CNC裝置的補償功能作用

❶ CNC系統是怎麼回事

計算機數控（Computerized numerical control,簡稱CNC）系統是用計算機控制加工功能，實現數值控制的系統。CNC系統根據計算機存儲器中存儲的控製程序，執行部分或全部數值控制功能，並配有介面電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。 CNC系統由數控程序、輸入裝置、輸出裝置、計算機數控裝置（CNC裝置）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅動裝置和進給（伺服）驅動裝置（包括檢測裝置）等組成。 CNC系統的核心是CNC裝置。由於使用了計算機，系統具有了軟體功能，又用PLC代替了傳統的機床電器邏輯控制裝置，使系統更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易於實現復雜的數控功能，使用、維護也方便，並具有與上位機連接及進行遠程通信的功能。基本構成目前世界上的數控系統種類繁多，形式各異，組成結構上都有各自的特點。這些結構特點來源於系統初始設計的基本要求和工程設計的思路。例如對點位控制系統和連續軌跡控制系統就有截然不同的要求。對於T系統和M系統，同樣也有很大的區別，前者適用於回轉體零件加工，後者適合於異形非回轉體的零件加工。對於不同的生產廠家來說，基於歷史發展因素以及各自因地而異的復雜因素的影響，在設計思想上也可能各有千秋。例如，美國Dynapath系統採用小板結構，便於板子更換和靈活結合，而日本FANUC系統則趨向大板結構，使之有利於系統工作的可靠性，促使系統的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統，它們的基本原理和構成是十分相似的。 數控系統一般整個數控系統由三大部分組成，即控制系統，伺服系統和位置測量系統。控制系統按加工工件程序進行插補運算，發出控制指令到伺服驅動系統；伺服驅動系統將控制指令放大，由伺服電機驅動機械按要求運動；測量系統檢測機械的運動位置或速度，並反饋到控制系統，來修正控制指令。這三部分有機結合，組成完整的閉環控制的數控系統。 控制系統主要由匯流排、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數據輸入/輸出介面等組成。最新一代的數控系統還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內部數據通訊和外部高次網路的連接。伺服驅動系統主要包括伺服驅動裝置和電機。位置測量系統主要是採用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。 硬體結構數控系統的硬體由數控裝置、輸入/輸出裝置、驅動裝置和機床電器邏輯控制裝置等組成，這四部分之間通過I/O介面互連。 數控裝置是數控系統的核心，其軟體和硬體來控制各種數控功能的實現。 數控裝置的硬體結構按CNC裝置中的印製電路板的插接方式可以分為大板結構和功能模塊（小板）結構；按CNC裝置硬體的製造方式，可以分為專用型結構和個人計算機式結構；按CNC裝置中微處理器的個數可以分為單微處理器結構和多微處理器結構。 （1）大板結構和功能模板結構 數控系統1）大板結構 大板結構CNC系統的CNC裝置由主電路板、位置控制板、PC板、圖形控制板、附加I/O板和電源單元等組成。主電路板是大印製電路版，其它電路板是小板，插在大印製電路板上的插槽內。這種結構類似於微型計算機的結構。 2）功能模塊結構 （2）單微處理器結構和多微處理器結構 1）單微處理器結構 在單微處理器結構中，只有一個微處理器，以集中控制、分時處理數控裝置的各個任務。 2）多微處理器結構 隨著數控系統功能的增加、數控機床的加工速度的提高，單微處理器數控系統已不能滿足要求，因此，許多數控系統採用了多微處理器的結構。若在一個數控系統中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數據匯流排或通信方式進行連接，共享系統的公用存儲器與I/O介面，每個微處理器分擔系統的一部分工作，這就是多微處理器系統。 軟體結構CNC軟體分為應用軟體和系統軟體。CNC系統軟體是為實現CNC系統各項功能所編制的專用軟體，也叫控制軟體，存放在計算機EPROM內存中。各種CNC系統的功能設置和控制方案各不相同，它們的系統軟體在結構上和規模上差別很大，但是一般都包括輸入數據處理程序、插補運算程序、速度控製程序、管理程序和診斷程序。 （1）輸入數據處理程序 它接收輸入的零件加工程序，將標准代碼表示的加工指令和數據進行解碼、數據處理，並按規定的格式存放。有的系統還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數據處理程序包括輸入、解碼和數據處理三項內容。 （2）插補計算程序 CNC系統根據工件加工程序中提供的數據，如曲線的種類、起點、終點等進行運算。根據運算結果，分別向各坐標軸發出進給脈沖。這個過程稱為插補運算。進給脈沖通過伺服系統驅動工作台或刀具作相應的運動，完成程序規定的加工任務。 CNC系統是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式，所以，插補運算的快慢直接影響機床的進給速度，因此應該盡可能地縮短運算時間，這是編制插補運算程序的關鍵。 (3)速度控製程序 速度控製程序根據給定的速度值控制插補運算的頻率，以保預定的進給速度。在速度變化較大時，需要進行自動加減速控制，以避免因速度突變而造成驅動系統失步。 (4)管理程序 管理程序負責對數據輸入、數據處理、插補運算等為加工過程服務的各種程序進行調度管理。管理程序還要對面板命令、時鍾信號、故障信號等引起的中斷進行處理。 (5)診斷程序 診斷程序的功能是在程序運行中及時發現系統的故障，並指出故障的類型。也可以在運行前或故障發生後，檢查系統各主要部件（CPU、存儲器、介面、開關、伺服系統等）的功能是否正常，並指出發生故障的部位。 編輯本段基本分類運動軌跡分類（1）點位控制數控系統 數控系統控制工具相對工件從某一加工點移到另一個加工點之間的精確坐標位置,而對於點與點之間移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不作任何加工。這一類系統的設備有數控鑽床、數控坐標鏜床和數控沖床等。 （2）直線控制數控系統 不僅要控制點與點的精確位置，還要控制兩點之間的工具移動軌跡是一條直線，且在移動中工具能以給定的進給速度進行加工，其輔助功能要求也比點位控制數控系統多，如它可能被要求具有主軸轉數控制、進給速度控制和刀具自動交換等功能。此類控制方式的設備主要有簡易數控車床、數控鏜銑床等。 （3）輪廓控制數控系統 這類系統能夠對兩個或兩個以上坐標方向進行嚴格控制，即不僅控制每個坐標的行程位置，同時還控制每個坐標的運動速度。各坐標的運動按規定的比例關系相互配合，精確地協調起來連續進行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。採用此類控制方式的設備有數控車床、銑床、加工中心、電加工機床和特種加工機床等。 伺服系統分類按照伺服系統的控制方式，可以把數控系統分為以下幾類： （1）開環控制數控系統 這類數控系統不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進電動機為驅動元件，如圖3所示。CNC裝置輸出的指令進給脈沖經驅動電路進行功率放大，轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電／斷電的電流脈沖信號，驅動步進電動機轉動，再經機床傳動機構(齒輪箱，絲杠等)帶動工作台移動。這種方式控制簡單，價格比較低廉，被廣泛應用於經濟型數控系統中。 （2）半閉環控制數控系統 位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲杠軸端，通過角位移的測量間接計算出機床工作台的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制，其控制框圖如圖4所示。由於閉環的環路內不包括絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節，由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正，其控制精度不如閉環控制數控系統，但其調試方便，可以獲得比較穩定的控制特性，因此在實際應用中，這種方式被廣泛採用。 （3）全閉環控制數控系統 位置檢測裝置安裝在機床工作台上，用以檢測機床工作台的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由於它將絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節放在閉環內，調試時，其系統穩定狀態很難達到。 功能水平分類（1）經濟型數控系統 又稱簡易數控系統，通常僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，採用的微機系統為單板機或單片機系統，如：經濟型數控線切割機床，數控鑽床，數控車床，數控銑床及數控磨床等。 （2）普及型數控系統 通常稱之為全功能數控系統，這類數控系統功能較多，但不追求過多，以實用為准。 （3）高檔型數控系統 指加工復雜形狀工件的多軸控制數控系統，且其工序集中、自動化程度高、功能強、具有高度柔性。用於具有5軸以上的數控銑床，大、中型數控機床、五面加工中心，車削中心和柔性加工單元等。工作流程1、輸入：零件程序及控制參數、補償量等數據的輸入，可採用光電閱讀機、鍵盤、磁碟、連接上級計算機的DNC 介面、網路等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉換等工作。 2、解碼：不論系統工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理，把其中的各種零件輪廓信息(如起點、終點、直線或圓弧等)、加工速度信息(F 代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語法規則解釋成計算機能夠識別的數據形式，並以一定的數據格式存放在指定的內存專用單元。在解碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發現語法錯誤便立即報警。 3、刀具補償：刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡。目前在比較好的CNC裝置中，刀具補償的工件還包括程序段之間的自動轉接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補償。 4、進給速度處理： 編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合成速度來計算各運動坐標的分速度。在有些CNC裝置中，對於機床允許的最低速度和最高速度的限制、軟體的自動加減速等也在這里處理。 5、插補：插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行「 數據點的密化 」。插補程序在每個插補周期運行一次，在每個插補周期內，根據指令進給速度計算出一個微小的直線數據段。通常，經過若干次插補周期後 ，插補加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點到終點的「數據點密化」工作。 6、位置控制：位置控制處在伺服迴路的位置環上， 這部分工作可以由軟體實現， 也可以由硬體完成。它的主要任務是在每個采樣周期內，將理論位置與實際反饋位置相比較， 用其差值去控制伺服電動機。在位置控制中通常還要完成位置迴路的增益調整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機床的定位精度。 7、I/0 處理：I/O 處理主要處理CNC裝置面板開關信號，機床電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等) 。 8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用於零件程序的顯示、參數顯示、刀具位置顯示、機床狀態顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態和動態圖形顯示。 9、診斷： 對系統中出現的不正常情況進行檢查、定位，包括聯機診斷和離線診斷。 編輯本段應用舉例 常用的數控系統有發那科、西門子、三菱、廣數、華中等數控系統。

❷ CNC裝置由哪幾部分組成各有什麼作用

1、主機，它是數控機床的主體，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。它是用於完成各種切削加工的機械部件。

2、數控裝置，是數控機床的核心，包括硬體（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟體，用於輸入數字化的零件程序，並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。

3、驅動裝置，它是數控機床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。

它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。

4、輔助裝置，指數控機床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作台、數控轉台和數控分度頭，還包括刀具及監控檢測裝置等。

5、編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。

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由於採用計算機替代原先用硬體邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟體來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執行元件帶動設備運行。

傳統的機械加工都是用手工操作普通機床作業的，加工時用手搖動機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的。

現代工業早已使用電腦數字化控制的機床進行作業了，數控機床可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是說的數控加工。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發展趨勢和重要和必要的技術手段。

對於大批量生產的零件，使用自動化和半自動化的車床已能實現生產過程的自動化。但是，對於單件、小批量生產的零件，實現自動化一直是個難題。

在過去相當長的一段時間內，總是無法圓滿解決。尤其是在加工形狀復雜的、加工精度要求高的零件，一直在自動化的道路上處於停頓狀態。雖然有些應用仿形裝置解決了一部分，但是實踐證明，仿形車床還是不能徹底地解決這一問題。

數控車床（機床）的出現，為從根本上解決這一問題開辟了廣闊的道路，所以成為機械加工中的一個重要發展方向。

❸ 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。

❹ 數控車床半徑補償是怎麼回事，我很不明白，誰幫我講一講呀，

數控機床在加工過程中，它所控制的是刀具中心的軌跡，為了方便起見，用戶總是按零件輪廓編制加工程序，因而為了加工所需的零件輪廓，在進行內輪廓加工時，刀具中心必須向零件的內側偏移一個刀具半徑值；在進行外輪廓加工時，刀具中心必須向零件的外側偏移一個刀具半徑值。如圖3-25所示。這種根據按零件輪廓編制的程序和預先設定的偏置參數，數控裝置能實時自動生成刀具中心軌跡的功能稱為刀具半徑補償功能。在圖中，實線為所需加工的零件輪廓，虛線為刀具中心軌跡。根據ISO標准，當刀具中心軌跡在編程軌跡(零件輪廓)前進方向的右邊時，稱為右刀補，用G42指令實現；反之稱為左刀補，用G41指令實現。
（一）刀具半徑補償的過程 刀具半徑補償的過程分三步。 1．刀補建立 刀具從起點接近工件，在編程軌跡基礎上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏離一個偏置量的距離。不能進行零件的加工。 2．刀補進行 刀具中心軌跡與編程軌跡始終偏離一個偏置量的距離

❺ CNC系統由哪幾部分組成各有什麼作用

1．計算機數控系統的組成

計算機數控系統（Computer Numerical Control）簡稱CNC系統，它由零件加工程序，輸入輸出設備，CNC裝置，可編程序控制器，主軸驅動裝置和進給驅動裝置等組成。

CNC系統的核心是CNC裝置。因為採用了計算機，使過去許多難以實現的功能通過軟體來實現，使CNC裝置的性能和可靠性不斷提高，成本不斷下降，具有優越的性能價格比。
2．計算機數控系統的工作過程

（１）CNC裝置的組成

CNC裝置由硬體和軟體組成，軟體在硬體的支持下運行，離開軟體，硬體便無法工作，兩者缺一不可。軟體包括管理軟體和控制軟體兩大類。管理軟體由輸入程序、I/O處理程序、顯示程序和診斷程序等組成。控制軟體由解碼程序、刀具補償計算程序、速度控製程序、插補運算程序和位置控製程序等組成，

CNC裝置的硬體結構 微處理器（CPU）負責運算及對整個系統進行控制和管理。可編程只讀存儲器（EPROM）和隨機存儲器（ROM）用於儲存系統軟體和零件加工程序以及運算的中間結果等。輸入輸出介面供系統與外部進行信息交換。MDI/CRT介面完成手動數據輸入並將信息顯示在CRT上。位置控制部分是CNC裝置的重要組成部分，它通過速度控制單元，驅使進給電機輸出功率和扭矩，實現進給運動。

（2）CNC裝置的工作過程

CNC裝置的工作是在硬體的支持下執行軟體的全過程，機床的邏輯功能信息是在CNC裝置中經解碼處理後，在機床邏輯控制軟體的控制下，通過一些順序執行電器送往機床強電部分，去執行機床的強電功能。零件加工程序的坐標控制信息經解碼後，通過軌跡計算和速度計算傳送給插補工作寄存器，由插補產生的運動指令提供給伺服電動機，去控制機床坐標軸的運動。

3．CNC裝置可執行的功能

CNC裝置中使用了計算機，用存放在存儲器中的軟體來實現部分或全部數控功能，這就為豐富數控功能創造條件，也有利於數控機床進入FMS和CIMS。

CNC裝置的功能一般包括基本功能和選擇功能。基本功能是CNC系統必備的數控功能，選擇功能是供用戶根據機床特點和工作途徑進行選擇的功能。

（１）基本功能

①控制功能

控制功能主要反映了CNC系統能夠同時控制的軸數（即聯動軸數）。控制軸有移動軸和回轉軸，有基本軸和附加軸。如數控車床一般為兩個聯動軸（X軸和Z軸），數控銑床和加工中心一般需要三個或三個以上的控制軸。控制軸數越多， CNC系統就越復雜。

②准備功能

准備功能（G功能）是指定機床動作方式的功能，由指令G和它後面的兩位數字表示。ISO標准中，G代碼有100種，從G00～G99，主要有基本移動（G00，G01，G02，G03），程序暫停（G04）等。

③插補功能

插補功能指CNC裝置可以實現插補加工線型的能力，如直線插補、圓弧插補和其它一些線型的插補，甚至多次曲線和多坐標插補的能力。

④進給功能

進給功能包括切削進給、同步進給、快速進給、進給倍率等。它反映了刀具的進給速度，一般用F代碼後的數字直接指定各軸的進給速度，如F200表示進給速度為200mm/min。最大進給速度反映了CNC系統運算速度的大小，最新型的CNC系統允許採用100m/s的速度進行加工。

⑤刀具功能

刀具功能用來選擇刀具，用T代碼和它後面的2位或4位數字表示。

⑥主軸功能

主軸功能是指定主軸速度的功能，用S代碼指定。主軸的轉向用M03（正向）和M04（反向）指定。

⑦輔助功能

輔助功能也稱M功能。用來規定主軸的啟停和轉向，冷卻液的接通和斷開，刀具的更換，工件的夾緊和松開等。

⑧字元顯示功能

CNC系統可通過軟體和介面在CRT顯示器上實現字元顯示，如顯示程序、參數、各種補償量、坐標位置和故障信息等。

⑨自診斷功能

CNC系統有各種診斷程序，可以防止故障的發生和擴大。在故障出現後可迅速查明故障的類型和部位，減少因故障引起的停機時間。

⑩補償功能及固定循環功能

CNC系統具備補償功能，對加工過程中由於刀具磨損或更換而造成的誤差，以及機械傳動的絲杠螺距誤差和反向間隙所引起的加工誤差等予以補償。CNC系統的存儲器中存放著刀具長度或半徑的相應補償量，加工時按補償量重新計算刀具的運動軌跡和坐標尺寸，從而加工出符合要求的零件。

固定循環功能指CNC裝置為常見的加工工藝所編制的，可以多次循環加工的功能。用數控機床加工零件時，一些典型的加工工序，如鑽孔、攻絲、鏜孔、深孔鑽削等，所完成的動作循環十分典型，將這些典型動作預先編好程序並存在存儲器中，用G代碼進行指定。固定循環中的G代碼所指定的動作程序，要比一般G代碼所指定的動作要多得多，因此使用固定循環功能，可以大大簡化程序編制。

（２）選擇功能

①圖形顯示功能

CNC裝置可配置9英寸單色或14英寸彩色CRT，通過軟體和介面實現字元和圖形顯示。可以顯示程序、參數、各種補償量、坐標位置、故障信息、人機對話界面、零件圖形、動態刀具軌跡等。

②通信功能

CNC系統通常具備RS-232C介面，有的還備有DNC介面，設有緩沖存儲器，可以按文本格式輸入，也可按二進制格式輸入，進行高速傳輸。有些CNC系統還能進入工廠通信網路，以適應FMS和CIMS的要求。

③人機對話編程功能

有些數控系統帶有人機對話編程功能，它不但有助於編制復雜零件的加工程序，而且可以方便編程。如圖形編程，只要輸入圖樣上簡單的表示幾何尺寸的命令，就能自動生成加工程序；對話式編程可根據引導圖和說明進行編程，並具有工序、刀具、切削條件等自動選擇的智能功能；用戶宏編程也可以使初步受過CNC訓練的人能很快地進行編程。

❻ 數控加工中心所需控制的運動和輔助功能

輸入輸出設備：主要實現程序編制、程序和數據的輸入以及顯示、存儲和列印。

數控裝置：接收來自輸入設備的程序和數據，並按輸入信息的要求完成數值的計算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。（多坐標控制，插補功能，程序輸入、編輯和修改功能、故障自診斷功能、補償功能、信息轉換功能、多種加工方式選擇、輔助功能、顯示功能、通信和聯網功能）

1.3什麼是點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床？三者如何區別？

點位控制數控機床點位控制是指道具從某一位置移到下一個位置的過程中，不考慮其運動軌跡，只要求道具能最終准確達到目標位置。

直線控制數控機床這類數控機床不僅要保證點與點之間的准確定位，而且要控制兩相關點之間的位移速度和路線。

輪廓控制數控機床這類機床的數控裝置能夠同時控制兩軸或兩個以上的軸，對未知和速度進行嚴格的不間斷控制。

區別：點位控制不考慮運動軌跡，直線控制要求保證兩點之間的精確定位，輪廓控制對於位置和速度有嚴格的要求。

1.4數控機床有哪些特點？

加工零件的適應性強，靈活性好；加工精度高，產品質量穩定；生產率高；減少工人勞動強度；生產管理水平高

1.5按伺服系統的控制原理分類，分為哪幾類數控機床？各有何特點？

開環控制的數控機床受步進電動機的步距精度和工作頻率以及傳動機構的傳動精度的影響，速度和精度都較低。結構簡單、成本較低、調試維修方便

閉環控制的數控機床定位精度高、速度調節快，工作台慣量大所以系統設計和調整存在困難，系統穩定性受到不利影響

半閉環控制的數控機床控制精度沒有閉環高，但機床工作的穩定性卻有毒大慣量工作台被排除在控制環外而提高，調試方便

2.1 什麼是控制編程？手工編程的內容有哪些？

從零件圖樣到製成控制介質的全部過程。

分析零件圖樣，確定加工工藝過程，數值計算，編寫零件加工程序，製作控制介質，程序校驗，試切削2.2 數控編程有哪幾種方法？各有何特點？

手工編程對於幾何形狀較為簡單的零件，數值計算較簡單，程序段不錯，採用手工編徹骨較容易完成，而且經濟、及時。但對於形狀復雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線或曲面的零件，用手工編程就有一定的困難，出錯的可能增大，效率低，有時甚至無法編出程序。

❼ 車床數控系統有哪些基本功能

基本功能是數控系統的必備功能，選擇功能是供用戶根據機床特點和用途進行選擇的功能。
CNC裝置的功能主要反映在准備功能G指令代碼和輔助功能指令代碼上。
主軸功能：除對車床進行無級調速外，還具有同步進給控制、恆線速度控制及主軸最高轉速控制等功能。
多坐標控制功能：控制系統可以控制坐標軸的數目，指的是數控系統最多可以控制多少個坐標軸，其中包括平動軸和回轉軸。
自動返回參考點功能：該系統規定有刀具從當前位置快速返回至參考點位置的功能，其指令為G28。該功能既適用於單坐標軸返回，又適用於X和Z兩個坐標軸同時返回。
螺紋車削功能：該功能可控制完成各種等螺距（米制或英制）螺紋的加工，如圓柱（右、左旋）、圓錐及端面螺紋等。
固定循環功能：固定循環中的G代碼指令的動作程序要比一般的G代碼所指令的動作要多得多，因此使用固定循環功能，可以大大簡化程序編制。
插補功能：CNC裝置是通過軟體進行插補計算，連續控制時實時性很強，計算速度很難滿足數控車床對進給速度和解析度的要求。因此實際的CNC裝置插補功能被分為粗插補和精插補。 進行輪廓加工的零件的形狀，大部分是由直線和圓弧構成，有的是由更復雜的曲線構成，因此有直線插補、圓弧插補、拋物線插補、極坐標插補、螺旋線插補、樣條曲線插補等。
輔助功能：是數控加工中不可缺少的輔助操作，用地址M和它後續的數字表示。在ISO標准中，可有M00~M99共100種。輔助功能用來規定主軸的起、停，冷卻液的開、關等。
刀具功能：刀具功能是用來選擇刀具，用地址T和它後續的數值表示。刀具功能一般和輔助功能一起使用。
補償功能：加工過程中由於刀具磨損或更換刀具，以及機械傳動中的絲杠螺距誤差和反向間隙，將使實際加工出的零件尺寸與程序規定的尺寸不一致，造成加工誤差。因此數控車床CNC裝置設計了補償功能，它可以把刀具磨損、刀具半徑的補償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補償量輸入到CNC裝置的存儲器，按補償量重新計算刀具的運動軌跡和坐標尺寸，從而加工出符合要求的零件。
字元顯示功能：CNC裝置可以配置單色或彩色CRT，通過軟體和介面實現字元和圖形顯示。可以顯示加工程序、參數、各種補償量、坐標位置、故障信息、零件圖形、動態刀具運動軌跡等。
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。在故障出現後可迅速查明故障類型及部位，減少因故障而造成的停機時間。
通信功能：通常具有RS232C介面，有的還備有DNC介面。現在部分數控車床還具有網卡，可以接入網際網路。

❽ CNC加工中心裡的刀具補償是什麼意思 有什麼作用 能不能用告訴我下

刀具補償分長度補償與半徑補償，長度補償是控制加工過程中刀具長度產生的磨損影響Z向尺寸，半徑補償是控制刀具加工過程中刀徑磨損後影響XY向的尺寸。在程序中必須要有G43及G41(G42)才能起作用。做模具由於程序是一次性的一般都不用這些參數，只有在做產品時程序要多次使用多次使用固定的幾把刀才會用到刀具補償。

❾ cnc刀具補償

補償：
刀具補償是補償實際加工中所用的刀具與編程時使用的理想刀具或對刀時用的基準刀具之間的差值。這個差值的存在
,
會導致實際加工出來的零件不符合圖紙尺寸的要求。如果數控系統不具備刀具補償功能或不使用該功能編程
,
則只能按刀心軌跡進行編程
,
即在編程時給出刀具的中心軌跡
,
計算相當復雜
,
尤其是刀具磨損、重磨或換新刀時
,
必須重新計算刀心軌跡修改程序
,
這樣既繁瑣
,
又不能夠保證加工精度.
而將刀具補償功能應用於數控編程時
,
則只需按工件輪廓進行
,
數控系統會自動計算刀心軌跡並進行補償。另外
,
將此項補償功能應用於沒有更換刀具的情況時
,
如果刀具的半徑和長度發生變動
,
把變動量作為加工餘量進行技術處理
,
同樣可以起到簡化手工編程程序、提高數控加工效率的作用.
下面以fanuc數控系統為例詳細闡述刀具補償功能在數控編程中的應用。
刀具半徑補償
刀具半徑補償功能
銑削刀具的基準點和刀位點都在刀具的中心線上,
實際加工生成的零件輪廓是由刀刃的切削點形成的。
以端銑刀為例
,
刀位點位於刀具底部中心
,
切削點位於刀具的外圓
,
兩者相差一個刀具半徑值。
為了加工出符合要求的零件輪廓
,
其加工程序要麼偏離零件輪廓一個刀具半徑值來編程
,
要麼按零件輪廓編程
,
而讓數控系統自動偏離零件輪廓一個刀具半徑值
,
就是刀具半徑補償.
刀具所偏移的這段距離稱為偏置。數控系統使用刀具半徑補償功能
,
可以自動計算出偏置後的刀具軌跡,
這樣既能簡化編程程序
,
又能夠很容易地調整加工輪廓的尺寸.
刀具半徑補償指令
g17
指令後的刀具半徑補償
,
補償偏置量在
xy平面上;
g18
指令後的刀具半徑補償
,
補償偏置量在
xz平面上;
g19
指令後的刀具半徑補償
,
補償偏置量在yz平面上.
刀具半徑補償平面與偏置平面相同。

❿ 數控機床中數控裝置的作用是什麼

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。