CNC系统由哪几部分组成？各有什么作用？

1．计算机数控系统的组成

计算机数控系统（Computer Numerical Control）简称CNC系统，它由零件加工程序，输入输出设备，CNC装置，可编程序控制器，主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。

CNC系统的核心是CNC装置。因为采用了计算机，使过去许多难以实现的功能通过软件来实现，使CNC装置的性能和可靠性不断提高，成本不断下降，具有优越的性能价格比。
2．计算机数控系统的工作过程

（１）CNC装置的组成

CNC装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。软件包括管理软件和控制软件两大类。管理软件由输入程序、I/O处理程序、显示程序和诊断程序等组成。控制软件由译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成，

CNC装置的硬件结构 微处理器（CPU）负责运算及对整个系统进行控制和管理。可编程只读存储器（EPROM）和随机存储器（ROM）用于储存系统软件和零件加工程序以及运算的中间结果等。输入输出接口供系统与外部进行信息交换。MDI/CRT接口完成手动数据输入并将信息显示在CRT上。位置控制部分是CNC装置的重要组成部分，它通过速度控制单元，驱使进给电机输出功率和扭矩，实现进给运动。

（2）CNC装置的工作过程

CNC装置的工作是在硬件的支持下执行软件的全过程，机床的逻辑功能信息是在CNC装置中经译码处理后，在机床逻辑控制软件的控制下，通过一些顺序执行电器送往机床强电部分，去执行机床的强电功能。零件加工程序的坐标控制信息经译码后，通过轨迹计算和速度计算传送给插补工作寄存器，由插补产生的运动指令提供给伺服电动机，去控制机床坐标轴的运动。

3．CNC装置可执行的功能

CNC装置中使用了计算机，用存放在存储器中的软件来实现部分或全部数控功能，这就为丰富数控功能创造条件，也有利于数控机床进入FMS和CIMS。

CNC装置的功能一般包括基本功能和选择功能。基本功能是CNC系统必备的数控功能，选择功能是供用户根据机床特点和工作途径进行选择的功能。

（１）基本功能

①控制功能

控制功能主要反映了CNC系统能够同时控制的轴数（即联动轴数）。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。如数控车床一般为两个联动轴（X轴和Z轴），数控铣床和加工中心一般需要三个或三个以上的控制轴。控制轴数越多， CNC系统就越复杂。

②准备功能

准备功能（G功能）是指定机床动作方式的功能，由指令G和它后面的两位数字表示。ISO标准中，G代码有100种，从G00～G99，主要有基本移动（G00，G01，G02，G03），程序暂停（G04）等。

③插补功能

插补功能指CNC装置可以实现插补加工线型的能力，如直线插补、圆弧插补和其它一些线型的插补，甚至多次曲线和多坐标插补的能力。

④进给功能

进给功能包括切削进给、同步进给、快速进给、进给倍率等。它反映了刀具的进给速度，一般用F代码后的数字直接指定各轴的进给速度，如F200表示进给速度为200mm/min。最大进给速度反映了CNC系统运算速度的大小，最新型的CNC系统允许采用100m/s的速度进行加工。

⑤刀具功能

刀具功能用来选择刀具，用T代码和它后面的2位或4位数字表示。

⑥主轴功能

主轴功能是指定主轴速度的功能，用S代码指定。主轴的转向用M03（正向）和M04（反向）指定。

⑦辅助功能

辅助功能也称M功能。用来规定主轴的启停和转向，冷却液的接通和断开，刀具的更换，工件的夹紧和松开等。

⑧字符显示功能

CNC系统可通过软件和接口在CRT显示器上实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。

⑨自诊断功能

CNC系统有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。在故障出现后可迅速查明故障的类型和部位，减少因故障引起的停机时间。

⑩补偿功能及固定循环功能

CNC系统具备补偿功能，对加工过程中由于刀具磨损或更换而造成的误差，以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差等予以补偿。CNC系统的存储器中存放着刀具长度或半径的相应补偿量，加工时按补偿量重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的零件。

固定循环功能指CNC装置为常见的加工工艺所编制的，可以多次循环加工的功能。用数控机床加工零件时，一些典型的加工工序，如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削等，所完成的动作循环十分典型，将这些典型动作预先编好程序并存在存储器中，用G代码进行指定。固定循环中的G代码所指定的动作程序，要比一般G代码所指定的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。

（２）选择功能

①图形显示功能

CNC装置可配置9英寸单色或14英寸彩色CRT，通过软件和接口实现字符和图形显示。可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话界面、零件图形、动态刀具轨迹等。

②通信功能

CNC系统通常具备RS-232C接口，有的还备有DNC接口，设有缓冲存储器，可以按文本格式输入，也可按二进制格式输入，进行高速传输。有些CNC系统还能进入工厂通信网络，以适应FMS和CIMS的要求。

③人机对话编程功能

有些数控系统带有人机对话编程功能，它不但有助于编制复杂零件的加工程序，而且可以方便编程。如图形编程，只要输入图样上简单的表示几何尺寸的命令，就能自动生成加工程序；对话式编程可根据引导图和说明进行编程，并具有工序、刀具、切削条件等自动选择的智能功能；用户宏编程也可以使初步受过CNC训练的人能很快地进行编程。

数控系统是所有数控设备的核心。数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移(包括移动速度、方向、位置等)，其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序。因此，作为数控系统的最基本组成应包括：程序的输入／输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分。

1、输入/输出装置

输入/输出装置的作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备的最基本的输入／输出装置。此外，根据数控系统的不同，还可以配光电阅读机，磁带机或软盘驱动器等。作为外围设备，计算机是目前常用的输入／输出装置之一。

2、数控装置

数控装置是数控系统的核心。它由输入／输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作。

在这些控制信息和指令中，最基本的是坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量指令。它经插补运算后生成，提供给伺服驱动，经驱动器放大，最终控制坐标轴的位移。它直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。

此外，根据系统和设备的不同，如：在数控机床上，还可能有主轴的转速、转向和起、停指令；刀具的选择和交换指令：冷却、润滑装置的起、停指令；工件的松开、夹紧指令；工作台的分度等辅助指令。在基本的数控系统中，它们是通过接口，以信号的形式提供给外部辅助控制装置，由辅助控制装置对以上信号进行必要的编译和逻辑运算，放大后驱动相应的执行器件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。

3、伺服驱动

伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和执行机构等部分组成。在数控机床上，目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构；在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。另外，在20世纪80年代以前生产的数控机床上，也有采用直流伺服电动机的情况；对于简易数控机床，步进电动机也可以作为执行器件。伺服放大器的形式决定于执行器件，它必须与驱动电动机配套使用。

以上是数控系统最基本的组成部分。随着数控技术的发展和机床性能水平的提高，对系统的功能要求也日益增强，为了满足不同机床的控制要求，保证数控系统的完整性和统一性，并方便用户使用，常用、较为先进的数控系统，一般都带有内部可编程序控制器作为机床的辅助控制装置。此外，在金属切削机床上，主轴驱动装置也可以成为数控系统的一个部分；在闭环数控机床上，测量检测装置也是数控系统必不可少的。对于先进的数控系统，有时甚至采用计算机作为系统的人机界面和数据的管理、输入／输出设备，从而使数控系统的功能更强、性能更完善。

总之，数控系统的组成决定于控制系统的性能和设备的具体控制要求，其配置和组成具有很大的区别，除加工程序的输入／输出装置、数控装置、伺服驱动这三个最基本的组成部分外，还可能有更多的控制装置。

CNC 系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC 系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC 系统有很多种类型，有车床、铣床、加工中心等的CNC 系统。但是，各种数控机床的CNC 系统一般包括以下几个部分：中央处理单元CPU 、存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。

CNC 系统的功能有哪些？