CNC装置的补偿功能作用

❶ CNC系统是怎么回事

计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。基本构成目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。 数控系统一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。 控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输入/输出接口等组成。最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC、PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。 硬件结构数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过I/O接口互连。 数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。 数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。 （1）大板结构和功能模板结构 数控系统1）大板结构 大板结构CNC系统的CNC装置由主电路板、位置控制板、PC板、图形控制板、附加I/O板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。 2）功能模块结构 （2）单微处理器结构和多微处理器结构 1）单微处理器结构 在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控装置的各个任务。 2）多微处理器结构 随着数控系统功能的增加、数控机床的加工速度的提高，单微处理器数控系统已不能满足要求，因此，许多数控系统采用了多微处理器的结构。若在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器通过数据总线或通信方式进行连接，共享系统的公用存储器与I/O接口，每个微处理器分担系统的一部分工作，这就是多微处理器系统。 软件结构CNC软件分为应用软件和系统软件。CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM内存中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。 （1）输入数据处理程序 它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。 （2）插补计算程序 CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。这个过程称为插补运算。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。 CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式，所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应该尽可能地缩短运算时间，这是编制插补运算程序的关键。 (3)速度控制程序 速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保预定的进给速度。在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。 (4)管理程序 管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。 (5)诊断程序 诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、存储器、接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。 编辑本段基本分类运动轨迹分类（1）点位控制数控系统 数控系统控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置,而对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何加工。这一类系统的设备有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床等。 （2）直线控制数控系统 不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的工具移动轨迹是一条直线，且在移动中工具能以给定的进给速度进行加工，其辅助功能要求也比点位控制数控系统多，如它可能被要求具有主轴转数控制、进给速度控制和刀具自动交换等功能。此类控制方式的设备主要有简易数控车床、数控镗铣床等。 （3）轮廓控制数控系统 这类系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，即不仅控制每个坐标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度。各坐标的运动按规定的比例关系相互配合，精确地协调起来连续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。采用此类控制方式的设备有数控车床、铣床、加工中心、电加工机床和特种加工机床等。 伺服系统分类按照伺服系统的控制方式，可以把数控系统分为以下几类： （1）开环控制数控系统 这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为驱动元件，如图3所示。CNC装置输出的指令进给脉冲经驱动电路进行功率放大，转换为控制步进电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构(齿轮箱，丝杠等)带动工作台移动。这种方式控制简单，价格比较低廉，被广泛应用于经济型数控系统中。 （2）半闭环控制数控系统 位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其控制框图如图4所示。由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如闭环控制数控系统，但其调试方便，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。 （3）全闭环控制数控系统 位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制。这类控制方式的位置控制精度很高，但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态很难达到。 功能水平分类（1）经济型数控系统 又称简易数控系统，通常仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，如：经济型数控线切割机床，数控钻床，数控车床，数控铣床及数控磨床等。 （2）普及型数控系统 通常称之为全功能数控系统，这类数控系统功能较多，但不追求过多，以实用为准。 （3）高档型数控系统 指加工复杂形状工件的多轴控制数控系统，且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。用于具有5轴以上的数控铣床，大、中型数控机床、五面加工中心，车削中心和柔性加工单元等。工作流程1、输入：零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用光电阅读机、键盘、磁盘、连接上级计算机的DNC 接口、网络等多种形式。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。 2、译码：不论系统工作在MDI方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F 代码)和其他辅助信息(M、S、T代码等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。 3、刀具补偿：刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常CNC装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的C刀具补偿。 4、进给速度处理： 编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。 5、插补：插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“ 数据点的密化 ”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常，经过若干次插补周期后 ，插补加工完一个程序段轨迹，即完成从程序段起点到终点的“数据点密化”工作。 6、位置控制：位置控制处在伺服回路的位置环上， 这部分工作可以由软件实现， 也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较， 用其差值去控制伺服电动机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。 7、I/0 处理：I/O 处理主要处理CNC装置面板开关信号，机床电气信号的输入、输出和控制(如换刀、换挡、冷却等) 。 8、显示：CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。 9、诊断： 对系统中出现的不正常情况进行检查、定位，包括联机诊断和脱机诊断。 编辑本段应用举例 常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。

❷ CNC装置由哪几部分组成各有什么作用

1、主机，它是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。

2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

3、驱动装置，它是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。

它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

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由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。

现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是说的数控加工。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。

对于大批量生产的零件，使用自动化和半自动化的车床已能实现生产过程的自动化。但是，对于单件、小批量生产的零件，实现自动化一直是个难题。

在过去相当长的一段时间内，总是无法圆满解决。尤其是在加工形状复杂的、加工精度要求高的零件，一直在自动化的道路上处于停顿状态。虽然有些应用仿形装置解决了一部分，但是实践证明，仿形车床还是不能彻底地解决这一问题。

数控车床（机床）的出现，为从根本上解决这一问题开辟了广阔的道路，所以成为机械加工中的一个重要发展方向。

❸ CNC控制系统都有哪些特征作用

CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在它的控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，下面分别加以介绍。
1、曲线曲面的非均匀有理B样条（NURBS）插补该项技术采用沿曲线插补的方式，而不是采用一系列短直线来拟合曲线。这一技术的应用已经相当普遍。许多模具行业目前使用的CAM软件都提供了一个选项，即生成NURBS插补格式的零件程序。同时，功能强大的CNC还提供了五轴插补功能以及与此相关的特性。这些性能提高了表面精加工的质量，改善了电机运行的平稳度，提高了切削速度，并使零件加工程序更小。
2、更小的指令单位大多数的CNC系统向机床主轴传递运动和定位指令的单位不小于1微米。在充分利用CPU处理能力提高这一优势后，一些CNC系统的最小指令单位甚至可达到1纳米（0.000001mm）。在指令单位缩小1000倍后，可获得更高的加工精度，可使电机运行得更平稳。电机运行的平稳使得一些机床能够在床身振动不加大的前提下，以更高的加速度运行。
3、钟形曲线加速/减速也称作为S曲线加速/减速，或爬行控制。与使用直线加速方式相比，这种方式可使机床获得更好的加速效果。与其它加速方式相比，也包括直线方式和指数方式，采用钟形曲线方式可获得更小的定位误差。
4、待加工轨迹监控这一技术已被广泛使用，该技术具有众多性能差异，使其在低档控制系统中的工作方式与高档控制系统中的工作方式得以区别开来。总的来讲，CNC就是通过加工轨迹监控来实现对程序的预处理，以此来确保能获得更优异的加速/减速控制。根据不同的CNC的性能，待加工轨迹监控所需的程序块数量从两个到上百个不等，这主要取决于零件程序的最短加工时间和加速/减速的时间常数。一般而言，要想满足加工要求，至少需要十五个待加工轨迹监控程序块。
5、数字伺服控制数字伺服系统的发展如此迅速，以至于大多数机床制造商都选择该系统作为机床的伺服控制系统。使用该系统后，CNC能够更及时地控制伺服系统，而且CNC对机床的控制也变得更精确。
数字伺服系统的作用如下：
1）将提高电流环路的采样速度，再加上电流环控制的改善，从而降低电机温升。这样，不仅可以延长电机的寿命，还可以减少传递到滚珠丝杠的热量，从而提高丝杠的精度。除此之外，采样速度的加快还可以提高速度回路的增益，这些都有助于提高机床的整体性能。
2）由于许多新的CNC使用高速序列与伺服回路相连，因此通过通讯链路，CNC可获得更多的电机和驱动装置的工作信息。这可提高机床的维护性能。
3）连续的位置反馈允许在高速进给的情况下进行高精度的加工。CNC运算速度的加快使得位置反馈的速率成为制约机床运行速度的瓶颈。在传统的反馈方式中，随着CNC和电子设备的外部编码器的采样速度的变化，反馈速度受到信号类型的制约。采用串行反馈，这一问题将得到很好的解决。即使机床以很高的速度运行，也可达到精密的反馈精度。
6、直线电机近几年来，直线电机的工作性能和欢迎度有了显着的提高，所以很多加工中心采用了这一装置。至今，Fanuc公司至少已经安装了1000台直线电机。GEFanuc的一些先进技术使得机床上的直线电机的最大输出力为15,500N，最大加速度为30g。另一些先进技术的应用使机床的尺寸得以减小，重量得以减轻，冷却效率大为提高。所有这些技术上的进步使直线电机在与旋转电机相比时，优势更强：更高的加/减速率；更准确的定位控制，更高的刚度；更高的可靠性；内部的动态制动。
CNC控制器的特点：
1、多坐标、多系统控制
比如FANUC最新的高档控制器11S30i—MODELA系统，最大控制系统数为10个系统（通道），最多轴数和最大主轴配置数为40轴，其中进给轴32轴，主轴为8轴，最大同时控制轴数为24轴／系统。最大PMC系统为3个系统。最大I／O点数为4096点／4096点，PMC基本命令速度为25ns。最大可预读程序段：1000段。这是当前世界配置最高的数控系统。由于具有多轴多系统配置，因此特别适合大型自动机床，复合机床，多头机床等的需要。
2、高精、高速加工功能
这是CNC系统最重要的功能，由于有了这个功能，使制造技术（MT）大大地向前发展了。数控机床采用计算机控制，可以保证加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到一定的功能，输入控制器的信号要经过一系列处理，不可避免地要失真、延时。因此在高速加工时，要保持高的加工精度就要采取一定的措施减少失真、延时。高精、高速的加工，除了机械设计和制造要保证能实现目标外，对CNC系统的要求主要是处理速度快、控制精度高。采用前馈控制，以补偿由于伺服滞后所产生的误差，提高加工精度。适当控制进给率和采用恰当的加减速曲线可以减少加减速滞后所产生的误差。“前瞻”控制在程序执行前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲，从而控制刀具按高速运动，而且误差很小。对于机床平滑运行的高精度轮廓控制，采用对指令形式的实时识别，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工总是保持在最佳状态。为了防止扰动，开发数字滤波器的技术，以消除机械的谐振，提高伺服系统的位置增益。高精进给和主轴的伺服系统对高速、高精和高效十分重要。目前主要从以下几方面提高其性能。减少电机和驱动器以及控制单元的大小，提高编码器的分辨率；直线移动轴可以来用直线伺服电机驱动；减少机械传动链，提高刚度，提高精度。当主轴电机采用同步电机时，它非常适用于齿轮机床的系统，齿轮机床有时需要很低的主轴速度，但精度很高。比如，FANUC伺服电机的设计体积小，采用高增益控制，伺服电机是无齿槽效应的电机，带有1.6xlo’脉冲／转分辨率的编码器。
伺服控制采用交流数字伺服控制，具有很高电流检测精度，采用相应的硬件，可以产生所谓“纳米控制”，也就是在系统检测分辨率为1岭m时，插补分辨率可以达到1nm；它使在CNC内部的计算误差最小化，每次内部计算以纳米或更小的单位，大大提高了加工的质量。对于控制直线电机，设计数字滤波器以避免直接驱动机械带来的多点谐振特性，联合这些功能，机床刀具的运动就可以准确地按照着指令执行。对于加工具有自由曲面的模具，会在程序段之间出现条纹，为了解决这个问题，FANUC开发了“纳米平滑”功能，圆整CNC指令的公差，以“纳米”为单位评估原始曲线，并对其进行NURBS插补。这些性能满足了机床“高速高精”以及“低速高精”的要求。
3、轴加工和复杂加工功能
由于5轴加工工艺合理，相对于3维曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳几何形状进行切削，在复杂形状的高速高精加工中可以提高效率，提高光洁度。因此得到越来越广泛的应用。5轴加工的机械其配置主要有刀具旋转方式、工作台旋转方式和这两种的混合方式。因此5轴加工功能要能满足各种配置的要求。根据5轴加工的特点，把它们，比如TCP（刀具中心控制），刀具半径补偿等功能，应用到不同机械配置的5轴加工机床。
4、数控复台功能
为了提高生产率，数控复合加工机床的开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势。复合加工机床是指在同一机械上可以进行多种工艺的加工，如在一台机床上可以进行车加工、铣加工、锤加工等，比如，一个圆柱体要进行圆柱表面的车削、锤子L、还要求在圆柱面上铣沟槽，这些加工都要求在同一台数控机床上完成。这样就能大大提高生产率。因此，对于数控复合机床，百先需要增加可以用于进行复合加工功能的控制系统，比如铣床需要增加螺锥线功能、螺旋线功能、3维圆弧功能、刀具中心点控制等，另外，刀具补偿功能也需要既有车加工又有铣加工的功能。除此以外，这种机床还经常需要高速加工。为了通过PC或数控系统本身对多台机床进行集中监控和管理，系统需要通过网络进行通信。以便传递程序，监控加工状态。除此以外，网络功能还可以传送维修数据，对系统进行远程控制、操作和诊断；传送CAD／CAM数据。CNC具有现场通信网络功能，就可以在CNC与伺服装置之间，CNC与I／o控制之间传递控制、监控和诊断数据。目前主要采用以太网以及现场总线。随着技术的发展，应用无线技术也已经出现。无线技术可以使信息到达几乎是任何地方。
6、高可靠性和安全性功能
CNC系统与数控机床一起，工作在底层车间，经受恶劣的环境，如：温度，湿度，振动，油雾，粉尘的影响，同时又要求连续工作；因此对可靠性要求特别高，除了可靠性设计、制造工艺等措施外，现代数控系统的可靠性主要采取以下措施：①采用光纤，减少电缆连接，比如FANUC的数控系统通过光纤连接CNC和伺服放大器，以串行高速的方式从CNC到多个伺服放大器传递大量的数据。②采用纠错码（ECC：EnorCorrectingCODe）传送数据，随着软件高速处理大量数据，也要求对微处理器、存储器和LSI的处理速度大大提高。由于这些安装在CNC的印刷板上的高速电子元器件进行高速读、写和传递数据时，由IC驱动的信号波形变为滞后，在这样的状况下，不采用模拟电路处理的方法时，导致不能正确地传递数字信号。另外，在最新电子元件低压供电时，降低了电路低抗噪音的运行范围。为此，CNC电路将采取更先进的纠错码传递数据。ECC是一种领前的高可靠性技术，通过把ECC加到数据上以传送各种不同型式的数据，使系统更可靠。②采用双检安全（DualCheckSa缸y）措施。“双检安全”与欧洲安全标准（EN954—1）一致。它的原理是在CNC内嵌人多个处理器冗余地监控伺服电机和主轴电机以及与安全相关的I／0信号并使用急停与相关的I／0电路使系统安全地运行和停止。
CNC控制器的开放：
当出现NC机床以后，制造厂家就希望能打开NC系统这个黑盒子，部分或全部地代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进NC系统，同时也希望它具有图形交互、诊断等功能。这就需要商用的数控系统具有友好的人机界面和提供给用户的开发平台。要求NC控制器透明以使机床制造商和最终用户可以自由地执行自己的思想。于是产生了开放结构的数控系统。
IEEE“开放系统技术委员会”定义“开放结构”为：“开放系统所执行的应用可以运行在多家制造者不同的平台；并可以与其他系统的应用具有互操作性，且呈现与用户交互协同（1EEElo03.0）。”也可以用下列的性能指标评估控制器的开放性。比如应用模块为AM：①移植性：在保持应用模块（AM）的功能下，不需任何变化就可以应用到不同的平台。②扩展性：不同的AM能运行在一个平台而不出现冲突。③互操作性：AM在一起工作时表现为相互协同，可以根据定义相互交换数据。④缩放性：按照用户的需要，AM的功能、性能和硬件的规模可以伸缩。
开放结构的控制器（oAC）使控制器销售商、机床制造商和最终用户可以从柔性和敏捷生产中获得较大利益。其主要目标是在标准化环境下采用开放的接口使操作方便，成本降低和柔性增加。这样的系统能力被广泛接受。软件可以重复使用，用户可以按照给定的配置设计他们的控制器。
控制系统的开放体系结构由于考虑到对实时和可靠性要求很严格，因此是高度复杂的系统。其特点是基于PC，相互链接的关键结构为系统组件和接口，系统组件由软件模块和硬件模块所组成。在开放系统中，各个组件和接口还可以在制造过程中实现增加智能的优点。对于控制的复杂性，这些系统的硬件和软件是基本的工具。控制的接口可以分成两组：内部和外部的接口。①外部接口：这些接口连接系统和监控单元以及子单元、用户。它们可以分为编程接口和通信接口。NC与PI‘C编程接口采用国家或国际标准，如RS一274、DIN66025、或IEC6l131—3。通讯接口也强烈地受标准的影响。现场总线系统，如SERCOS，P凹肋us或DeviceNet用作驱动和I／O的接口。I，AN（局网LocalAreaNetwork）网络主要基于以太网和TCP／IP与监控系统连系的接口。②内部接口：用于组件间的互相作用和数据交换，以形成控制系统的核心。在这方面，一个重要的性能是支持实时机构。为了得到可重构和白适应的控制，控制系统的内部结构基于平台的概念。由于软件组件中无法知道专用硬件的详情，因而主要的目标是建立一个可定义的但是在软件组件间进行柔性的通讯方法。应用编程接口（APl）保证了这些需要。控制系统的全部功能被分为几个包，模块化的软件组件通过被定义的API互相作用。
根据1999年美国机器人工业论坛的资料，当年美国机器人全部装机的系统是机器人本身价值的3—5倍，也就是如果有lo亿美元机器人的市场，等于增加20到40亿美元的附加值，如果其中25％归因于软件集成的原因引起的，再认为如果通过标准化的开发和应用，采用开放体系结构的控制器使其中降低50％；那么在采用开放控制器后，每年潜在的价值就可以节省2亿5千万到5亿美元。
目前，开放的数控系统结构主要有3种形式：①基于PC的CNC系统，这种系统以PC机为平台，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电机的运动。这类系统有时也称为SoftNC，这样的系统容易做到全方位开放。②PC嵌入式：这种系统的基本结构为：CNC十PC主板，即把一块CNC板插入传统的PC机器中，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制，或且CNC作为数控功能运行，而PC板作为用户的人机接口平台。③PC十CNC：目前主流NC系统生产厂家认为NC系统最主要的性能是可靠性，像PC机存在的死机现象是不允许的。而系统功能首先追求的仍然是高精高速的加工。加上这些厂家长期已经生产大量的NC系统；体系结构的变化会对他们原系统的维修服务和可靠性产生不良的影响。因此不把开放结构作为主要的产品，仍然大量生产原结构的NC系统。为了增加开放性，主流NC系统生产厂家往往在不变化原系统基本结构的基础上增加一块PC板，提供键盘使用户能把PC和CNC在一起，大大提高了人机界面的功能，比较典型的如FANUC的150i／160i／180i／210j系统。有些厂家也把这种装置称为融合系统（fusionsystem）。由于它工作可靠，界面开放，越来越受到机床制造商的欢迎。

❹ 数控车床半径补偿是怎么回事，我很不明白，谁帮我讲一讲呀，

数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，因而为了加工所需的零件轮廓，在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。如图3-25所示。这种根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。在图中，实线为所需加工的零件轮廓，虚线为刀具中心轨迹。根据ISO标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹(零件轮廓)前进方向的右边时，称为右刀补，用G42指令实现；反之称为左刀补，用G41指令实现。
（一）刀具半径补偿的过程 刀具半径补偿的过程分三步。 1．刀补建立 刀具从起点接近工件，在编程轨迹基础上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏离一个偏置量的距离。不能进行零件的加工。 2．刀补进行 刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离

❺ CNC系统由哪几部分组成各有什么作用

1．计算机数控系统的组成

计算机数控系统（Computer Numerical Control）简称CNC系统，它由零件加工程序，输入输出设备，CNC装置，可编程序控制器，主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。

CNC系统的核心是CNC装置。因为采用了计算机，使过去许多难以实现的功能通过软件来实现，使CNC装置的性能和可靠性不断提高，成本不断下降，具有优越的性能价格比。
2．计算机数控系统的工作过程

（１）CNC装置的组成

CNC装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。软件包括管理软件和控制软件两大类。管理软件由输入程序、I/O处理程序、显示程序和诊断程序等组成。控制软件由译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成，

CNC装置的硬件结构 微处理器（CPU）负责运算及对整个系统进行控制和管理。可编程只读存储器（EPROM）和随机存储器（ROM）用于储存系统软件和零件加工程序以及运算的中间结果等。输入输出接口供系统与外部进行信息交换。MDI/CRT接口完成手动数据输入并将信息显示在CRT上。位置控制部分是CNC装置的重要组成部分，它通过速度控制单元，驱使进给电机输出功率和扭矩，实现进给运动。

（2）CNC装置的工作过程

CNC装置的工作是在硬件的支持下执行软件的全过程，机床的逻辑功能信息是在CNC装置中经译码处理后，在机床逻辑控制软件的控制下，通过一些顺序执行电器送往机床强电部分，去执行机床的强电功能。零件加工程序的坐标控制信息经译码后，通过轨迹计算和速度计算传送给插补工作寄存器，由插补产生的运动指令提供给伺服电动机，去控制机床坐标轴的运动。

3．CNC装置可执行的功能

CNC装置中使用了计算机，用存放在存储器中的软件来实现部分或全部数控功能，这就为丰富数控功能创造条件，也有利于数控机床进入FMS和CIMS。

CNC装置的功能一般包括基本功能和选择功能。基本功能是CNC系统必备的数控功能，选择功能是供用户根据机床特点和工作途径进行选择的功能。

（１）基本功能

①控制功能

控制功能主要反映了CNC系统能够同时控制的轴数（即联动轴数）。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。如数控车床一般为两个联动轴（X轴和Z轴），数控铣床和加工中心一般需要三个或三个以上的控制轴。控制轴数越多， CNC系统就越复杂。

②准备功能

准备功能（G功能）是指定机床动作方式的功能，由指令G和它后面的两位数字表示。ISO标准中，G代码有100种，从G00～G99，主要有基本移动（G00，G01，G02，G03），程序暂停（G04）等。

③插补功能

插补功能指CNC装置可以实现插补加工线型的能力，如直线插补、圆弧插补和其它一些线型的插补，甚至多次曲线和多坐标插补的能力。

④进给功能

进给功能包括切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率等。它反映了刀具的进给速度，一般用F代码后的数字直接指定各轴的进给速度，如F200表示进给速度为200mm/min。最大进给速度反映了CNC系统运算速度的大小，最新型的CNC系统允许采用100m/s的速度进行加工。

⑤刀具功能

刀具功能用来选择刀具，用T代码和它后面的2位或4位数字表示。

⑥主轴功能

主轴功能是指定主轴速度的功能，用S代码指定。主轴的转向用M03（正向）和M04（反向）指定。

⑦辅助功能

辅助功能也称M功能。用来规定主轴的启停和转向，冷却液的接通和断开，刀具的更换，工件的夹紧和松开等。

⑧字符显示功能

CNC系统可通过软件和接口在CRT显示器上实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。

⑨自诊断功能

CNC系统有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。在故障出现后可迅速查明故障的类型和部位，减少因故障引起的停机时间。

⑩补偿功能及固定循环功能

CNC系统具备补偿功能，对加工过程中由于刀具磨损或更换而造成的误差，以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差等予以补偿。CNC系统的存储器中存放着刀具长度或半径的相应补偿量，加工时按补偿量重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的零件。

固定循环功能指CNC装置为常见的加工工艺所编制的，可以多次循环加工的功能。用数控机床加工零件时，一些典型的加工工序，如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削等，所完成的动作循环十分典型，将这些典型动作预先编好程序并存在存储器中，用G代码进行指定。固定循环中的G代码所指定的动作程序，要比一般G代码所指定的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。

（２）选择功能

①图形显示功能

CNC装置可配置9英寸单色或14英寸彩色CRT，通过软件和接口实现字符和图形显示。可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话界面、零件图形、动态刀具轨迹等。

②通信功能

CNC系统通常具备RS-232C接口，有的还备有DNC接口，设有缓冲存储器，可以按文本格式输入，也可按二进制格式输入，进行高速传输。有些CNC系统还能进入工厂通信网络，以适应FMS和CIMS的要求。

③人机对话编程功能

有些数控系统带有人机对话编程功能，它不但有助于编制复杂零件的加工程序，而且可以方便编程。如图形编程，只要输入图样上简单的表示几何尺寸的命令，就能自动生成加工程序；对话式编程可根据引导图和说明进行编程，并具有工序、刀具、切削条件等自动选择的智能功能；用户宏编程也可以使初步受过CNC训练的人能很快地进行编程。

❻ 数控加工中心所需控制的运动和辅助功能

输入输出设备：主要实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印。

数控装置：接收来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值的计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。（多坐标控制，插补功能，程序输入、编辑和修改功能、故障自诊断功能、补偿功能、信息转换功能、多种加工方式选择、辅助功能、显示功能、通信和联网功能）

1.3什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？

点位控制数控机床点位控制是指道具从某一位置移到下一个位置的过程中，不考虑其运动轨迹，只要求道具能最终准确达到目标位置。

直线控制数控机床这类数控机床不仅要保证点与点之间的准确定位，而且要控制两相关点之间的位移速度和路线。

轮廓控制数控机床这类机床的数控装置能够同时控制两轴或两个以上的轴，对未知和速度进行严格的不间断控制。

区别：点位控制不考虑运动轨迹，直线控制要求保证两点之间的精确定位，轮廓控制对于位置和速度有严格的要求。

1.4数控机床有哪些特点？

加工零件的适应性强，灵活性好；加工精度高，产品质量稳定；生产率高；减少工人劳动强度；生产管理水平高

1.5按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？

开环控制的数控机床受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度的影响，速度和精度都较低。结构简单、成本较低、调试维修方便

闭环控制的数控机床定位精度高、速度调节快，工作台惯量大所以系统设计和调整存在困难，系统稳定性受到不利影响

半闭环控制的数控机床控制精度没有闭环高，但机床工作的稳定性却有毒大惯量工作台被排除在控制环外而提高，调试方便

2.1 什么是控制编程？手工编程的内容有哪些？

从零件图样到制成控制介质的全部过程。

分析零件图样，确定加工工艺过程，数值计算，编写零件加工程序，制作控制介质，程序校验，试切削2.2 数控编程有哪几种方法？各有何特点？

手工编程对于几何形状较为简单的零件，数值计算较简单，程序段不错，采用手工编彻骨较容易完成，而且经济、及时。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线或曲面的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的可能增大，效率低，有时甚至无法编出程序。

❼ 车床数控系统有哪些基本功能

基本功能是数控系统的必备功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。
CNC装置的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能指令代码上。
主轴功能：除对车床进行无级调速外，还具有同步进给控制、恒线速度控制及主轴最高转速控制等功能。
多坐标控制功能：控制系统可以控制坐标轴的数目，指的是数控系统最多可以控制多少个坐标轴，其中包括平动轴和回转轴。
自动返回参考点功能：该系统规定有刀具从当前位置快速返回至参考点位置的功能，其指令为G28。该功能既适用于单坐标轴返回，又适用于X和Z两个坐标轴同时返回。
螺纹车削功能：该功能可控制完成各种等螺距（米制或英制）螺纹的加工，如圆柱（右、左旋）、圆锥及端面螺纹等。
固定循环功能：固定循环中的G代码指令的动作程序要比一般的G代码所指令的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。
插补功能：CNC装置是通过软件进行插补计算，连续控制时实时性很强，计算速度很难满足数控车床对进给速度和分辨率的要求。因此实际的CNC装置插补功能被分为粗插补和精插补。 进行轮廓加工的零件的形状，大部分是由直线和圆弧构成，有的是由更复杂的曲线构成，因此有直线插补、圆弧插补、抛物线插补、极坐标插补、螺旋线插补、样条曲线插补等。
辅助功能：是数控加工中不可缺少的辅助操作，用地址M和它后续的数字表示。在ISO标准中，可有M00~M99共100种。辅助功能用来规定主轴的起、停，冷却液的开、关等。
刀具功能：刀具功能是用来选择刀具，用地址T和它后续的数值表示。刀具功能一般和辅助功能一起使用。
补偿功能：加工过程中由于刀具磨损或更换刀具，以及机械传动中的丝杠螺距误差和反向间隙，将使实际加工出的零件尺寸与程序规定的尺寸不一致，造成加工误差。因此数控车床CNC装置设计了补偿功能，它可以把刀具磨损、刀具半径的补偿量、丝杠的螺距误差和反向间隙误差的补偿量输入到CNC装置的存储器，按补偿量重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的零件。
字符显示功能：CNC装置可以配置单色或彩色CRT，通过软件和接口实现字符和图形显示。可以显示加工程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、零件图形、动态刀具运动轨迹等。
自诊断功能：CNC装置中设置了各种诊断程序，可以防止故障的发生或扩大。在故障出现后可迅速查明故障类型及部位，减少因故障而造成的停机时间。
通信功能：通常具有RS232C接口，有的还备有DNC接口。现在部分数控车床还具有网卡，可以接入因特网。

❽ CNC加工中心里的刀具补偿是什么意思 有什么作用 能不能用告诉我下

刀具补偿分长度补偿与半径补偿，长度补偿是控制加工过程中刀具长度产生的磨损影响Z向尺寸，半径补偿是控制刀具加工过程中刀径磨损后影响XY向的尺寸。在程序中必须要有G43及G41(G42)才能起作用。做模具由于程序是一次性的一般都不用这些参数，只有在做产品时程序要多次使用多次使用固定的几把刀才会用到刀具补偿。

❾ cnc刀具补偿

补偿：
刀具补偿是补偿实际加工中所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时用的基准刀具之间的差值。这个差值的存在
,
会导致实际加工出来的零件不符合图纸尺寸的要求。如果数控系统不具备刀具补偿功能或不使用该功能编程
,
则只能按刀心轨迹进行编程
,
即在编程时给出刀具的中心轨迹
,
计算相当复杂
,
尤其是刀具磨损、重磨或换新刀时
,
必须重新计算刀心轨迹修改程序
,
这样既繁琐
,
又不能够保证加工精度.
而将刀具补偿功能应用于数控编程时
,
则只需按工件轮廓进行
,
数控系统会自动计算刀心轨迹并进行补偿。另外
,
将此项补偿功能应用于没有更换刀具的情况时
,
如果刀具的半径和长度发生变动
,
把变动量作为加工余量进行技术处理
,
同样可以起到简化手工编程程序、提高数控加工效率的作用.
下面以fanuc数控系统为例详细阐述刀具补偿功能在数控编程中的应用。
刀具半径补偿
刀具半径补偿功能
铣削刀具的基准点和刀位点都在刀具的中心线上,
实际加工生成的零件轮廓是由刀刃的切削点形成的。
以端铣刀为例
,
刀位点位于刀具底部中心
,
切削点位于刀具的外圆
,
两者相差一个刀具半径值。
为了加工出符合要求的零件轮廓
,
其加工程序要么偏离零件轮廓一个刀具半径值来编程
,
要么按零件轮廓编程
,
而让数控系统自动偏离零件轮廓一个刀具半径值
,
就是刀具半径补偿.
刀具所偏移的这段距离称为偏置。数控系统使用刀具半径补偿功能
,
可以自动计算出偏置后的刀具轨迹,
这样既能简化编程程序
,
又能够很容易地调整加工轮廓的尺寸.
刀具半径补偿指令
g17
指令后的刀具半径补偿
,
补偿偏置量在
xy平面上;
g18
指令后的刀具半径补偿
,
补偿偏置量在
xz平面上;
g19
指令后的刀具半径补偿
,
补偿偏置量在yz平面上.
刀具半径补偿平面与偏置平面相同。

❿ 数控机床中数控装置的作用是什么

数控装置
数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。