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　　概 述
　　数控装置是机床数控系统的核心，并对其在系统中的主要作用了解，由于它在整个系统中的重要性。
　　一、CNC 装置的组成
　　从自动控制的角度来看，CNC 系统是一种位置(轨迹)控制系统，其本质上是以多执行部件 ( 各运动轴 ) 的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。
　　从外部特征来看，CNC 系统是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。

　　图5-1 CNC系统硬件的层次结构
　　1 、CNC 系统硬件的层次结构
　　由计算机基本系统、设备支持层、设备层三部分组成。
　　2 、CNC 系统软件的功能结构
　　从本质特征来看，CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统。从功能特征来看，专用操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵魂。
　　其结构框图如图5-2 所示。

　　3 、CNC 硬件软件的作用和相互关系
　　硬件是基础，软件是灵魂
　　CNC 装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。
　　CNC 系统的硬件和软件构成了CNC 系统的系统平台，如图5-3 所示。

　　该平台有以下两方面的含义:
　　提供 CNC 系统基本配置的必备功能；
　　在平台上可以根据用户的要求进行功能设计和开发。
　　二、CNC 装置的优点
　　1、具有灵活性和通用性
　　CNC 装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。
　　CNC 装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。
　　2 、数控功能丰富
　　插补功能:二次曲线、样条曲线、空间曲面插补；
　　补偿功能:运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等
　　人机对话功能:加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口
　　编程功能:G 代码、篮图 编程、部分自动编程功能。
　　3 、可靠性高
　　CNC 装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用 VLSI (超大规模集成电路)本身就是可靠性的保证。
　　许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。
　　丰富的故障诊断及保护功能 ( 大多由软件实现 ) ，从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。
　　4 、使用维护方便
　　操作使用方便:用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。
　　编程方便:具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。
　　维护维修方便:部分日常维护工作自动进行 ( 润滑，关键部件的定期检查等 ) ，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。
　　5、易于实现机电一体化
　　数控系统控制柜的体积小(采用计算机，硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小)，使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。
　　三、CNC 装置的功能
　　CNC 装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。
　　基本功能—— 数控系统基本配置的功能，即必备功能；
　　选择功能—— 用户可根据实际要求选择的功能。
　　1、控制功能
　　—— CNC 能控制和能联动控制的进给轴数
　　CNC 的进给轴分类:
　　移动轴(X 、Y 、Z )和回转轴(A 、B 、C )；
　　基本轴和附加轴(U 、V 、W )。
　　联动控制轴数越多，CNC 系统就越复杂，编程也越困难。
　　2 、准备功能(G 功能)
　　—— 指令机床动作方式的功能。
　　3 、插补功能和固定循环功能
　　—— 插补功能是数控系统实现零件轮廓 ( 平面或空间 ) 加工轨迹运算的功能。
　　—— 固定循环功能是数控系统实现典型加工循环。(如:钻孔、攻丝、镗孔、深孔 钻削和 切螺纹等)的功能 .
　　4 、进给功能
　　—— 进给速度的控制功能。
　　进给速度 —— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为 mm/min 。
　　同步进给速度 —— 实现切削速度和进 给速度 的同步，单位为 mm/r 。
　　进给倍率(进给修调率) —— 人工实时修调预先给定的进给速度 。
　　5 、主轴功能
　　—— 数控系统的主轴的控制功能。
　　主轴转速 —— 主轴转速的控制功能，单位为 r/min 。
　　恒线速度控制 —— 刀具切削点的切削速度为恒速的控制功 能。
　　主轴定向控制 —— 主轴周 向定位于特定位置控制的功能 。
　　C 轴控制 —— 主轴周 向任意位置控制的功能。
　　主轴修调率 —— 人工实时修调预先设定的主轴转速 。
　　6 、 辅助功能(M 功能)
　　—— 用于指令机床辅助操作的功能。
　　7 、刀具管理功能
　　—— 实现对刀具几何尺寸和寿命的管理功能。
　　刀具几何尺寸(半径和长度)，供刀具补偿功能使用；
　　刀具寿命是指时间寿命，当刀具寿命到期时，CNC 系统将提示用户更换刀具；
　　CNC 系统都具有刀具号(T)管理功能，用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
　　8 、补偿功能
　　刀具半径和长度补偿功能:实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心轨迹的功能。
　　传动链误差:包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。
　　非线性误差补偿功能:对诸如热变形、静态弹性变形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用 AI 、专家系统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿。
　　9 、人机对话功能
　　在CNC 装置中这类功能有:
　　菜单结构操作界面；
　　零件加工程序的编辑环境；
　　系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。
　　10 、自诊断功能
　　—— CNC 自动实现故障预报和故障定位的功能。
　　开机自诊断；
　　在线自诊断；
　　离线自诊断；
　　远程通讯诊断。
　　11 、通讯功能
　　—— CNC 与外界进行信息和数据交换的功能
　　RS 232C 接口，可传送零件加工程序；
　　DNC 接口，可实现直接数控；
　　MAP(制造自动化协议) 模块；
　　网卡:适应 FMS 、CIMS 、IMS 等制造系统集成的要求。
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