【文章內容簡介】 ，它用一臺計算機完成數控裝置的所有功能。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） 數控功能多樣化（5） 使用維護方便 CNC系統(tǒng)的軟、硬件結構1》數控系統(tǒng)的硬件由數控裝置，輸入/輸出裝置，驅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。數控裝置是數控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來控制各種數控功能的實現。數控裝置的硬件結構按CNC裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結構和功能模板（小板）結構；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結構和個人計算機式結構；按CNC裝置中微處理器的個數可以分為單微處理器結構和多微處理器結構。（一）大板結構和功能模板結構1大板結構大板結構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。這種結構類似于微型計算機的結構。2功能模板結構（二）單微處理器結構和多微處理器結構1）單微處理器結構在單微處理器結構中，只有一個微處理器，以集中控制，分時處理數控裝置的各個任務。下圖是單微處理器結構圖。2．多微處理器結構隨著數控系統(tǒng)功能的增加，數控機床的加工速度的提高，單微處理器數控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數控系統(tǒng)采用了多微處理器的結構。若在一個數控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數據總線或通信方式進行連接，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)有三種不同的結構，即主從式結構，總線式多主CPU結構和分布式結構。2）CNC系統(tǒng)的軟件結構（一）CNC軟件分為應用軟件和系統(tǒng)軟件。CNC系統(tǒng)軟件是為實現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內存中。各種CNC系統(tǒng)的功能設置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng)軟件在結構上和規(guī)模上差別很大，但是一般都包括輸入數據處理程序，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輸入數據處理程序它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數據進行譯碼，數據處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數據處理程序包括輸入，譯碼和數據處理三項內容。（1） 輸入程序（2） 譯碼程序（3） 數據處理程序 2插補計算程序CNC系統(tǒng)根據工件加工程序中提供的數據，如曲線的種類，起點，終點等進行運算。根據運算結果，分別向各坐標軸發(fā)出進給脈沖。這個過程稱為插補運算。進給脈沖通過伺服系統(tǒng)驅動工作臺或刀具作相應的運動，完成程序規(guī)定的加工任務。CNC系統(tǒng)是一邊插補進行運算，一邊進行加工，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給速度，因此應該盡可能地縮短運算時間，這是編制插補運算程序的關鍵。3速度控制程序速度控制程序根據給定的速度值控制插補運算的頻率，以保預定的進給速度。在速度變化較大時，需要進行自動加減速控制，以避免因速度突變而造成驅動系統(tǒng)失步。4管理程序管理程序負責對數據輸入，數據處理，插補運算等為加工過程服務的各種程序進行調度管理。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，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)軟件的結構CNC系統(tǒng)是在同一時間或同一時間間隔內完成兩種以上性質相同或不同的工作，因此需要對系統(tǒng)軟件的各功能模塊實現多任務并行處理。為此，在CNC軟件設計中，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。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處理兩個或多個任務，即時間重疊。由于兩種技術處理方式不同，相應的CNC軟件也可設計成不同的結構形狀。不同的軟件結構對各任務的安排方式也不同，管理方式也不同。較常見的CNC軟件結構形式有前后臺型軟件結構和中斷型軟件結構。1. 前后臺型軟件結構前后臺型軟件結構將整個CNC系統(tǒng)軟件分為前臺程序和后臺程序。數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，一定要仔細分析數控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工藝裝備的特點，以保證充分發(fā)揮數控銑床的加工功能。 一、數控銑床的主要功能　　各種類型數控銑床所配置的數控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數控系統(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　　此功能可以根據零件圖樣的標注尺寸來編程，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雜數值計算。 刀具長度補償功能　　此功能可以自動補償刀具的長短，以適應加工中對刀具長度尺寸調整的要求。 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于坐標軸對稱，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。 旋轉功能　　該功能可將編好的加工程序在加工平面內旋轉任意角度來執(zhí)行。 子程序調用功能　　有些零件需要在不同的位置上重復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調用，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某一功能的一系列指令，并能對變量進行運算，使程序更具靈活性和方便性。二、數控銑床坐標系和參考點 (a) 立式數控銑床； (b) 臥式數控銑床三、機床坐標系和工件坐標系之間的聯系 　　當工件安裝在機床上以后，機床坐標系和工件坐標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，只要根據零件圖樣就可以選定編程原點，建立編程坐標系，計算坐標數值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實際位置。 對加工人員來說，則應在裝夾工件、調試程序時，確定加工原點的位置，并在數控系統(tǒng)中給予設定(即給出原點設定值)，這樣數控機床才能按照準確的加工位置進行加工。 數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。數控銑床基本G指令在這一部分中，將以FANUC0MC數控系統(tǒng)為基礎，介紹數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，其基本可控制軸數為X、Y、Z三軸，擴展后可聯動控制軸數為四軸；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) 準備機能 G 確定移動方式等準備功能 坐標字X、Y、Z 、A、C 坐標軸移動指令(177。) R 圓弧半徑(177。) I、J、K 圓弧圓心坐標(177。) 進給功能 F 表示進給速度(1～1000mm/min) 主軸功能 S 表示主軸轉速(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用次數 P 子程序的標定及子程序重復調用次數設定(1～9999) 宏程序變量 P、Q、R 變量代號 G92 設置加工坐標系編程格式：G92 X～ Y～ Z～G92指令是將加工原點設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,?！92 設置加工坐標系G53 選擇機床坐標系 編程格式：G53 G90 X～ Y～ Z～ ；　　G53指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機床坐標系中的坐標值，其尺寸均為負值。 例：G53 G90 X100 Y100 Z20?！53 選擇機床坐標系G5G5G5G5G5G59 選擇1～6號加工坐標系　設置加工坐標系這些指令可以分別用來選擇相應的加工坐標系。編程格式：G54 G90 G00 (G01) X～ Y～ Z～ (F～) ；該指令執(zhí)行后，所有坐標值指定的坐標尺寸都是選定的工件加工坐標系中的位置。1～6號工件加工坐標系是通過CRT/MDI方式設置的。 例：，用 CRT/MDI在參數設置方式下設置了兩個加工坐標系： G54：X50　Y50　Z10 G55：X100　Y100　Z20 這時，建立了原點在O′的G54加工坐標系和原點在O″的G55加工坐標系。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設置加工坐標系的方法是一樣的，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設置機床原點的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示為G54的設定值，且符號均為正；利用G55～G59設置加工坐標系的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示零值。（2）G92與G54～G59的區(qū)別G92指令與G54～G59指令都是用于設定工件加工坐標系的，但在使用中是有區(qū)別的。G92指令是通過程序來設定、選用加工坐標系的，它所設定的加工坐標系原點與當前刀具所在的位置有關，這一加工原點在機床坐標系中的位置是隨當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在設置參數方式下設定工件加工坐標系的，一旦設定，加工原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具的當前位置無關，除非再通過MDI 方式修改。（4）應用范圍本課程所列加工坐標系的設置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之一，其余不一一例舉。其它數控系統(tǒng)的設置方法應按隨機說明書執(zhí)行。常見錯誤當執(zhí)行程序段“G92 X 10 Y 10”時，常會認為是刀具在運行程序后到達X 10 Y 10 點上。其實， G92指令程序段只是設定加工坐標系，并不產生任何動作，這時刀具已在加工坐標系中的 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系中進行移動。 程序段運行后，無論刀具當前點在哪里，它都會移動到加工坐標系中的X 10 Y 10 點上。坐標平面選定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。單位的設定尺寸單位選擇G20，G21，G22格式： G20 英制 G21 公制 G22 脈沖當量快速定位指令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系中的坐標；在G91時為終點相對于起點的位移量。直線進給指令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系中的坐標；在G91時為終點相對于起點的位移量。圓弧進給指令 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