簡述cnc與伺服裝置的作用

1. 簡述數控機床的組成,及各部分的功能

數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。
加工程序載體：
數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁碟等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。
數控裝置：
數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均採用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟體形式實現數控功能，因此又稱軟體數控（Software NC）。CNC系統是一種位置控制系統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統程序進行合理地組織，使整個系統協調地進行工作。
1）輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁碟輸入、CAD/CAM系統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少系統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。
（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。
（2）MDI手動數據輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用於比較短的程序。
在控制裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟體輸入加工程序，並存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復使用程序。一般手工編程均採用這種方法。
在具有會話編程功能的數控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。
（3）採用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC系統一邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於採用CAD/CAM軟體設計的復雜工件並直接生成零件程序的情況。
2）信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服系統和主運動控制部分。CNC系統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的准備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3）輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，並把它送到各坐標的伺服控制系統，經過功率放大，驅動伺服系統，從而控制機床按規定要求運動。
伺服與測量反饋系統：
伺服系統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服系統是數控機床的最後環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，准確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。
伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。
測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋系統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。
機床主體：
機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：
1）採用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構系統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。採取改善機床結構布局、減少發熱、控制溫升及採用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。
2）廣泛採用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統的結構。
3）採用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。
數控機床輔助裝置：
輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

2. CNC裝置由哪幾部分組成各有什麼作用

主要由以下七部分組成。
（1）系統管理程序；
（2）零件加工源程序的輸入、輸出設備的管理程序；
（3）機床手動控製程序；
（4）系統的編譯程序；
（5）插補程序；
（6）伺服控制開關量控製程序；
（7）系統自檢程序。
數控系統是所有數控設備的核心。數控系統的主要控制對象是坐標軸的位移(包括移動速度、方向、位置等)，其控制信息主要來源於數控加工或運動控製程序。因此，作為數控系統的最基本組成應包括：程序的輸入／輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三部分。
1、輸入/輸出裝置
輸入/輸出裝置的作用是進行數控加工或運動控製程序、加工與控制數據、機床參數以及坐標軸位置、檢測開關的狀態等數據的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數控設備都必備的最基本的輸入／輸出裝置。此外，根據數控系統的不同，還可以配光電閱讀機，磁帶機或軟盤驅動器等。作為外圍設備，計算機是目前常用的輸入／輸出裝置之一。
2、數控裝置
數控裝置是數控系統的核心。它由輸入／輸出介面線路、控制器、運算器和存儲器等部分組成。數控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數據，通過內部的邏輯電路或控制軟體進行編譯、運算和處理，並輸出各種信息和指令，以控制機床的各部分進行規定的動作。
在這些控制信息和指令中，最基本的是坐標軸的進給速度、進給方向和進給位移量指令。它經插補運算後生成，提供給伺服驅動，經驅動器放大，最終控制坐標軸的位移。它直接決定了刀具或坐標軸的移動軌跡。
此外，根據系統和設備的不同，如：在數控機床上，還可能有主軸的轉速、轉向和起、停指令；刀具的選擇和交換指令：冷卻、潤滑裝置的起、停指令；工件的松開、夾緊指令；工作台的分度等輔助指令。在基本的數控系統中，它們是通過介面，以信號的形式提供給外部輔助控制裝置，由輔助控制裝置對以上信號進行必要的編譯和邏輯運算，放大後驅動相應的執行器件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規定的動作。
3、伺服驅動
伺服驅動通常由伺服放大器(亦稱驅動器、伺服單元)和執行機構等部分組成。在數控機床上，目前一般都採用交流伺服電動機作為執行機構；在先進的高速加工機床上，已經開始使用直線電動機。另外，在20世紀80年代以前生產的數控機床上，也有採用直流伺服電動機的情況；對於簡易數控機床，步進電動機也可以作為執行器件。伺服放大器的形式決定於執行器件，它必須與驅動電動機配套使用。
以上是數控系統最基本的組成部分。隨著數控技術的發展和機床性能水平的提高，對系統的功能要求也日益增強，為了滿足不同機床的控制要求，保證數控系統的完整性和統一性，並方便用戶使用，常用、較為先進的數控系統，一般都帶有內部可編程序控制器作為機床的輔助控制裝置。此外，在金屬切削機床上，主軸驅動裝置也可以成為數控系統的一個部分；在閉環數控機床上，測量檢測裝置也是數控系統必不可少的。對於先進的數控系統，有時甚至採用計算機作為系統的人機界面和數據的管理、輸入／輸出設備，從而使數控系統的功能更強、性能更完善。
總之，數控系統的組成決定於控制系統的性能和設備的具體控制要求，其配置和組成具有很大的區別，除加工程序的輸入／輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三個最基本的組成部分外，還可能有更多的控制裝置。

3. CNC系統中的伺服驅動裝置是有什麼作用

伺服驅動器是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似於變頻器作用於普通交流馬達，屬於伺服系統的一部分。 目前主流的伺服驅動器均採用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現比較復雜的控制演算法，實現數字化、網路化和智能化。功率器件普遍採用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主迴路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。 功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。 伺服驅動器一般可以採用位置、速度和力矩三種控制方式，主要應用於高精度的定位系統，目前是傳動技術的高端。隨著伺服系統的大規模應用，伺服驅動器使用、伺服驅動器調試、伺服驅動器維修都是伺服驅動器在當今比較重要的技術課題，越來越多工控技術服務商對伺服驅動器進行了技術深層次研究。

4. 數控機床驅動裝置的作用是什麼

數控機驅動裝置是數控機床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單內元、進給單元、主軸電機及進容給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。

驅動裝置的用途是帶動具有撓性牽引構件的輸送機的牽引構件和工作構件或者將無牽引構件輸送機的工作構件帶動。

5. 數控機床進給伺服驅動系統的作用是什麼

伺服系統的作用是把來自數控裝置的脈沖信號轉換為機床移動部件的運動,使工作台(或溜板)精確定位或按規定的軌跡作嚴格的相對運動,最後加工出符合圖紙要求的零件。

6. 簡述數控裝置和伺服系統的功能

數控裝置是數控機床的核心，主要是將輸入的數據信號進行處理運算，判斷。並發出執行命令分配給伺服系統，伺服系統根據命令信號發出執行信號給各個驅動電機，電機帶動工作台動作。

7. 數控機床伺服系統的作用

數控機床的進給伺服系統以機床移動部件的位置和速度為控制量，接受來自數控系統插補軟體生成的進給指令，經過一定的信號變換及功率放大、檢測反饋，由伺服電機帶動機床工作台，實現工作台工件相對於刀具的運動（銑床）或工作台刀具相對於工件的運動（車床）。

8. CNC控制系統都有哪些特徵作用

CNC系統是一個專用的實時多任務計算機系統，在它的控制軟體中融合了當今計算機軟體技術中的許多先進技術，下面分別加以介紹。
1、曲線曲面的非均勻有理B樣條（NURBS）插補該項技術採用沿曲線插補的方式，而不是採用一系列短直線來擬合曲線。這一技術的應用已經相當普遍。許多模具行業目前使用的CAM軟體都提供了一個選項，即生成NURBS插補格式的零件程序。同時，功能強大的CNC還提供了五軸插補功能以及與此相關的特性。這些性能提高了表面精加工的質量，改善了電機運行的平穩度，提高了切削速度，並使零件加工程序更小。
2、更小的指令單位大多數的CNC系統向機床主軸傳遞運動和定位指令的單位不小於1微米。在充分利用CPU處理能力提高這一優勢後，一些CNC系統的最小指令單位甚至可達到1納米（0.000001mm）。在指令單位縮小1000倍後，可獲得更高的加工精度，可使電機運行得更平穩。電機運行的平穩使得一些機床能夠在床身振動不加大的前提下，以更高的加速度運行。
3、鍾形曲線加速/減速也稱作為S曲線加速/減速，或爬行控制。與使用直線加速方式相比，這種方式可使機床獲得更好的加速效果。與其它加速方式相比，也包括直線方式和指數方式，採用鍾形曲線方式可獲得更小的定位誤差。
4、待加工軌跡監控這一技術已被廣泛使用，該技術具有眾多性能差異，使其在低檔控制系統中的工作方式與高檔控制系統中的工作方式得以區別開來。總的來講，CNC就是通過加工軌跡監控來實現對程序的預處理，以此來確保能獲得更優異的加速/減速控制。根據不同的CNC的性能，待加工軌跡監控所需的程序塊數量從兩個到上百個不等，這主要取決於零件程序的最短加工時間和加速/減速的時間常數。一般而言，要想滿足加工要求，至少需要十五個待加工軌跡監控程序塊。
5、數字伺服控制數字伺服系統的發展如此迅速，以至於大多數機床製造商都選擇該系統作為機床的伺服控制系統。使用該系統後，CNC能夠更及時地控制伺服系統，而且CNC對機床的控制也變得更精確。
數字伺服系統的作用如下：
1）將提高電流環路的采樣速度，再加上電流環控制的改善，從而降低電機溫升。這樣，不僅可以延長電機的壽命，還可以減少傳遞到滾珠絲杠的熱量，從而提高絲杠的精度。除此之外，采樣速度的加快還可以提高速度迴路的增益，這些都有助於提高機床的整體性能。
2）由於許多新的CNC使用高速序列與伺服迴路相連，因此通過通訊鏈路，CNC可獲得更多的電機和驅動裝置的工作信息。這可提高機床的維護性能。
3）連續的位置反饋允許在高速進給的情況下進行高精度的加工。CNC運算速度的加快使得位置反饋的速率成為制約機床運行速度的瓶頸。在傳統的反饋方式中，隨著CNC和電子設備的外部編碼器的采樣速度的變化，反饋速度受到信號類型的制約。採用串列反饋，這一問題將得到很好的解決。即使機床以很高的速度運行，也可達到精密的反饋精度。
6、直線電機近幾年來，直線電機的工作性能和歡迎度有了顯著的提高，所以很多加工中心採用了這一裝置。至今，Fanuc公司至少已經安裝了1000台直線電機。GEFanuc的一些先進技術使得機床上的直線電機的最大輸出力為15,500N，最大加速度為30g。另一些先進技術的應用使機床的尺寸得以減小，重量得以減輕，冷卻效率大為提高。所有這些技術上的進步使直線電機在與旋轉電機相比時，優勢更強：更高的加/減速率；更准確的定位控制，更高的剛度；更高的可靠性；內部的動態制動。
CNC控制器的特點：
1、多坐標、多系統控制
比如FANUC最新的高檔控制器11S30i—MODELA系統，最大控制系統數為10個系統（通道），最多軸數和最大主軸配置數為40軸，其中進給軸32軸，主軸為8軸，最大同時控制軸數為24軸／系統。最大PMC系統為3個系統。最大I／O點數為4096點／4096點，PMC基本命令速度為25ns。最大可預讀程序段：1000段。這是當前世界配置最高的數控系統。由於具有多軸多系統配置，因此特別適合大型自動機床，復合機床，多頭機床等的需要。
2、高精、高速加工功能
這是CNC系統最重要的功能，由於有了這個功能，使製造技術（MT）大大地向前發展了。數控機床採用計算機控制，可以保證加工的零件具有很高的精度重復性。但為了得到一定的功能，輸入控制器的信號要經過一系列處理，不可避免地要失真、延時。因此在高速加工時，要保持高的加工精度就要採取一定的措施減少失真、延時。高精、高速的加工，除了機械設計和製造要保證能實現目標外，對CNC系統的要求主要是處理速度快、控制精度高。採用前饋控制，以補償由於伺服滯後所產生的誤差，提高加工精度。適當控制進給率和採用恰當的加減速曲線可以減少加減速滯後所產生的誤差。「前瞻」控制在程序執行前對運動數據進行計算、處理和多段緩沖，從而控制刀具按高速運動，而且誤差很小。對於機床平滑運行的高精度輪廓控制，採用對指令形式的實時識別，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工總是保持在最佳狀態。為了防止擾動，開發數字濾波器的技術，以消除機械的諧振，提高伺服系統的位置增益。高精進給和主軸的伺服系統對高速、高精和高效十分重要。目前主要從以下幾方面提高其性能。減少電機和驅動器以及控制單元的大小，提高編碼器的解析度；直線移動軸可以來用直線伺服電機驅動；減少機械傳動鏈，提高剛度，提高精度。當主軸電機採用同步電機時，它非常適用於齒輪機床的系統，齒輪機床有時需要很低的主軸速度，但精度很高。比如，FANUC伺服電機的設計體積小，採用高增益控制，伺服電機是無齒槽效應的電機，帶有1.6xlo』脈沖／轉解析度的編碼器。
伺服控制採用交流數字伺服控制，具有很高電流檢測精度，採用相應的硬體，可以產生所謂「納米控制」，也就是在系統檢測解析度為1嶺m時，插補解析度可以達到1nm；它使在CNC內部的計算誤差最小化，每次內部計算以納米或更小的單位，大大提高了加工的質量。對於控制直線電機，設計數字濾波器以避免直接驅動機械帶來的多點諧振特性，聯合這些功能，機床刀具的運動就可以准確地按照著指令執行。對於加工具有自由曲面的模具，會在程序段之間出現條紋，為了解決這個問題，FANUC開發了「納米平滑」功能，圓整CNC指令的公差，以「納米」為單位評估原始曲線，並對其進行NURBS插補。這些性能滿足了機床「高速高精」以及「低速高精」的要求。
3、軸加工和復雜加工功能
由於5軸加工工藝合理，相對於3維曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，在復雜形狀的高速高精加工中可以提高效率，提高光潔度。因此得到越來越廣泛的應用。5軸加工的機械其配置主要有刀具旋轉方式、工作台旋轉方式和這兩種的混合方式。因此5軸加工功能要能滿足各種配置的要求。根據5軸加工的特點，把它們，比如TCP（刀具中心控制），刀具半徑補償等功能，應用到不同機械配置的5軸加工機床。
4、數控復台功能
為了提高生產率，數控復合加工機床的開發和製造已變成數控機床的一種發展趨勢。復合加工機床是指在同一機械上可以進行多種工藝的加工，如在一台機床上可以進行車加工、銑加工、錘加工等，比如，一個圓柱體要進行圓柱表面的車削、錘子L、還要求在圓柱面上銑溝槽，這些加工都要求在同一台數控機床上完成。這樣就能大大提高生產率。因此，對於數控復合機床，百先需要增加可以用於進行復合加工功能的控制系統，比如銑床需要增加螺錐線功能、螺旋線功能、3維圓弧功能、刀具中心點控制等，另外，刀具補償功能也需要既有車加工又有銑加工的功能。除此以外，這種機床還經常需要高速加工。為了通過PC或數控系統本身對多台機床進行集中監控和管理，系統需要通過網路進行通信。以便傳遞程序，監控加工狀態。除此以外，網路功能還可以傳送維修數據，對系統進行遠程式控制制、操作和診斷；傳送CAD／CAM數據。CNC具有現場通信網路功能，就可以在CNC與伺服裝置之間，CNC與I／o控制之間傳遞控制、監控和診斷數據。目前主要採用乙太網以及現場匯流排。隨著技術的發展，應用無線技術也已經出現。無線技術可以使信息到達幾乎是任何地方。
6、高可靠性和安全性功能
CNC系統與數控機床一起，工作在底層車間，經受惡劣的環境，如：溫度，濕度，振動，油霧，粉塵的影響，同時又要求連續工作；因此對可靠性要求特別高，除了可靠性設計、製造工藝等措施外，現代數控系統的可靠性主要採取以下措施：①採用光纖，減少電纜連接，比如FANUC的數控系統通過光纖連接CNC和伺服放大器，以串列高速的方式從CNC到多個伺服放大器傳遞大量的數據。②採用糾錯碼（ECC：EnorCorrectingCODe）傳送數據，隨著軟體高速處理大量數據，也要求對微處理器、存儲器和LSI的處理速度大大提高。由於這些安裝在CNC的印刷板上的高速電子元器件進行高速讀、寫和傳遞數據時，由IC驅動的信號波形變為滯後，在這樣的狀況下，不採用模擬電路處理的方法時，導致不能正確地傳遞數字信號。另外，在最新電子元件低壓供電時，降低了電路低抗噪音的運行范圍。為此，CNC電路將採取更先進的糾錯碼傳遞數據。ECC是一種領前的高可靠性技術，通過把ECC加到數據上以傳送各種不同型式的數據，使系統更可靠。②採用雙檢安全（DualCheckSa缸y）措施。「雙檢安全」與歐洲安全標准（EN954—1）一致。它的原理是在CNC內嵌人多個處理器冗餘地監控伺服電機和主軸電機以及與安全相關的I／0信號並使用急停與相關的I／0電路使系統安全地運行和停止。
CNC控制器的開放：
當出現NC機床以後，製造廠家就希望能打開NC系統這個黑盒子，部分或全部地代替機床設計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經驗和操作技能放進NC系統，同時也希望它具有圖形交互、診斷等功能。這就需要商用的數控系統具有友好的人機界面和提供給用戶的開發平台。要求NC控制器透明以使機床製造商和最終用戶可以自由地執行自己的思想。於是產生了開放結構的數控系統。
IEEE「開放系統技術委員會」定義「開放結構」為：「開放系統所執行的應用可以運行在多家製造者不同的平台；並可以與其他系統的應用具有互操作性，且呈現與用戶交互協同（1EEElo03.0）。」也可以用下列的性能指標評估控制器的開放性。比如應用模塊為AM：①移植性：在保持應用模塊（AM）的功能下，不需任何變化就可以應用到不同的平台。②擴展性：不同的AM能運行在一個平台而不出現沖突。③互操作性：AM在一起工作時表現為相互協同，可以根據定義相互交換數據。④縮放性：按照用戶的需要，AM的功能、性能和硬體的規模可以伸縮。
開放結構的控制器（oAC）使控制器銷售商、機床製造商和最終用戶可以從柔性和敏捷生產中獲得較大利益。其主要目標是在標准化環境下採用開放的介面使操作方便，成本降低和柔性增加。這樣的系統能力被廣泛接受。軟體可以重復使用，用戶可以按照給定的配置設計他們的控制器。
控制系統的開放體系結構由於考慮到對實時和可靠性要求很嚴格，因此是高度復雜的系統。其特點是基於PC，相互鏈接的關鍵結構為系統組件和介面，系統組件由軟體模塊和硬體模塊所組成。在開放系統中，各個組件和介面還可以在製造過程中實現增加智能的優點。對於控制的復雜性，這些系統的硬體和軟體是基本的工具。控制的介面可以分成兩組：內部和外部的介面。①外部介面：這些介面連接系統和監控單元以及子單元、用戶。它們可以分為編程介面和通信介面。NC與PI『C編程介面採用國家或國際標准，如RS一274、DIN66025、或IEC6l131—3。通訊介面也強烈地受標準的影響。現場匯流排系統，如SERCOS，P凹肋us或DeviceNet用作驅動和I／O的介面。I，AN（局網LocalAreaNetwork）網路主要基於乙太網和TCP／IP與監控系統連系的介面。②內部介面：用於組件間的互相作用和數據交換，以形成控制系統的核心。在這方面，一個重要的性能是支持實時機構。為了得到可重構和白適應的控制，控制系統的內部結構基於平台的概念。由於軟體組件中無法知道專用硬體的詳情，因而主要的目標是建立一個可定義的但是在軟體組件間進行柔性的通訊方法。應用編程介面（APl）保證了這些需要。控制系統的全部功能被分為幾個包，模塊化的軟體組件通過被定義的API互相作用。
根據1999年美國機器人工業論壇的資料，當年美國機器人全部裝機的系統是機器人本身價值的3—5倍，也就是如果有lo億美元機器人的市場，等於增加20到40億美元的附加值，如果其中25％歸因於軟體集成的原因引起的，再認為如果通過標准化的開發和應用，採用開放體系結構的控制器使其中降低50％；那麼在採用開放控制器後，每年潛在的價值就可以節省2億5千萬到5億美元。
目前，開放的數控系統結構主要有3種形式：①基於PC的CNC系統，這種系統以PC機為平台，開發數控系統的各種功能，通過伺服卡傳送數據，控制坐標軸電機的運動。這類系統有時也稱為SoftNC，這樣的系統容易做到全方位開放。②PC嵌入式：這種系統的基本結構為：CNC十PC主板，即把一塊CNC板插入傳統的PC機器中，CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制，或且CNC作為數控功能運行，而PC板作為用戶的人機介面平台。③PC十CNC：目前主流NC系統生產廠家認為NC系統最主要的性能是可靠性，像PC機存在的死機現象是不允許的。而系統功能首先追求的仍然是高精高速的加工。加上這些廠家長期已經生產大量的NC系統；體系結構的變化會對他們原系統的維修服務和可靠性產生不良的影響。因此不把開放結構作為主要的產品，仍然大量生產原結構的NC系統。為了增加開放性，主流NC系統生產廠家往往在不變化原系統基本結構的基礎上增加一塊PC板，提供鍵盤使用戶能把PC和CNC在一起，大大提高了人機界面的功能，比較典型的如FANUC的150i／160i／180i／210j系統。有些廠家也把這種裝置稱為融合系統（fusionsystem）。由於它工作可靠，界面開放，越來越受到機床製造商的歡迎。

9. 數控機床進給伺服系統的作用是什麼

數控機床進給伺服系統的作用是：
伺服系統是數控裝置和機床主機的聯系環節，它用於接收數控裝置插補器發出的進給脈沖或進給位移量信息，經過一定的信號轉換和電壓、功率放大，由伺服電機帶動傳動機構，最後轉化為機床工作台相對於刀具的直線位移或回轉位移。
為了提高數控機床的性能，對機床用進給伺服系統提出了很高的要求。由於各種數控機床所完成的加工任務不同，所以對進給伺服系統的要求也不盡相同，但大致可概括為以下四個方面。
（1）高精度為了保證零件加工質量和提高效率，要保證數控機床的定位精度和加工精度。因此，在位置控制中要求有高的定位精度，如5µm、1µm等；而在速度控制中，要求有高的調速精度、強的抗負載擾動的能力，也即要求靜態和動態速降盡可能小。
（2）快響應為了保證輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要求系統有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，位置跟蹤誤差（位置跟蹤精度）要小。
（3）寬調速范圍它是指在額定負載時電動機能提供的最高轉速與最低轉速之比。對於一般的數控機床而言，要求進給伺服系統能在0～24m/min下都能正常工作。
（4）低速大轉矩根據機床加工特點，大都是在低速時進行重切削，既要求在低速時進給伺服系統有大的轉矩輸出。

10. 簡述數控機床的組成,及各部分的功能。

數控機床的組成及基本結構
一、程序編制及程序載體

數控程序是數控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件坐標系在機床坐標繫上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息後，用由文字、數字和符號組成的標准數控代碼，按規定的方法和格式，編制零件加工的數控程序單。編製程序的工作可由人工進行；對於形狀復雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（APT）或CAD/CAM設計。

編好的數控程序，存放在便於輸入到數控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁碟等，採用哪一種存儲載體，取決於數控裝置的設計類型。

二、輸入裝置

輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數控代碼傳遞並存入數控系統內。根據控制存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數控系統；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或採用網路通信方式傳送到數控系統中。

零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數控系統內存較小時），另一種是一次將零件加工程序全部讀入數控裝置內部的存儲器，加工時再從內部存儲器中逐段逐段調出進行加工。

三、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，經過數控裝置的邏輯電路或系統軟體進行編譯、運算和邏輯處理後，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。

零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數據，不能滿足要求，因此要進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行「數據點的密化」，求出一系列中間點的坐標值，並向相應坐標輸出脈沖信號，控制各坐標軸（即進給運動的各執行元件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。

四、驅動裝置和位置檢測裝置

驅動裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大後，嚴格按照指令信息的要求驅動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態響應性能是影響數控機床加工精度、表面質量和生產率的重要因素之一。驅動裝置包括控制器（含功率放大器）和執行機構兩大部分。目前大都採用直流或交流伺服電動機作為執行機構。

位置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來，經反饋系統輸入到機床的數控裝置之後，數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控制驅動裝置按照指令設定值運動。

五、輔助控制裝置

輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大後驅動相應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作台轉位分度等開關輔助動作。

由於可編程邏輯控制器（PLC）具有響應快，性能可靠，易於使用、編程和修改程序並可直接啟動機床開關等特點，現已廣泛用作數控機床的輔助控制裝置。

六、機床本體

數控機床的機床本體與傳統機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統、刀具系統的結構以及操作機構等方面都已發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控機床的要求和充分發揮數控機床。