【文章內(nèi)容簡介】 ，它用一臺計算機完成數(shù)控裝置的所有功能。CNC系統(tǒng)由硬件和軟件組合，其組成框圖如圖1所示根據(jù)上述組成框圖，CNC系統(tǒng)有如下特點：（1） 靈活性（2） 通用性（3） 可靠性（4） 數(shù)控功能多樣化（5） 使用維護(hù)方便 CNC系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)1》數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置，輸入/輸出裝置，驅(qū)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接口互連。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來控制各種數(shù)控功能的實現(xiàn)。數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按CNC裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模板（小板）結(jié)構(gòu)；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個人計算機式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置中微處理器的個數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。（一）大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)1大板結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)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。主電路板是大印制電路版，其它電路板是小板，插在大印制電路板上的插槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)類似于微型計算機的結(jié)構(gòu)。2功能模板結(jié)構(gòu)（二）單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)1）單微處理器結(jié)構(gòu)在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個微處理器，以集中控制，分時處理數(shù)控裝置的各個任務(wù)。下圖是單微處理器結(jié)構(gòu)圖。2．多微處理器結(jié)構(gòu)隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加，數(shù)控機床的加工速度的提高，單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結(jié)構(gòu)。若在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲器與I/O接口，每個微處理器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作，這就是多微處理系統(tǒng)。下圖所示的數(shù)控系統(tǒng)帶有4個CPU。目前使用的多微處理器系統(tǒng)有三種不同的結(jié)構(gòu)，即主從式結(jié)構(gòu)，總線式多主CPU結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。2）CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)（一）CNC軟件分為應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。CNC系統(tǒng)軟件是為實現(xiàn)CNC系統(tǒng)各項功能所編制的專用軟件，也叫控制軟件，存放在計算機EPROM內(nèi)存中。各種CNC系統(tǒng)的功能設(shè)置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)上和規(guī)模上差別很大，但是一般都包括輸入數(shù)據(jù)處理程序，插補運算程序，速度控制程序，管理程序和診斷程序。下面分別敘述它們的作用。1輸入數(shù)據(jù)處理程序它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補償計算，或為插補運算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入，譯碼和數(shù)據(jù)處理三項內(nèi)容。（1） 輸入程序（2） 譯碼程序（3） 數(shù)據(jù)處理程序 2插補計算程序CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類，起點，終點等進(jìn)行運算。根據(jù)運算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出進(jìn)給脈沖。這個過程稱為插補運算。進(jìn)給脈沖通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動工作臺或刀具作相應(yīng)的運動，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。CNC系統(tǒng)是一邊插補進(jìn)行運算，一邊進(jìn)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(jìn)給速度，因此應(yīng)該盡可能地縮短運算時間，這是編制插補運算程序的關(guān)鍵。3速度控制程序速度控制程序根據(jù)給定的速度值控制插補運算的頻率，以保預(yù)定的進(jìn)給速度。在速度變化較大時，需要進(jìn)行自動加減速控制，以避免因速度突變而造成驅(qū)動系統(tǒng)失步。4管理程序管理程序負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)處理，插補運算等為加工過程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對面板命令，時鐘信號，故障信號等引起的中斷進(jìn)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(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU,存儲器，接口，開關(guān)，伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。（二）CNC系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)是在同一時間或同一時間間隔內(nèi)完成兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作，因此需要對系統(tǒng)軟件的各功能模塊實現(xiàn)多任務(wù)并行處理。為此，在CNC軟件設(shè)計中，常采用資源分時共享并行處理和資源重疊流水并行處理技術(shù)。資源分時共享并行處理適用于單微處理系統(tǒng)，主要采用對CPU的分時共享來解決多任務(wù)的并行處理。資源重疊流水并行處理適用于多微處理器系統(tǒng)，資源重疊流水并行處理是指在一段時間間隔內(nèi)處理兩個或多個任務(wù)，即時間重疊。由于兩種技術(shù)處理方式不同，相應(yīng)的CNC軟件也可設(shè)計成不同的結(jié)構(gòu)形狀。不同的軟件結(jié)構(gòu)對各任務(wù)的安排方式也不同，管理方式也不同。較常見的CNC軟件結(jié)構(gòu)形式有前后臺型軟件結(jié)構(gòu)和中斷型軟件結(jié)構(gòu)。1. 前后臺型軟件結(jié)構(gòu)前后臺型軟件結(jié)構(gòu)將整個CNC系統(tǒng)軟件分為前臺程序和后臺程序。數(shù)控銑床具有豐富的加工功能和較寬的加工工藝范圍，面對的工藝性問題也較多。在開始編制銑削加工程序前，一定要仔細(xì)分析數(shù)控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工藝裝備的特點，以保證充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工功能。 一、數(shù)控銑床的主要功能　　各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。 點位控制功能　　此功能可以實現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。 連續(xù)輪廓控制功能　　此功能可以實現(xiàn)直線、圓弧的插補功能及非圓曲線的加工。 刀具半徑補償功能　　此功能可以根據(jù)零件圖樣的標(biāo)注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸，從而減少編程時的復(fù)雜數(shù)值計算。 刀具長度補償功能　　此功能可以自動補償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。 比例及鏡像加工功能　　比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標(biāo)值來執(zhí)行。鏡像加工又稱軸對稱加工，如果一個零件的形狀關(guān)于坐標(biāo)軸對稱，那么只要編出一個或兩個象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實現(xiàn)。 旋轉(zhuǎn)功能　　該功能可將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。 子程序調(diào)用功能　　有些零件需要在不同的位置上重復(fù)加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復(fù)調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。 宏程序功能　　該功能可用一個總指令代表實現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進(jìn)行運算，使程序更具靈活性和方便性。二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系和參考點 (a) 立式數(shù)控銑床； (b) 臥式數(shù)控銑床三、機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系之間的聯(lián)系 　　當(dāng)工件安裝在機床上以后，機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的原點是絕對不可能重合的，工件的原點相對于機床的原點，在X、Y、Z方向有位移量，通過對刀操作可以測定。 因此，編程人員在編制程序時，只要根據(jù)零件圖樣就可以選定編程原點，建立編程坐標(biāo)系，計算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實際位置。 對加工人員來說，則應(yīng)在裝夾工件、調(diào)試程序時，確定加工原點的位置，并在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定(即給出原點設(shè)定值)，這樣數(shù)控機床才能按照準(zhǔn)確的加工位置進(jìn)行加工。 數(shù)控操作人員確定工件原點相對機床原點的操作過程，稱為對刀。數(shù)控銑床基本G指令在這一部分中，將以FANUC0MC數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，介紹數(shù)控銑床程序編制的基本方法。該系統(tǒng)的主要特點是：軸控制功能強，其基本可控制軸數(shù)為X、Y、Z三軸，擴展后可聯(lián)動控制軸數(shù)為四軸；編程代碼通用性強，編程方便，可靠性高。 常用文字碼及其含義功能 文字碼 含義 程序號 O：ISO/: EIA 表示程序名代號(1～9999) 程序段號 N 表示程序段代號(1～9999) 準(zhǔn)備機能 G 確定移動方式等準(zhǔn)備功能 坐標(biāo)字X、Y、Z 、A、C 坐標(biāo)軸移動指令(177。) R 圓弧半徑(177。) I、J、K 圓弧圓心坐標(biāo)(177。) 進(jìn)給功能 F 表示進(jìn)給速度(1～1000mm/min) 主軸功能 S 表示主軸轉(zhuǎn)速(0～9999r/min) 刀具功能 T 表示刀具號(0～99) 輔助功能 M 冷卻液開、關(guān)控制等輔助功能(0～99) 偏移號 H 表示偏移代號(0～99) 暫停 P 、X 表示暫停時間(0～) 子程序號及子程序調(diào)用次數(shù) P 子程序的標(biāo)定及子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)設(shè)定(1～9999) 宏程序變量 P、Q、R 變量代號 G92 設(shè)置加工坐標(biāo)系編程格式：G92 X～ Y～ Z～G92指令是將加工原點設(shè)定在相對于刀具起始點的某一空間點上。若程序格式為　G92 X a Y b Z c則將加工原點設(shè)定到距刀具起始點距離為X= a ，Y= b ，Z= c的位置上。 例：G92 X20 Y10 Z10　其確立的加工原點在距離刀具起始點X=20，Y=10，Z=10的位置上,。　G92 設(shè)置加工坐標(biāo)系G53 選擇機床坐標(biāo)系 編程格式：G53 G90 X～ Y～ Z～ ；　　G53指令使刀具快速定位到機床坐標(biāo)系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，其尺寸均為負(fù)值。 例：G53 G90 X100 Y100 Z20。　G53 選擇機床坐標(biāo)系G5G5G5G5G5G59 選擇1～6號加工坐標(biāo)系　設(shè)置加工坐標(biāo)系這些指令可以分別用來選擇相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。編程格式：G54 G90 G00 (G01) X～ Y～ Z～ (F～) ；該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)值指定的坐標(biāo)尺寸都是選定的工件加工坐標(biāo)系中的位置。1～6號工件加工坐標(biāo)系是通過CRT/MDI方式設(shè)置的。 例：，用 CRT/MDI在參數(shù)設(shè)置方式下設(shè)置了兩個加工坐標(biāo)系： G54：X50　Y50　Z10 G55：X100　Y100　Z20 這時，建立了原點在O′的G54加工坐標(biāo)系和原點在O″的G55加工坐標(biāo)系。若執(zhí)行下述程序段： N10　G53　G90　X0　Y0　Z0 N20　G54　G90　G01　X50　Y0　Z0　F100　　 N30　G55　G90　G01　X100　Y0　Z0　F100。注意事項（1）G54與G55～G59的區(qū)別G54～G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的方法是一樣的，但在實際情況下，機床廠家為了用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機床原點的情況下，進(jìn)行回參考點操作時機床坐標(biāo)值顯示為G54的設(shè)定值，且符號均為正；利用G55～G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)行回參考點操作時機床坐標(biāo)值顯示零值。（2）G92與G54～G59的區(qū)別G92指令與G54～G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但在使用中是有區(qū)別的。G92指令是通過程序來設(shè)定、選用加工坐標(biāo)系的，它所設(shè)定的加工坐標(biāo)系原點與當(dāng)前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點在機床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前刀具位置的不同而改變的。（3）G54～G59的修改G54～G59指令是通過MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，一旦設(shè)定，加工原點在機床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，除非再通過MDI 方式修改。（4）應(yīng)用范圍本課程所列加工坐標(biāo)系的設(shè)置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之一，其余不一一例舉。其它數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置方法應(yīng)按隨機說明書執(zhí)行。常見錯誤當(dāng)執(zhí)行程序段“G92 X 10 Y 10”時，常會認(rèn)為是刀具在運行程序后到達(dá)X 10 Y 10 點上。其實， G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，并不產(chǎn)生任何動作，這時刀具已在加工坐標(biāo)系中的 X10 Y10點上。G54～G59指令程序段可以和G00、G01指令組合，如G54 G90 G01 X 10 Y10時，運動部件在選定的加工坐標(biāo)系中進(jìn)行移動。 程序段運行后，無論刀具當(dāng)前點在哪里，它都會移動到加工坐標(biāo)系中的X 10 Y 10 點上。坐標(biāo)平面選定G17—— XY平面， G18—— ZX平面， G19—— YZ平面參考點控制指令（1）、自動返回參考點 G28格式： G28 X _ Y _ Z _其中，X、Y、Z 為指定的中間點位置。（2）、自動從參考點返回G29格式： G29 X _ Y _ Z 其中，X、Y、Z 為指令的定位終點位置。單位的設(shè)定尺寸單位選擇G20，G21，G22格式： G20 英制 G21 公制 G22 脈沖當(dāng)量快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_ 其中，X、Y、Z、為快速定位終點，在G90時為終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時為終點相對于起點的位移量。直線進(jìn)給指令G01 格式： G01 X _Y_ Z_ F_ 其中，X、Y、Z為終點，在G90時為終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時為終點相對于起點的位移量。圓弧進(jìn)給指令 G02：順時針圓弧插補 G03：逆時針圓弧插補指令格式：第三章工藝分析與選擇在理解了零件的使用要求和掌握了材料的機械