楼焕焕小组组员：杨炬明、 王栎1数控系统的组成数控系统控制系统伺服系统位置检测系统2数控装置cncPLC I/O 装置 主轴伺服驱动单元主轴运动执行单元进给伺服驱动单元进给运动执行单元检测装置电器回路辅助装置数控机床本体3数控机床的硬件组成数控系统的硬件包括微机基本系统、数控系统的硬件包括微机基本系统、人机对话界面接口、人机对话界面接口、通信接口、通信接口、进给轴控制接口、进给轴控制接口、主轴控制接口主轴控制接口以及辅助控制接口等以及辅助控制接口等 。1.1.数控系统的硬件组成数控系统的硬件组成：45数控系统的工作过程数控系统的工作过程 一个零件程序的执行首先要输入数控系统中，经过一个零件程序的执行首先要输入数控系统中，经过译码、数据处理、插补、位置控制，由伺服系统执行数译码、数据处理、插补、位置控制，由伺服系统执行数控系统输出的指令以驱动机床完成加工。控系统输出的指令以驱动机床完成加工。 67一、制造行业一、制造行业机械制造行业是最早应用数控技术的行业，它担负着为国民经济各行机械制造行业是最早应用数控技术的行业，它担负着为国民经济各行业提供先进装备的重任。业提供先进装备的重任。应该重点研制开发与生产现代化军事装备用的高性能三轴和五轴高速应该重点研制开发与生产现代化军事装备用的高性能三轴和五轴高速立式加工中心，五坐标加工中心，大型五坐标龙门铣等；立式加工中心，五坐标加工中心，大型五坐标龙门铣等；汽车行业发动机、变速箱、曲轴柔性加工生产线上用的数控机床和高汽车行业发动机、变速箱、曲轴柔性加工生产线上用的数控机床和高速加工中心，以及焊接、装配、喷漆机器人、板件激光焊接机和激光速加工中心，以及焊接、装配、喷漆机器人、板件激光焊接机和激光切割机等；切割机等；航空、船舶、发电行业加工螺旋桨、发动机、发电机和水轮机叶片零航空、船舶、发电行业加工螺旋桨、发动机、发电机和水轮机叶片零件用的高速五坐标加工中心、重型车铣复合加工中心等。件用的高速五坐标加工中心、重型车铣复合加工中心等。8二、信息行业二、信息行业在信息产业中，从计算机到网络、移动通信、遥测、遥控等设备，都在信息产业中，从计算机到网络、移动通信、遥测、遥控等设备，都需要采用基于超精技术、纳米技术的制造装备，需要采用基于超精技术、纳米技术的制造装备，如芯片制造的引线键合机、晶片键合机和光刻机等，这些装备的控制如芯片制造的引线键合机、晶片键合机和光刻机等，这些装备的控制都需要采用数控技术。都需要采用数控技术。三、医疗设备行业三、医疗设备行业在医疗行业中，许多现代化的医疗诊断、治疗设备都采用了数控技术，在医疗行业中，许多现代化的医疗诊断、治疗设备都采用了数控技术，如如CT诊断仪、全身刀治疗机以及基于视觉引导的微创手术机器人等。诊断仪、全身刀治疗机以及基于视觉引导的微创手术机器人等。9四、军事装备四、军事装备现代的许多军事装备，都大量采用伺服运动控制技术，如火炮的自动现代的许多军事装备，都大量采用伺服运动控制技术，如火炮的自动瞄准控制、雷达的跟踪控制和导弹的自动跟踪控制等。瞄准控制、雷达的跟踪控制和导弹的自动跟踪控制等。五、其他行业五、其他行业在轻工行业，采用多轴伺服控制在轻工行业，采用多轴伺服控制(最多可达最多可达50 个运动轴个运动轴)的印刷机械、的印刷机械、纺织机械、包装机械以及木工机械等；在建材行业，用于石材加工的纺织机械、包装机械以及木工机械等；在建材行业，用于石材加工的数控水刀切割机；用于玻璃加工的数控玻璃雕花机；用于席梦思加工数控水刀切割机；用于玻璃加工的数控玻璃雕花机；用于席梦思加工的数控行缝机和用于服装加工的数控绣花机等。的数控行缝机和用于服装加工的数控绣花机等。10按结构分类数控系统传统专用型数控系统PC开放式数控系统NC+PCPC+NC全软件11传统专用型数控系统这类数控系统的硬件由数控系统生产厂家自行开发，具有很强的专用性，经过了长时间的使用，质量和性能稳定可靠，目前还占领着制造业的大部分市场。但由于其采用一种完全封闭的体系结构，往往存在以下缺点:a.用户的应用、维修以及操作人员培训完全依赖于数控系统生产厂家，系统维护费用较高;b.系统功能的扩充以及更新完全依赖于公司的技术水平，周期比较长;c.大量市售廉价通用软硬件在专用数控系统上无法使用，功能比较单一。因此，随着开放式体系结构数控系统的不断发展，这种传统专用型数控系统的市场正在受到挑战，市场份额已经在逐渐减小。12PC嵌入NC结构的开放式数控系统这类数控系统与传统专用型数控系统相比结构上具备一些开放性，功能十分强大系统软硬件结构十分复杂系统价格也十分昂贵，一般的中小型数控机床生产厂家没有经济能力去购买。NC+PC结构的发展已呈下降趋势13驱动模块驱动模块数控系统模块数控系统模块显示、输入单元显示、输入单元I/OI/O接口接口SINUMERIK 840D SINUMERIK 840D 如FANUC16i/18i, Simens840D14数控系统部分数控系统部分 15数字驱动模块数字驱动模块功率模块功率模块控制模块控制模块16 NC嵌入PC结构的开放式数控系统这种数控系统的硬件部分由开放式体系结构的运动控制卡与PC机构成。运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC 控制能力。这种数控系统的开放性能比较好，并且对功能进行改进也比较方便，系统的控制功能主要由运动控制卡来实现，机床硬件发生改变时，只需要修改相应部分的控制软件，并且系统性价比也比较高，能够满足大多数的数控机床生产厂家的需要。PC+NC结构正逐渐发展成PC+I/O的软件化结构和PC+实时网络的分布式结构新推出的PC数控系统已越来越多的采用PC+NC的结构1718DSP运动控制卡19如日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC。马扎特罗尔20全软件型的开放式数控系统这是一种最新型的开放式体系结构的数控系统，所有的数控功能(包括插补、位置控制等)全部都是由计算机软件来实现的。与前几种数控系统相比，全软件型开放式数控系统具有最高的性价比，因而最有生命力。2122按结构分类数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构； 大板结构和功能模板结构大板结构和功能模板结构 1.1.大板结构大板结构 大板结构大板结构CNCCNC系统的系统的CNCCNC装置由主电路板、位置装置由主电路板、位置控制板、控制板、PCPC板、图形控制板、附加板、图形控制板、附加I/OI/O板和电源单元板和电源单元等组成。等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。微型计算机的结构。 2 2功能模块结构功能模块结构 在这种结构中，整个在这种结构中，整个CNCCNC装置按功能模块化分为若装置按功能模块化分为若干个模块，干个模块，硬件和软件的设计都采用模块化设计硬件和软件的设计都采用模块化设计。 常用的功能模板有常用的功能模板有CNCCNC控制板、位置控制板、控制板、位置控制板、PCPC板、板、存储器板、图形板和通信板等。存储器板、图形板和通信板等。FANUCFANUC系统系统1515系列就采用了功能模块式结构。系列就采用了功能模块式结构。23参考文献1陈先锋,何亚飞,朱弘峰. SIEMENS数控技术应用工程师 SINUMERIK 840D/810D数控系统功能应用M.1版. 北京市：人民邮电出版社, 2010.06.2熊军. 数控机床原理与结构M. 1版.北京市：人民邮电出版社, 2007.09.3晏初宏等主编. 数控机床M. 1版.长沙市：中南大学出版社, 2006.05.24Best wishesBest wishes25