉、動態圖形顯示、刀具半徑和長度補償功能等。
(4)系統的可靠性高。零件Nc程序在加工前輸入cNc裝置，經系統檢查后調用執行，避免了零件程序錯誤。許多功能由軟件實現．使硬件的元器件數目太為減少，整個系統的可靠性得到改善，特別是采用大規模和超太規模集成電路，硬件高度集成，體積小，進一步提高了系統可靠性。
(5)使用維修方便。cNc裝置有診斷程序．當數控系統出現故障時，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修停機時間。cNc裝置有零件程序編輯功能，程序編制很方便。有的cNc裝置還有對話編程和藍圖編程功能，使程序編制簡便。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過空運行將刀具軌跡顯示出來，檢驗程序的正確性。
(6)基于Pc平臺的機床數控系統大大縮短了滯后期，像觸摸屏幕輸入、聲控輸人、聯網通信、超大容量存儲等新性能，只要用戶需要．基于Pc平臺的機床數控系統都能提供。
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