【正文】 時提供統(tǒng)一標準化的應(yīng)用程序用戶界面，具有以下特征：1）可互操作性（ Interoperability）：指不同的應(yīng)用程序模塊通過標準化的應(yīng)用程序接口運行于系統(tǒng)平臺之上，不同模塊之間保持平等的相互操作能力，協(xié)調(diào)工作。歐共體于 1992年在 ESPRIT框架內(nèi)，開始了 OSACA (Open System Architecture for Controls Within Automation Systems)項目的研究， 1994年完成了定義， 1996年完成了原型系統(tǒng)的開發(fā)。美國 1981年開始的 NDD(Next Generational Controller)計劃，最終形成了一份開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)規(guī)范 SOSAS。為此，必須重新審視原有控制系統(tǒng)的設(shè)計模式，建立新的開放型的系統(tǒng)設(shè)計框架，使數(shù)控系統(tǒng)向模塊化、平臺化、工具化和標準化發(fā)展。這是程序和數(shù)據(jù)的主存儲器，或是功能模塊間數(shù)據(jù)傳送用的共享存儲器。⑤ 命令與數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊。④PLC(PMC) 模塊。完成插補前的預(yù)處理，然后進行插補計算，給定各坐標軸的位置值。包括初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識別和處理、系統(tǒng)硬件與軟件診斷等。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)② 共享存儲器結(jié)構(gòu)，如圖。所謂送耦合，是指兩個或兩個以上的微處理器構(gòu)成的功能模塊之間采用松耦合，有多重操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn)并行處理。具體有緊耦合和松耦合兩種結(jié)構(gòu)型式。如圖為單微處理器結(jié)構(gòu) CNC框圖，其中微處理器 CPU是 CNC的核心，主要由運算器和控制器組成，完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算以及系統(tǒng)操作的控制。第三種的硬件通常無需專門設(shè)計，只要裝入不同的控制軟件，便可構(gòu)成不同類型的 CNC，通用性大，易于維修。其優(yōu)點是可以充分利用通用計算機豐富的軟件資源，而且可以隨著計算機硬件的升級而升級。大量用于中檔和經(jīng)濟型數(shù)控機床。常規(guī) CNC的硬件結(jié)構(gòu)（ 1）常規(guī) CNC發(fā)展的主要形式，大體上有三種：一種是總線式模塊化結(jié)構(gòu) CNC，元器件采用了 32位的 RISC（精簡指令集）芯片、數(shù)學(xué)協(xié)處理器及閃爍存儲器等；用于多軸控制高檔數(shù)控機床。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)二、 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)CNC的軟件功能要有相應(yīng)的硬件水準來支持。（ 12）人機交互圖形編程功能：目的是進一步提高數(shù)控機床的開動率和編程效率。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 11）通信功能：CNC控制器都具有 RS232通信接口，有的還備有 DNC接口，還有的 CNC可與 MAP相連，介入工廠通信網(wǎng)絡(luò)。（ 10）自診斷功能：為了防止孤殘的發(fā)生或擴大和在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障的類型及部位，以減少故障停止時間而設(shè)。另一種是指絲杠的螺距誤差和反向間隙或者熱變形補償?shù)?。第二輔助功能指定工作臺分度，用 B代碼 3位數(shù)表示。（ 6）輔助功能：用來指令主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切屑液的開和關(guān)；刀庫的啟、停等，用 M代碼的 2位數(shù)。④ 進給倍率，通過面板上的進給倍率開關(guān)給定。② 同步進給速度，以主軸每轉(zhuǎn)進給的毫米數(shù)規(guī)定，主軸需裝位置編碼器，目的是便于切螺紋。精插補時，伺服接口根據(jù)粗插補的結(jié)果，將小線段分成單個脈沖輸出。分為粗插補和精插補。（ 2）準備功能：也稱 G功能，用來指令機床運動方式，包括基本移動、平面選擇、準備設(shè)定、刀具補償、固定循環(huán)、米英制轉(zhuǎn)換等指令。對于數(shù)控機床運動的軸有移動軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù) CNC控制器的功能CNC控制器的功能通常包括基本功能和選擇功能。脫機診斷也可采用遠程通信方式進行，即所謂的遠程診斷。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)聯(lián)機診斷是指 CNC中的自診斷程序，融合在各個部分，隨時檢查不正常的事件。有些 CNC還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 7） I/O處理：主要是指 CNC與機床之間電氣信號的輸入、輸出處理和控制。其主要工作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，用其差值去控制進給電動機。 插補是在規(guī)定的周期內(nèi)執(zhí)行一次，即在每個周期內(nèi)，按指令進給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段，經(jīng)過若干插補周期后，完成一個程序段加工。同時處理機床的最低和最高速度限制及自動加減速。 第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 4）進給速度處理 ：數(shù)控加工程序給定的刀具相對工件的移動速度是在各坐標合成運動方向上的速度，即 F代碼指令值。刀具補償作用就是把零件輪廓軌跡按已定的刀具尺寸數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。在譯碼過程中還要完成對程序段的語法檢查，發(fā)現(xiàn)錯誤立即報警。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 2）譯碼譯碼處理是將零件程序的一個程序段作為單位進行處理。輸入形式有光電閱讀機紙帶輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入和連接上級計算機的 DNC接口輸入。（ 1）輸入：輸入 CNC控制器通常有零件程序、機床參數(shù)和補償數(shù)據(jù)。實際的 CNC可以不含伺服驅(qū)動和某些輸入輸出設(shè)備。只要改變計算機的控制軟件就能實現(xiàn)一種新的控制方法，這是 CNC的最大特點，其基本結(jié)構(gòu)組成如圖。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù) CNC系統(tǒng)的組成。柔性自動化要求 CNC具有通信和 DNC功能。機床數(shù)字控制的根本任務(wù)就是運動軌跡程量控制和開關(guān)量控制。從控制技術(shù)觀點來分析各種加工方法時，主要著眼于幾何規(guī)律方面的控制。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)第五章 數(shù)控原理與系統(tǒng)第一節(jié) 概述第二節(jié) CNC的軌跡控制原理第四節(jié) 進給速度和加減速控制第五節(jié) CNC的輸入輸出與通信功能第三節(jié) 刀具位置補償和半徑補償?shù)谖逭隆?shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 概述一、 CNC系統(tǒng)的構(gòu)成與功能二、 CNC的硬件結(jié)構(gòu)三、 CNC的軟件結(jié)構(gòu)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)一、 CNC系統(tǒng)的構(gòu)成與功能數(shù)字控制的任務(wù)數(shù)控機床的任務(wù)，主要在于制造各種規(guī)定的幾何形狀。 機械制造技術(shù)中，被加工零件的幾何形狀千變?nèi)f化，主要有回轉(zhuǎn)體零件和非回轉(zhuǎn)體零件。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)機械制造工藝中的數(shù)字控制就是使工件與刀具的相對運動形成規(guī)定的幾何軌跡，及一些輔助控制?？傮w采用 G、 M代碼和 S、 T、 F等。市場個性化和適應(yīng)性要求 CNC自身具有結(jié)構(gòu)上的開放性和功能上的可重構(gòu)性。根據(jù)機床數(shù)字控制任務(wù)， CNC系統(tǒng)采用了計算機作為控制部件，通過常駐在其內(nèi)部的數(shù)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，從而能對機床運動進行實時控制。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)圖中給出了整個機床計算機數(shù)控系統(tǒng)的組成框圖，是在通?？傮w考慮機床控制功能意義上的概念。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù) CNC控制器一般的工作過程CNC的工作是在計算機硬件的支持下，執(zhí)行軟件控制功能的全過程。 機床參數(shù)和除刀具尺寸外的補償數(shù)據(jù)一般在機床出廠或在用戶安裝調(diào)試時已設(shè)定好，所以主要是零件程序和刀具尺寸補償數(shù)據(jù)的輸入。CNC輸入工作方式有存儲方式和 NC方式，前者將整個零件程序全部輸入再調(diào)出，后者邊輸入邊加工。 譯碼處理將零件輪廓信息、進給速度 F和其他輔助信息（ M、 S、 T）解釋后，存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)域。（ 3）刀具補償：刀具補償是指刀具長度和刀具半徑的補償。高檔 CNC刀具補償還包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判斷，即 C刀具補償功能。速度處理先按合成速度來計算各進給運動坐標方向的分速度，為插補時計算各進給坐標的行程量準備。（ 5）插補：要進行軌跡加工， CNC必須從一條已知起點和終點的曲線上自動進行 “ 數(shù)據(jù)點密化 ” 工作，此即所謂插補。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 6）位置控制：位置控制是處在伺服回路的位置環(huán)上，如圖。這部分工作可由硬件或軟件來完成，通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償。 （ 8）顯示：為操作者提供方便，包括：零件程序、參數(shù)、刀具位置、機床狀態(tài)、報警信息等顯示。（ 9）診斷：自動故障診斷是現(xiàn)代 CNC所必須具備的功能，通常有聯(lián)機診斷和脫機診斷兩種功能。脫機診斷是在 CNC不工作情況下的診斷，通過配備的各種脫機診斷程序?qū)Υ鎯ζ?、外圍設(shè)備接口和 I/O接口進行檢查。遠程診斷是把用戶的 CNC通過網(wǎng)絡(luò)與遠程通信診斷中心的計算機相連，由診斷中心計算機對 CNC進行診斷、故障定位和修復(fù)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)CNC的工作內(nèi)容和過程概括為如圖表示。（ 1）軸控制功能： CNC可控制的和同時控制的軸數(shù)?？刂戚S數(shù)越多，尤其是同時控制的軸數(shù)越多， CNC控制器就越輔助，多軸聯(lián)動的零件程序編制也越困難。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 3）插補功能：CNC通過軟件插補實現(xiàn)刀具運動的軌跡。粗插補時，軟件每次插補一個小線段數(shù)據(jù)。（ 4）進給功能：用 F直接指令各軸進給速度，包括：① 切削進給速度，以每分鐘進給的毫米數(shù)指定。③ 快速進給速度，通過參數(shù)設(shè)定，用 G00指令。第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)第五章　數(shù)控原理與系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)（ 5）主軸功能：就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能，用 S代碼和其