一、数控系统的组成与作用

1、数控系统的组成
     计算机数控系统（简称 CNC 系统）由程序、输入输出设备、CNC 装置、可编程控制器（ PLC ）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成，如图 2-14 为 CNC 系统组成框图。

2、数控系统的作用

    数控系统接受按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，并将加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，同时进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使刀具实现相对运动，完成零件加工过程。

    如图 2-15 所示（图中的虚线框为CNC单元），一个零件程序的执行首先要输入CNC中，经过译码、数据处理、插补、位置控制，由伺服系统执行CNC输出的指令以驱动机床完成加工。

    CNC系统的主要工作包括以下内容 ：

1、输入

    零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用光电阅读机、键盘、磁盘、连接上级计算机的DNC 接口、网络等多种形式。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。

2、译码

    不论系统工作在MDI方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F 代码)和其他辅助信息(M、S、T代码等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。

3、刀具补偿

    刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常CNC装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的C刀具补偿。

4、进给速度处理

    编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。

5、插补

    插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“ 数据点的密化 ”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常，经过若干次插补周期后 ，插补加工完一个程序段轨迹，即完成从程序段起点到终点的“数据点密化”工作。

6、位置控制

    位置控制处在伺服回路的位置环上， 这部分工作可以由软件实现， 也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较， 用其差值去控制伺服电动机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。

7、I/0 处理

    I/O 处理主要处理CNC装置面板开关信号，机床电气信号的输入、输出和控制(如换刀、换挡、冷却等) 。

8、显示

    CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。

9、诊断

    对系统中出现的不正常情况进行检查、定位，包括联机诊断和脱机诊断。

三、数控系统要求、类型及性能评价指标

1、对数控系统的要求

（ 1 ）高效 要求数控系统有较高的工作速度，能迅速进行复杂信息、数据的处理与计算，以适应数控加工高效要求。

（ 2 ）稳定性 数控系统应有稳定的工作过程，使数据处理、运算正确无误，从而保证数控加工正常而高精度。

（ 3 ）可靠性 数控系统的工作应有高的可靠性，使其长时期连续工作而不出现故障。

（ 4 ）开放性 数控系统应具有良好开放性，使其功能的修改、扩充、适应性，即功能的开发与升级能方便地实现。

2、数控系统类型

    数控系统从其发展阶段来看，可分为两种类型：以电子管、晶体管、集成电路为特征的硬线连接数控系统，即NC系统；

    以小型计算机、微处理器、工控PC机为特征的软件数控系统，即CNC系统，现今使用的均为CNC系统。

3、数控系统性能评价指标

四、常见数控系统

    数控机床配置的数控系统不同，其功能和性能也有很大差异。就目前应用来看，FANUC(日本)、SIEMENS(德国)、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德国)、MITSUBISHI(日本)等公司的数控系统及相关产品 ， 在数控机床行业占据主导地位；我国数控产品以华中数控、航天数控为代表，也已将高性能数控系统产业化。