一、計算機數控系統(tǒng)的組成及各部分的功能

對于數控機床，其控制內容主要有：

(1)功能控制： 自動讀入控制信息，使數控系統(tǒng)確立相應的工作狀態(tài)，從而控制機床發(fā)生相應的動作。如潤滑、冷卻液供給、主軸電機開啟與關停、調速，以及坐標軸功能控制等。

(2)位置控制： 控制刀具與工件相對運動的位置或軌跡�？窟M給伺服控制系統(tǒng)來實現，通過對各坐標軸控制，使刀具按給定曲線的方程運動，以加工出零件的空間曲線(或曲面)。

(3)信號處理： 對系統(tǒng)運行過程中所取得的狀態(tài)信號進行分析處理，并輸出相應結果。如：刀具到位信號，工作臺超程信號，以及其他檢測信號輸入處理。一旦系統(tǒng)得到這些信號，系統(tǒng)將發(fā)出相應動作，如工作臺超程保護器報警等。

針對機床控制功能的要求，計算機數控系統(tǒng)具有相應的功能模塊，其組成原理見圖4-1。

1．輸入輸出設備

    輸入設備：主要用來輸入程序和數據。 常用的輸人設備：鍵盤、光電輸入機。

輸出設備：主要用于將各種信息和數據提供給操作人員，以便及時了解控制過程的情況。常用的輸出設備：打印機、記錄儀、數碼顯示器和CRT顯示器及紙帶穿孔機等計算機數字控制(Computer Numerical Control)裝置，簡稱CNC裝置，它是采用存儲程序的專用計算機，主要用來進行數值和邏輯運算，對機床進行實時控制。它由CPU、存儲器、輸入輸出接口電路等部分組成。

         打印機          記錄儀        數碼顯示器        CRT顯示器

3．伺服驅動及位置檢測裝置

    作用：接受CNC裝置發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅動電路(如速度控制單元)作一定的轉換和放大后，經伺服驅動裝置(如用直流伺服電機)，驅動機床的工作臺運動，同時由位移傳感器檢測執(zhí)行機構的實際位置，并反饋給CNC裝置，實現閉環(huán)驅動，使機床進給部件的位置速度得到準確控制。

4．輔助機能驅動電路

    該部分實現CNC裝置與機床強電的信息傳遞和變換，其作用是接受CNC信號，經機床強電控制主軸、潤滑、冷卻、換刀等電機的運轉以及其他輔助機能。另外將機床一些狀態(tài)信息經變換以后送至CNC裝置，如：刀具到位，工作臺超程等。在高檔數控系統(tǒng)中，該部分的控制工作由從屬于CNC裝置的“內裝型”可編程序控制器(PC)來完成，或是由獨立于CNC裝置的“通用型”可編程序控制器(PC)來完成。

5．數控系統(tǒng)軟件

    數控系統(tǒng)的工作過程在硬件的支持下，執(zhí)行軟件的全過程。通過軟件實現部分或全部數控功能。

    圖4-2是富士通CNC系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)是一個微型機CNC系統(tǒng)，通過該原理圖可進一步了解CNC系統(tǒng)的組成原理。

  微處理機：M6800，8位微處理機。ROM存放控制程序，RAM存放中間數據和用戶加工程序，具有與機床操作面板、紙帶閱讀機、手搖脈沖發(fā)生器、機床控制器連接的輸入/輸出接口，直流伺服電機驅動，脈沖編碼盤檢測位移實現位置反饋。大規(guī)模集成(LSI)電路實現插補運算，運算速度高。

二、CNC系統(tǒng)的主要特點

CNC系統(tǒng)的主要特點有以下五點。

1．系統(tǒng)靈活可變、易于變化和擴展，通用性強

    這是CNC系統(tǒng)最突出的特點，它不像硬件數控，一旦形成了某一種模式和功能就不能隨意改變，因為硬件之間的聯(lián)系是依靠布線實現的。而對于CNC系統(tǒng)來說，只要改變軟件的結構形式，就可以隨時加以補充和開發(fā)新的功能，以適應不同的要求。

2．易于實現多功能

    由于計算機有豐富的指令系統(tǒng)，能進行復雜的計算，所以實現多功能、高復雜程度控制比用硬件系統(tǒng)方便得多。例如，高次曲線插補，刀具半徑補償，多坐標聯(lián)動控制等，有的CNC系統(tǒng)在控制加工時還能進行數控編程，這在硬件系統(tǒng)中是不可能的。

3．系統(tǒng)可靠性高

    在硬件數控系統(tǒng)中，加工程序是逐條由閱讀機輸入的，但CNC系統(tǒng)可以將加工程序一次輸入到內存，這就可以減少輸入故障。由于CNC系統(tǒng)硬件比NC系統(tǒng)少得多，所以系統(tǒng)元器件出錯率亦相對地減少，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。由于CNC系統(tǒng)的功能都由軟件實現，只要軟件是完善的，則在今后系統(tǒng)連續(xù)工作中就不可能產生軟件運行差錯，所以CNC系統(tǒng)連續(xù)無故障 時間可達幾萬小時。

4．維修方便

    由于CNC系統(tǒng)功能強，系統(tǒng)功能采用模塊化，同時采用軟件故障診斷，使CNC維修方便。

5．CNC系統(tǒng)的通信功能

    隨著制造技術的發(fā)展，要求CNC系統(tǒng)能集中控制，那么此功能是不可缺少的。例如，在DNC、FMS、CIMS系統(tǒng)中，系統(tǒng)間要求通信聯(lián)系。