項目1數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

1、 數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控原理與系統(tǒng) 2015.3.2本課程為考查課目錄目錄 數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 數(shù)控系統(tǒng)的插補原理與數(shù)據(jù)處理數(shù)控系統(tǒng)的插補原理與數(shù)據(jù)處理 計算機數(shù)控裝置計算機數(shù)控裝置 數(shù)控機床常用檢測裝置數(shù)控機床常用檢測裝置 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)數(shù)控機床的伺服系統(tǒng) PLCPLC在數(shù)控機床中的應用在數(shù)控機床中的應用 2 2課時課時6 6課時課時6 6課時課時8 8課時課時6 6課時課時6 6課時課時 1.11.1數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理1.1.11.1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生背景數(shù)控機床的產(chǎn)生背景汽車、發(fā)電機、家電等行業(yè)：批量定型產(chǎn)品的生產(chǎn)采用了自動機床、組合機床和專用

2、自動生產(chǎn)線，實行自動流水作業(yè)。造船、航天、機床、重型機械以及軍工行業(yè)：品種多，加工批量小，改型頻繁，零件的形狀復雜且精度要求高，普通機床自動化程度低，生產(chǎn)效率和加工精度都難以提高，尤其是一些復雜曲向，甚至無法加工。1.1.21.1.2數(shù)控的概念和發(fā)展數(shù)控的概念和發(fā)展（1）GB/T 8129-1997機床數(shù)字控制術(shù)語 數(shù)字控制（NC Numerical Control）：用數(shù)值數(shù)據(jù)的控制裝置，在運行過程中不斷地引入數(shù)值數(shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制。（2）數(shù)控機床（ NC machine tools）：若機床的操作命令以數(shù)值數(shù)據(jù)的形式描述，工作過程按照規(guī)定的程序自動地進行，這種機床稱為數(shù)控

3、機床。（3）數(shù)控系統(tǒng)：在數(shù)控機床行業(yè)中，數(shù)控系統(tǒng)是指計算機數(shù)字控制裝置、可編程序控制器、進給驅(qū)動與主軸驅(qū)動裝置等相關(guān)設(shè)備的總稱。有時則僅指其中的計算機數(shù)字控制裝置。為區(qū)別起見將其中的計算機數(shù)字控制裝置稱為數(shù)控裝置。1.計算機數(shù)控的概念 數(shù)控系統(tǒng)近五十年來經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展，只是數(shù)控系統(tǒng)近五十年來經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低，發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低，價格極為昂貴，應用很不方便等極為關(guān)鍵的問題。價格極為昂貴，應用很不方便等極為關(guān)鍵的問題。 1946年世界上誕生了第一臺電子計算機。 1952年在美國誕生了第一臺

4、數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)的機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。2.計算機數(shù)控的發(fā)展我國數(shù)控機床的發(fā)展我國數(shù)控機床的發(fā)展第一階段：1958-1979 起步第二階段：1979-1989 進口第三階段：1989-至今 快速發(fā)展 1958年在我國研制出第一臺數(shù)控機床。 數(shù)控系統(tǒng)是機電一體化設(shè)備，由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、機床本體組成。計算機數(shù)控系統(tǒng)組成框圖1.1.3組成及工作原理組成及工作原理1.數(shù)控系統(tǒng)的組成（1）輸入輸出裝置）輸入輸出裝置 人與機床建立聯(lián)系的主要途徑，是進行人機信息交流和對話的交互設(shè)備。 輸入裝置的作用：將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應的電信號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)

5、。 常用的輸入裝置：鍵盤、磁盤驅(qū)動器、光電閱讀機、計算機通信接口等。其相應的載體為磁盤、穿孔紙帶等。 常見的輸出裝置：顯示器。液晶顯示器MDI鍵盤“急停”按鈕功能鍵機床控制面板(MCP)機床控制面板MCP（2）數(shù)控裝置）數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，數(shù)控機床的所有控制功能都由它來控制實現(xiàn)。 數(shù)控裝置的作用：接收由加工程序、控制面板、反饋系統(tǒng)等送來的信息，經(jīng)處理和分配后，向各驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出位置、速度等指令，驅(qū)動相應對象執(zhí)行規(guī)定命令。在執(zhí)行過程中，驅(qū)動、檢測等機構(gòu)的有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。（3）伺服驅(qū)動系統(tǒng)）伺服驅(qū)動系統(tǒng) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)是執(zhí)行數(shù)控裝置所發(fā)指令的驅(qū)動機構(gòu)，

6、是數(shù)控系統(tǒng)與機床主體的聯(lián)系紐帶。 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的作用：將從數(shù)控裝置輸出的微弱電信號，經(jīng)功率放大器等電子器件，放大為較強的電信號，然后將上述數(shù)字量信息轉(zhuǎn)換成模擬量信息，從而驅(qū)動執(zhí)行電動機帶動機床運動部件按給定的速度和位置進行運動。（4）反饋系統(tǒng)）反饋系統(tǒng) 反饋系統(tǒng)的作用：將機床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號并反饋到數(shù)控裝置中，使數(shù)控裝置判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應指令糾正所產(chǎn)生的誤差。（5）輔助控制裝置）輔助控制裝置 輔助控制裝置的作用：接收CNC單元輸出的主運動換向、變速、起停、刀具的選擇和交換，以及其他輔助裝置動作等指令信號，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判別、運

7、算和功率放大后直接驅(qū)動相應的電器，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。 機床上的限位開關(guān)等開關(guān)信號經(jīng)輔助控制裝置處理后送CNC單元進行處理。 可編程序控制器（PLC）具有響應快，性能可靠，易于使用、編程和修改，并可直接驅(qū)動機床電器，現(xiàn)已廣泛作為數(shù)控機床的輔助控制裝置。 PLC主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作，沒有軌跡上的具體要求。 它接受CNC裝置的控制代碼M(輔助功能)、S(主軸轉(zhuǎn)速)、T(選刀、換刀)等順序動作信息，對其進行譯碼，轉(zhuǎn)換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關(guān)動作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開、關(guān)等一些輔助動作； 它還接受機床操作面板的指令

8、，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一部分指令送往CNC裝置，用于加工過程的控制。 機床本體即數(shù)控機床的機械部件，包括： 主運動部件； 給進運動執(zhí)行部件（工作臺、拖板及其傳動部件）； 支承部件（床身立柱等）。 輔助裝置： 具有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能的裝置。 加工中心類的數(shù)控機床還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件。 數(shù)控機床機械部件的組成與普通機床相似，但是由于數(shù)控機床的高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工要求，其機械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。因此，近年來來設(shè)計數(shù)控機床時采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施。（6）機床本體）機床本體2.數(shù)控系統(tǒng)的

9、工作原理1）數(shù)字控制（）數(shù)字控制（Numerical Control）是一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字）是一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號對控制對象加以控制的一種方法。化信號對控制對象加以控制的一種方法。 2）數(shù)字控制系統(tǒng)中的控制信息是數(shù)字量，模擬控制系統(tǒng)中的控制信息）數(shù)字控制系統(tǒng)中的控制信息是數(shù)字量，模擬控制系統(tǒng)中的控制信息是模擬量。是模擬量。 3）數(shù)字控制特點：）數(shù)字控制特點： 1、可用不同的字長表示不同精度的信息，信息表達準確。、可用不同的字長表示不同精度的信息，信息表達準確。 2、可進行邏輯運算和數(shù)字運算，也可以進行復雜的信息處理。、可進行邏輯運算和數(shù)字運算，也可以進行復雜的信息處理。 3

10、、可用軟件來改變信息處理的方式或過程，具有很大的、可用軟件來改變信息處理的方式或過程，具有很大的“柔性柔性”。 信息和指令的基本內(nèi)容：各坐標軸的進給速度、進給方向、進給位移量，以及各狀態(tài)控制的I/O信號等。加工程序的生成方法：（1）手工編程（2）CAD/CAM（3）人機對話程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)中的方法：（1）鍵盤輸入方式MDI（2）穿孔紙帶（3）軟盤驅(qū)動器（4）通信接口1.21.2數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 1）金屬切削類機床。 如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床等。1.2.11.2.1按工藝用途分類按工藝用途分類2）金屬成型類機床。 如數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控回

11、轉(zhuǎn)頭壓力機等。3）數(shù)控特種加工機床。 如數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光切割機床等。4）其他類型的數(shù)控機床。 如火焰切割機、數(shù)控三坐標測量機等。 1） 點位控制系統(tǒng)點位控制系統(tǒng) 刀具從一個坐標點移動到另一坐標刀具從一個坐標點移動到另一坐標點，過程中點，過程中不進行切削不進行切削。 2） 點位直線控制系統(tǒng)點位直線控制系統(tǒng) 實現(xiàn)平行坐標軸的直線加工或沿實現(xiàn)平行坐標軸的直線加工或沿與坐標軸成與坐標軸成45斜線進行直線切削，斜線進行直線切削，但但不能沿任意斜率不能沿任意斜率的直線加工。的直線加工。 3） 輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制數(shù)控系統(tǒng) 控制整個加工過程控制整個加工過程每一點的速度每一點的

12、速度與位移量與位移量，將零件加工成一定的輪，將零件加工成一定的輪廓形狀。廓形狀。1.2.21.2.2按運動方式分類按運動方式分類1）開環(huán)控制系統(tǒng)）開環(huán)控制系統(tǒng)2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)1.2.31.2.3按控制方式分類按控制方式分類3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)）半閉環(huán)控制系統(tǒng) 1）經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)）經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)2）普及型數(shù)控系統(tǒng)又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)）普及型數(shù)控系統(tǒng)又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)3）高檔型數(shù)控系統(tǒng)）高檔型數(shù)控系統(tǒng)（1）分辨率和進給速度）分辨率和進給速度 分辨率分辨率 : 高高 0.5m 中中 1 m 低低 10 m 進給速度進給速度 : 高高 大于大于30m/min

13、中中 1530m/min 低低 815m/min （2）伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng) ： 高高 閉環(huán)半閉環(huán)、交流伺服電機閉環(huán)半閉環(huán)、交流伺服電機 中中 閉環(huán)半閉環(huán)、交流伺服電機閉環(huán)半閉環(huán)、交流伺服電機 低低 開環(huán)、步進電機開環(huán)、步進電機1.2.41.2.4按數(shù)控機床的功能水平分類按數(shù)控機床的功能水平分類1.3微機數(shù)控系統(tǒng)微機數(shù)控系統(tǒng)按使用的微機及機構(gòu)可分為：按使用的微機及機構(gòu)可分為： 單微處理機單微處理機 多微處理機多微處理機按電路板的結(jié)構(gòu)特點可分為：按電路板的結(jié)構(gòu)特點可分為： 大板結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu) 模塊化結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)按總體安裝結(jié)構(gòu)可分為：按總體安裝結(jié)構(gòu)可分為： 整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu) 分體式結(jié)構(gòu)分體式結(jié)構(gòu)1

14、.3.1微機數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成微機數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成（1）單微處理機結(jié)構(gòu)）單微處理機結(jié)構(gòu)整個整個CNC裝置只有一個裝置只有一個CPU，它集中控制和管理整個系統(tǒng)，它集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種NC功能。功能。主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中只有一個主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中只有一個CPU(稱為主稱為主CPU)對系統(tǒng)的資對系統(tǒng)的資源有控制和使用權(quán)，其它帶源有控制和使用權(quán)，其它帶CPU的功能部件，只能接受主的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請求信息以獲得所發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。即它是處于以從屬地位的，故稱

15、之為主從結(jié)構(gòu)。需的數(shù)據(jù)。即它是處于以從屬地位的，故稱之為主從結(jié)構(gòu)。1.單微處理機結(jié)構(gòu)和多微處理機結(jié)構(gòu)單微處理機結(jié)構(gòu)和多微處理機結(jié)構(gòu)（2）多微處理機結(jié)構(gòu)）多微處理機結(jié)構(gòu) 在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理機，在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理機，CPU之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過總線仲裁器（由硬件和軟件組成）來解決總線爭總線仲裁器（由硬件和軟件組成）來解決總線爭用問題，通過公共存儲器來進行信息交換。用問題，通過公共存儲器來進行信息交換。 特點：特點： 能實現(xiàn)真正意義上的并行處理，處理速度快，能實現(xiàn)真正意義上的并行處理，處理速度快，可以實

16、現(xiàn)較復雜的系統(tǒng)功能?？梢詫崿F(xiàn)較復雜的系統(tǒng)功能。 容錯能力強，在某模塊出了故障后，通過系統(tǒng)容錯能力強，在某模塊出了故障后，通過系統(tǒng)重組仍可斷繼續(xù)工作。重組仍可斷繼續(xù)工作。 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式： 共享總線結(jié)構(gòu)型、共享存儲器結(jié)構(gòu)型。共享總線結(jié)構(gòu)型、共享存儲器結(jié)構(gòu)型。共享存儲器結(jié)構(gòu)共享存儲器結(jié)構(gòu)顯示CPU鍵盤中央CPU插補CPU串口和收發(fā)器CTRC并 行 接 口反饋脈沖處理EPROMEPROMRAM/EPROM512 RAMRAM 512 字符發(fā)生器CRT模擬量輸出機床接口反饋信號收發(fā)器X Y Z C W結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征：o 面向公共存儲器來設(shè)計的，即采用多端口來實面向公共存儲器來設(shè)計的，即采用多端口

17、來實現(xiàn)各主模塊之間的互連和通訊，現(xiàn)各主模塊之間的互連和通訊，o 采用多端口控制邏輯來解決多個模塊同時訪問采用多端口控制邏輯來解決多個模塊同時訪問多端口存儲器沖突的矛盾。多端口存儲器沖突的矛盾。 由于多端口存儲器設(shè)計較復雜，而且對兩個由于多端口存儲器設(shè)計較復雜，而且對兩個以上的主模塊，會因爭用存儲器可能造成存儲器以上的主模塊，會因爭用存儲器可能造成存儲器傳輸信息的阻塞，所以這種結(jié)構(gòu)一般采用雙端口傳輸信息的阻塞，所以這種結(jié)構(gòu)一般采用雙端口存儲器（雙端口存儲器（雙端口RAM）。）。FANUC BUS操作面板圖形顯示模塊(CPU)通訊模塊(CPU)自動編程模塊(CPU)主存儲器模塊插補模塊(CPU)P

18、LC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊CRT/MDII/O單元伺服驅(qū)動單元主軸單元FANUC 15系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)共享總線型結(jié)構(gòu)共享總線型結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征： 功能模塊分為帶有功能模塊分為帶有CPU或或DMA的主模塊和的主模塊和從模塊（從模塊（RAM/ROM，I/O模塊）；模塊）； 以系統(tǒng)總線為中心，所有的主、從模塊都以系統(tǒng)總線為中心，所有的主、從模塊都插在嚴格定義的標準系統(tǒng)總線上；插在嚴格定義的標準系統(tǒng)總線上； 采用總線仲裁機構(gòu)采用總線仲裁機構(gòu)(電路電路)來裁定多個模塊同來裁定多個模塊同時請求使用系統(tǒng)總線的競爭問題。時請求使用系統(tǒng)總線的競爭問題。（1 1）大板式結(jié)

19、構(gòu)）大板式結(jié)構(gòu) CNC CNC裝置由主電路板、圖形控制板、裝置由主電路板、圖形控制板、PLCPLC板、位置板、位置控制板、電源單元組成。其它功能板為插在主電路大控制板、電源單元組成。其它功能板為插在主電路大印刷板插槽內(nèi)。印刷板插槽內(nèi)。2.大板式結(jié)構(gòu)與功能模塊式結(jié)構(gòu)大板式結(jié)構(gòu)與功能模塊式結(jié)構(gòu)（2 2）功能模塊式結(jié)構(gòu)）功能模塊式結(jié)構(gòu) 將將CPUCPU、存儲器、輸入輸出控制、位置檢測、存儲器、輸入輸出控制、位置檢測、顯示部件等分別做成插件板（硬件模塊），相應的顯示部件等分別做成插件板（硬件模塊），相應的軟件也是模塊結(jié)構(gòu)，固化在硬件模塊中，軟硬件模軟件也是模塊結(jié)構(gòu)，固化在硬件模塊中，軟硬件模塊形成一個

20、功能模塊。將各功能模塊連接控制單元塊形成一個功能模塊。將各功能模塊連接控制單元母板構(gòu)成母板構(gòu)成CNCCNC裝置。裝置。（1 1）整體式結(jié)構(gòu)）整體式結(jié)構(gòu) 把把CRTCRT和和MDIMDI面板、操作面板及功能模塊板組成的面板、操作面板及功能模塊板組成的電路板等安裝在同一機箱內(nèi)。電路板等安裝在同一機箱內(nèi)。3.整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)（2 2）分體式結(jié)構(gòu)）分體式結(jié)構(gòu) 把把CRTCRT和和MDIMDI面板、操作面板等做成一個部件，把面板、操作面板等做成一個部件，把功能模塊板組成的電路板安裝在一個機箱內(nèi)，兩者之功能模塊板組成的電路板安裝在一個機箱內(nèi)，兩者之間用導線或光纖連接。間用導線或

21、光纖連接。 CNC CNC系統(tǒng)軟件是具有實時性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件是具有實時性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)由該操作系統(tǒng)由CNCCNC管理軟件和管理軟件和CNCCNC控制軟件兩部分組成?？刂栖浖刹糠纸M成。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件控制軟件控制軟件零零件件程程序序管管理理顯顯示示處處理理輸輸入入輸輸出出管管理理機機床床輸輸入入輸輸出出位位置置控控制制故故障障診診斷斷處處理理插插補補運運算算主主軸軸控控制制編編譯譯處處理理刀刀具具補補償償.1.3.2微機數(shù)控系統(tǒng)的軟件組成微機數(shù)控系統(tǒng)的軟件組成1.輸入程序（1）輸入輸入到CNC裝置的有零件加工程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據(jù)。輸

22、入方式有光電閱讀機紙帶輸入、磁盤輸入、鍵盤輸入、磁帶輸入、開關(guān)量輸入和連接上一級計算機的CNC接口輸入。從CNC裝置的工作方式看，分為存儲工作方式輸入和NC工作方式輸入。（2）譯碼將輸入的數(shù)控加工程序翻譯成CNC裝置能識別的代碼形式，并按約定的格式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖器中。代碼識別是通過軟件將數(shù)控加工程序緩沖器中的內(nèi)碼讀出，并判斷該數(shù)據(jù)的屬性。 （3）數(shù)據(jù)處理一般包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理等。刀具半徑補償是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)化成刀具中心軌跡。速度計算式解決該加工數(shù)據(jù)段以什么樣的速度運動的問題。 2.插補運算及位置控制程序插補運算程序完成NC系統(tǒng)中插補器的功能，即實現(xiàn)坐標軸脈

23、沖分配功能。脈沖分配包括點位、直線及曲線三個方面。插補計算是實時性很強的程序，要盡可能減少該程序中的指令條數(shù)，即縮短進行一次插補運算的時間。有些系統(tǒng)采用粗插補和精插補相結(jié)合的方法。位置控制的主要任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算出的理論位置與實際反饋位置相比較，用差值去控制進給電機。3.速度控制程序速度指令以兩種方式給出：一種是以每分鐘進給量（或代碼）給出；另一種是以主軸每轉(zhuǎn)毫米數(shù)給出。速度控制可以用兩種方法實現(xiàn)：一種是用軟件方法，另一種用定時計數(shù)電路由外部時鐘計數(shù)運用中斷方法來實現(xiàn)。4.系統(tǒng)管理程序5.診斷程序1.控制功能 數(shù)控系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時控制（聯(lián)動）的軸數(shù)是其主要性能之一?？刂?/p>

24、軸有移動軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。通過軸的聯(lián)動可以完成輪廓軌跡的加工。2.準備功能 即G指令代碼，用來指定機床運動方式的功能。3.插補功能 數(shù)控系統(tǒng)是通過軟件插補來實現(xiàn)刀具運動軌跡控制的。數(shù)控系統(tǒng)的插補功能實際上分為粗插補和精插補，插補軟件每次插補一個小線段的數(shù)據(jù)為粗插補，伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補的結(jié)果將小線段分成單個脈沖的輸出稱為精插補。有的數(shù)控機床采用硬件進行精插補。1.3.3數(shù)控系統(tǒng)的功能數(shù)控系統(tǒng)的功能4.進給功能 采用F指令代碼直接指定數(shù)控機床加工的進給速度。切削進給速度 以每分鐘進給的毫米數(shù)指定刀具的進給速度。同步進給速度 以主軸每轉(zhuǎn)進給的毫米數(shù)規(guī)定的進給速度。進給倍率 操作面板上設(shè)置

25、了進給倍率開關(guān)，倍率可以在 0-200%之間變化，每擋間隔10%。5.主軸功能轉(zhuǎn)速的編碼方式。一般用S指令代碼指定，一般用地址符S后加兩位數(shù)字或四位數(shù)字表示，單位分別為r/min和mm/min。指定恒定線速度。主軸定向準停。6.輔助功能 用M指令代碼表示，用來指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切削液的開和關(guān)；刀庫的啟和停等，一般是開關(guān)量控制。7.刀具功能 用來選擇所需的刀具，刀具功能是以地址符T為首，后面跟兩位或四位數(shù)字，代表刀具的編號。8.補償功能 補償功能是通過輸入到數(shù)控系統(tǒng)存儲器的補償量，根據(jù)編程軌跡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工件。刀具的尺寸補償，如刀具長度補償、刀具半

26、徑補償和刀尖圓弧補償。絲杠的螺距誤差補償和反向間隙補償或熱變形補償。9.字符、圖像顯示功能 10.自診斷功能 11.通信功能 12.人機交互圖形編輯功能 廣泛地應用廣泛地應用微機資源微機資源 小型化小型化以滿足機電一體化的要求以滿足機電一體化的要求 改善改善人機接口人機接口，方便用戶使用，方便用戶使用 提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的成套性成套性 研究開發(fā)研究開發(fā)智能型智能型數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 根據(jù)市場需要，開發(fā)根據(jù)市場需要，開發(fā)適銷對路適銷對路的數(shù)控產(chǎn)品的數(shù)控產(chǎn)品 開發(fā)開發(fā)新新的數(shù)控的數(shù)控產(chǎn)品產(chǎn)品 1.3.4數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1.4數(shù)控系統(tǒng)與現(xiàn)代制造系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)與現(xiàn)代制造

27、系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）克服了傳統(tǒng)的剛性自動化生產(chǎn)線只能適用于大量生產(chǎn)的局限性，體現(xiàn)了對中小批量、多品種生產(chǎn)的適用性，提高了制造過程的柔性和質(zhì)量，提高了設(shè)備的利用率，縮短了生產(chǎn)周期，也提高了企業(yè)對市場需求變化的響應速度和競爭能力。 柔性相對于剛性而言，可表述為兩個方面： 1）系統(tǒng)適應外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量； 2）系統(tǒng)適應內(nèi)部變化的能力，用在有干擾情況下，系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量柔性。 根據(jù)“中華人民共和國國家軍用標準”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”的定義，F(xiàn)MS被定義為：

28、“柔性制造系柔性制造系統(tǒng)（統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，簡稱，簡稱FMS）是數(shù)）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整迅速進行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。” 美國制造工程師協(xié)會的計算機輔助系統(tǒng)和應用協(xié)會把柔性制造系統(tǒng)定義為：“使用計算機控制柔性工作站柔性工作站和集成物集成物料運儲裝置料運儲裝置來控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)?！盕MS的定義的定義 193

29、0年德國首先提出“模塊化構(gòu)造”的設(shè)計方法。 1977年日本開始研制柔性加工單元（FMC），明確地引進了模塊化構(gòu)造的概念：按不同功能制造模塊，其獨立性很強，模塊化的功能單元可獨立運轉(zhuǎn)，整個控制系統(tǒng)是由上述模塊組成的多級系統(tǒng)。 模塊化與成組技術(shù)、柔性生產(chǎn)技術(shù)、計算機輔助技術(shù)等現(xiàn)代制造技術(shù)之間的關(guān)系時相輔相成、互相支持的。 1.4.1柔性制造模塊（柔性制造模塊（FMM） 柔性制造模塊（Flexible Manufacturing Module）是一臺擴展了許多自動化功能（如托盤交換器、托盤庫或料庫、刀庫、上下料機械手等）的數(shù)控加工設(shè)備，是最小規(guī)模的柔性制造設(shè)備。 由單臺CNC機床配以工件自動裝卸裝置

30、組成。 可有多種不同形式的組合。如加工箱體零件的加工中心： 配以托盤交換器（APC）； 配以多托盤運載交換器（APM）組成； 配以工件托盤存放站，中間通過機器人傳遞、裝卸工件。 本身可獨立運行，但不具備工件、刀具的供應管理功能，沒有生產(chǎn)調(diào)度功能。 柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）包括1-2臺加工中心、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及物料運送存儲設(shè)備。 能完成整套工藝操作，并在毛坯和工具儲量保證的情況下獨立工作，并具有一定的生產(chǎn)調(diào)度能力，能適應加工多品種產(chǎn)品。 柔性最高，已進入普及應用階段。1.4.2柔性制造單元（柔性制造單元（FMC） 柔性制造系統(tǒng)（Flexible

31、 Manufacturing System）包括4臺或更多的數(shù)控加工設(shè)備、FMM或FMC，是規(guī)模更大的FMC或由FMC為子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)。 由集中的控制系統(tǒng)及物料系統(tǒng)連接起來，可在不停機情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。 是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的控制制造自動化系統(tǒng)。1.4.3柔性制造系統(tǒng)（柔性制造系統(tǒng)（FMS） 系統(tǒng)由計算機控制和管理，系統(tǒng)采用了NC控制為主的多臺加工設(shè)備和其他生產(chǎn)設(shè)備；系統(tǒng)中的加工設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備通過物料輸送裝置連接。FMS的基本組成的基本組成柔性具體體現(xiàn)在以下幾個方面：柔性具體體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、設(shè)備柔性、設(shè)備柔性 2、工藝柔性、工藝柔性 3、產(chǎn)品柔性、產(chǎn)品柔性 4、工序柔性、工序柔性 5、運行柔性、運行柔性 6、批量柔性、批量柔性 7、擴展柔性、擴展柔性 8、生產(chǎn)柔性、生產(chǎn)柔性