1、.典型數控系統與原理典型數控系統與原理.第一章第一章 緒論緒論1.1數控系統組成及工作過程數控系統組成及工作過程一基本概念一基本概念1數字控制（數字控制（NC，Numerical Control）簡稱數控，是指利用數字簡稱數控，是指利用數字 化的代碼構成化的代碼構成的程序對控制對象的工作過程實現自動的程序對控制對象的工作過程實現自動控制的一種方法。控制的一種方法。2. 數控系統（數控系統（NCS，Numerical Control System）是指利用數字）是指利用數字 控制技術實現的控制技術實現的自動控制系統。自動控制系統。CNC系統是由計算機承擔數控中的命令發生系統是由計算機承擔數控中的

2、命令發生器和控制器的數控系統。器和控制器的數控系統。.3. 數控機床（數控機床（CNC Machine Tool）裝備了）裝備了數控系統的機床稱之為數控機床。數控系統的機床稱之為數控機床。二數控系統的組成和工作過程二數控系統的組成和工作過程1. 數控機床的組成數控機床的組成數控機床數控機床數控系統數控系統機床本體機床本體2. 數控系統組成數控系統組成由輸入由輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動輸出裝置、數控裝置、伺服驅動裝置和輔助裝置組成裝置和輔助裝置組成 .數控系統分硬件數控系統和軟件數控系統，數控系統分硬件數控系統和軟件數控系統，即即CNC系統。系統。1）輸入）輸入/輸出裝置輸出裝置輸入裝置

3、：操作人員向機床數控裝置輸入操輸入裝置：操作人員向機床數控裝置輸入操作命令，如鍵盤、控制介質、磁盤、串行通信作命令，如鍵盤、控制介質、磁盤、串行通信方式等。方式等。 輸出裝置：數控裝置要為操作人員顯示必要輸出裝置：數控裝置要為操作人員顯示必要的信息，如坐標值、加工程序、報警信號等，的信息，如坐標值、加工程序、報警信號等，如顯示器。如顯示器。.2）數控裝置（核心）數控裝置（核心）將輸入裝置傳送的數控加工程序，經數控將輸入裝置傳送的數控加工程序，經數控裝置系統軟件進行譯碼、插補運算和速度裝置系統軟件進行譯碼、插補運算和速度預處理，產生位置和速度指令以及輔助控預處理，產生位置和速度指令以及輔助控制功

4、能信息等。制功能信息等。u幾何數據：刀具相對于工件運動路徑的幾何數據：刀具相對于工件運動路徑的數據數據u工藝數據：主軸轉速和進給速度工藝數據：主軸轉速和進給速度u開關功能：冷卻液開開關功能：冷卻液開/關等關等.3）伺服驅動裝置）伺服驅動裝置包括主軸伺服驅動裝置和進給伺服驅動裝包括主軸伺服驅動裝置和進給伺服驅動裝置，伺服驅動裝置由驅動電路和伺服電動機置，伺服驅動裝置由驅動電路和伺服電動機組成，并與機床上的機械傳動部件組成數控組成，并與機床上的機械傳動部件組成數控機床的主傳動系統和進給傳動系統。機床的主傳動系統和進給傳動系統。主軸伺服驅動裝置接受來自主軸伺服驅動裝置接受來自PLC的轉向的轉向和轉速

5、指令，經過功率放大后驅動主軸電動和轉速指令，經過功率放大后驅動主軸電動機轉動。機轉動。進給伺服驅動裝置在每個插補周期內接進給伺服驅動裝置在每個插補周期內接受數控裝置的位移指令，經過功率放大后驅受數控裝置的位移指令，經過功率放大后驅動進給電動機轉動，同時完成速度控制和反動進給電動機轉動，同時完成速度控制和反饋控制功能。饋控制功能。.根據電機不同，伺服驅動裝置的控制根據電機不同，伺服驅動裝置的控制對象有：對象有：步進電動機步進電動機直流伺服電動機直流伺服電動機交流伺服電動機交流伺服電動機伺服驅動裝置分為：伺服驅動裝置分為：開環開環半閉環半閉環閉環閉環.4）輔助控制裝置）輔助控制裝置介于數控裝置和機

6、床機械、液壓部件介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制裝置，通過之間的控制裝置，通過PLC實現。實現。PLC主要完成與邏輯運算有關的動作；主要完成與邏輯運算有關的動作；接受來自機床操作面板和數控裝置的指接受來自機床操作面板和數控裝置的指令；一方面通過接口電路直接控制機床令；一方面通過接口電路直接控制機床動作，另一方面通過伺服驅動裝置控制動作，另一方面通過伺服驅動裝置控制主軸電機的轉動。主軸電機的轉動。數控裝置主要完成與數字運算和程序數控裝置主要完成與數字運算和程序管理等有關的功能。管理等有關的功能。.5）位置檢測裝置）位置檢測裝置位置檢測裝置與伺服驅動裝置配套組成位置檢測裝置與伺服驅動裝置

7、配套組成半閉環和閉環伺服驅動系統。通過直接半閉環和閉環伺服驅動系統。通過直接或間接測量執行部件的實際進給位移量或間接測量執行部件的實際進給位移量檢測出來，反饋到數控裝置并與指令檢測出來，反饋到數控裝置并與指令（理論）位移量進行比較，將其誤差轉（理論）位移量進行比較，將其誤差轉換放大后控制執行部件的進給運動，以換放大后控制執行部件的進給運動，以提高系統精度。提高系統精度。.3.數控系統的主要工作過程數控系統的主要工作過程1） 正常工作前的準備工作正常工作前的準備工作2） 零件加工控制信息的輸入零件加工控制信息的輸入3） 數控加工程序的譯碼和預處理數控加工程序的譯碼和預處理4） 插補計算插補計算5

8、） 位置控制位置控制.1. 點位控制系統點位控制系統 控制機床運動部件從一點準確的移動到控制機床運動部件從一點準確的移動到另一點，移動過程中不進行加工，對運另一點，移動過程中不進行加工，對運動部件的動部件的移動速度移動速度和和運動軌跡運動軌跡沒有嚴格沒有嚴格要求，如數控鉆床、沖床、鏜床、數控要求，如數控鉆床、沖床、鏜床、數控測量機等。測量機等。一按運動軌跡分類一按運動軌跡分類1.2數控系統分類數控系統分類.2. 直線控制系統直線控制系統控制機床運動部件從一點準確的定位到控制機床運動部件從一點準確的定位到另一點后，還要控制兩相關點之間的另一點后，還要控制兩相關點之間的移動移動速度速度和和運動軌跡

9、運動軌跡，如數控車床、數控銑床。，如數控車床、數控銑床。3. 輪廓控制系統輪廓控制系統對兩個以上機床坐標軸的對兩個以上機床坐標軸的移動速度移動速度和和運運動軌跡動軌跡同時進行連續相關的控制。同時進行連續相關的控制。.1. 開環控制系統開環控制系統 沒有任何檢測反饋裝置沒有任何檢測反饋裝置,CNC裝置發出的裝置發出的指令信號經過驅動電路進行功率放大后，指令信號經過驅動電路進行功率放大后，通過步進電機帶動工作臺移動，信號的傳通過步進電機帶動工作臺移動，信號的傳輸時單方向的，機床工作臺的位移量、速輸時單方向的，機床工作臺的位移量、速度和方向取決于進給脈沖個數、頻率和通度和方向取決于進給脈沖個數、頻率

10、和通電方式。電方式。二按伺服系統分類二按伺服系統分類.工作臺工作臺數控數控裝置裝置進給進給脈沖脈沖步進電步進電機功率機功率放大器放大器步進步進電機電機齒輪齒輪副副圖圖1-2 開環數控系統示意圖開環數控系統示意圖特點：控制簡單、穩定性好、控制精度低特點：控制簡單、穩定性好、控制精度低 .2. 半閉環控制系統半閉環控制系統采用采用角位移檢測裝置角位移檢測裝置，安裝在伺服安裝在伺服電動機軸或滾珠絲杠端部電動機軸或滾珠絲杠端部，用來檢測，用來檢測伺服電動機或絲杠的轉角，推算出工伺服電動機或絲杠的轉角，推算出工作臺的實際位移量，反饋到作臺的實際位移量，反饋到CNC裝置裝置的比較器中，與程序指令值進行比較

11、，的比較器中，與程序指令值進行比較，用差值進行控制，直到差值為零，用差值進行控制，直到差值為零，工工作臺和絲杠螺母副的造成的誤差不能作臺和絲杠螺母副的造成的誤差不能消除消除。.數控數控裝置裝置進給進給脈沖脈沖伺服伺服放大器放大器工作臺工作臺伺服伺服電機電機齒輪齒輪副副位置檢位置檢測裝置測裝置反饋反饋脈沖脈沖圖圖1-3 半閉環數控系統示意圖半閉環數控系統示意圖特點：控制穩定性較好，控制精度較高特點：控制穩定性較好，控制精度較高.3. 閉環控制系統閉環控制系統采用采用直線位移檢測裝置直線位移檢測裝置，安裝安裝在機床運動部件或工作臺上在機床運動部件或工作臺上，將，將檢測到的實際位移指令反饋到檢測到的

12、實際位移指令反饋到CNC裝置的比較器中，用程序指裝置的比較器中，用程序指令進行比較，用差值進行控制，令進行比較，用差值進行控制，直到差值為零，直到差值為零，能夠消除工作臺能夠消除工作臺和機床的機械傳動鏈造成的誤差。和機床的機械傳動鏈造成的誤差。.數控數控裝置裝置進給進給脈沖脈沖伺服伺服放大器放大器工作臺工作臺伺服伺服電機電機齒輪齒輪副副位置檢位置檢測裝置測裝置反饋反饋脈沖脈沖圖圖1-4 閉環數控系統示意圖閉環數控系統示意圖特點：控制穩定性差、控制精度高特點：控制穩定性差、控制精度高 .1. 通用型數控系統通用型數控系統2. 專用型數控系統專用型數控系統三按制造方式分類三按制造方式分類1. 經濟型數控系統經濟型數控系統2. 普及型數控系統普及型數控系統3. 高級型數控系統高級型數控系統四按功能水平分類四按功能水平分類.1、數控系統由那幾部分組成，各部、數控系統由那幾部分組成，各部分有何作用？分有何作用？2、開環、半