数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 数控系统的人机界面包括以下四部分：键盘D),用于加工程序的编制以及参数 的输入等：显示器(CRTD,用于显示程序、数据以及加工信息等：操作面板(OPERATOR PANEL 作。手摇脉冲发生器MPG), 用于手动控制机床坐标轴的 运动，类似普通机床的摇手柄 I)键盘在数控系统中亦称为MDI(Manual Data Input)面板或数控面板，它由英文 字母键、功能键、数字键等组成，用于编制加工程序、修改参数等。键盘的接口比较简 单，大多仍采用扫描矩阵原理，这与通常的计算机是一样的。 2)数控系统处于不同的操作功能时，显示器所显示的内容是不同的。在编程时 其显示的是被编辑的 程 而加工时，则显示当前各坐标轴的坐标位置和机床的状 态信息。有些数控系统还具有图形模拟功能，这时显示器则显示模拟加工过程的刀具走 刀路径，可以检查加工程序的正确与否。现代数控系统己大量采用高分辨率彩色显示器 或液晶显示器，显示的图形也由二维平面图形变为三维动态图形。 3)操作面板又称机床操作面板，不同的数控机床由于其所需的动作不同，所配操 作面板也是不同的。操作面板主要用于手动方式下对机床的操作以及自动方式下对运动 的操作或干涉 2.通信接口 通常数控系统均具有标准的RS232串行通信接口，因此与外设以及上级计算机 的连接很方便。高档数控系统还具有RS485、MAP以及其它各种网络接口，从而能够 实现柔性生产线FMS以及计算机集成制造系统CIMS。 进给轴的位置控制接口 实现进给轴的位置控制包括三个方面的内容： 一是进给速度的控制 二是插补运 三是位置闭环控制。插补方法有基准脉冲法与采样数据法。基准脉冲法就是CNC 系统每次插补以脉冲的形式提供给位置控制单元 ,这种插补方法的进给速度与控制精 度较低，主要用于开环数控系统。而采样数据法计算出给定时间间隔内各坐标轴的位置 增量 同时接收机床的 置反馈 据插补所得到的命令 置与反馈位置的差来 控制机床运动，因此采样数据法可以根据进给速度的大小来计算 个时间间隔内的位 置增量。只要CPU的运算速度较快，给定时间间隔选择得较小，就可以实现高速、高 精度的位置控制。 进给轴位置控制接口包括模拟量输出接口和位置反馈计数接口。模拟量输出接口采 用数模转换器DAC(一般 输出模拟电压的范围为-10 控制速度伺服单 模拟电 的正负和大小分 别决定了电动机的转 方向和转速 位置 反馈计数接口能检测并记录位置反馈元件（如光电编码器）所发回的信号，从而得 到进给轴的实际位置。 此接口还具有失线检测功能，任意一根反馈信号的线断了都会引起失线报警。在进 行位置控制的同时，数控系统还统过软件进行自动升降速处理，即当机床启动、停止或 在加工过程中改变进给速度时，数控系统自动进行线性规律或指数规律的速度升降处 理。对于一般机床可采用较为简单的直线线性升降速处理，对于重型机床则需使用指数 升降速处理，以便使速度变化平滑。 4.主轴控制接口 主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。当数控机床配有主 轴驱动装置时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行无级变速，否则需要S ]实现 级变速 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无级变速 这可以利用辅助功能和主轴模拟量控制配合完成。 主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、主轴准停功能以及主轴转速监控等。 5.MST控制接口 数控系统的MST功能是通过开关量输入/输出接口完成（除S模拟量输出 兰州交通大学机电工程学院数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 6 数控系统的人机界面包括以下四部分：键盘 (MDI)，用于加工程序的编制以及参数 的输入等；显示器 (CRT)，用于显示程序、数据以及加工信息等；操作面板（OPERATOR PANEL）， 用于对机床的操作。手摇脉冲发生器 (MPG)， 用于手动控制机床坐标轴的 运动 , 类似普通机床的摇手柄。 1) 键盘在数控系统中亦称为 MDI (Manual Data Input) 面板或数控面板，它由英文 字母键、功能键、数字键等组成 , 用于编制加工程序、修改参数等。键盘的接口比较简 单，大多仍采用扫描矩阵原理，这与通常的计算机是一样的。 2) 数控系统处于不同的操作功能时，显示器所显示的内容是不同的。在编程时， 其显示的是被编辑的加工程序，而加工时，则显示当前各坐标轴的坐标位置和机床的状 态信息。有些数控系统还具有图形模拟功能，这时显示器则显示模拟加工过程的刀具走 刀路径，可以检查加工程序的正确与否。现代数控系统已大量采用高分辨率彩色显示器 或液晶显示器，显示的图形也由二维平面图形变为三维动态图形。 3) 操作面板又称机床操作面板，不同的数控机床由于其所需的动作不同，所配操 作面板也是不同的。操作面板主要用于手动方式下对机床的操作以及自动方式下对运动 的操作或干涉。 2．通信接口 通常数控系统均具有标准的 RS232 串行通信接口 , 因此与外设以及上级计算机 的连接很方便。高档数控系统还具有 RS485、MAP 以及其它各种网络接口，从而能够 实现柔性生产线 FMS 以及计算机集成制造系统 CIMS 。 3．进给轴的位置控制接口 实现进给轴的位置控制包括三个方面的内容：一是进给速度的控制 , 二是插补运 算 , 三是位置闭环控制。插补方法有基准脉冲法与采样数据法。基准脉冲法就是 CNC 系统每次插补以脉冲的形式提供给位置控制单元 , 这种插补方法的进给速度与控制精 度较低 , 主要用于开环数控系统。而采样数据法计算出给定时间间隔内各坐标轴的位置 增量 , 同时接收机床的实际位置反馈 , 根据插补所得到的命令位置与反馈位置的差来 控制机床运动 , 因此采样数据法可以根据进给速度的大小来计算一个时间间隔内的位 置增量。只要 CPU 的运算速度较快，给定时间间隔选择得较小，就可以实现高速、高 精度的位置控制。 进给轴位置控制接口包括模拟量输出接口和位置反馈计数接口。模拟量输出接口采 用数 模转换器 DAC( 一般为十二位至十六位) , 输出模拟电压的范围为-10—l0V, 用以 控制速度伺服单元。模拟电压的正负和大小分别决定了电动机的转动方向和转速。位置 反馈计数接口能检测并记录位置反馈元件 ( 如光电编码器 ) 所发回的信号 , 从而得 到进给轴的实际位置。 此接口还具有失线检测功能 , 任意一根反馈信号的线断了都会引起失线报警。在进 行位置控制的同时，数控系统还统过软件进行自动升降速处理 , 即当机床启动、停止或 在加工过程中改变进给速度时，数控系统自动进行线性规律或指数规律的速度升降处 理。对于一般机床可采用较为简单的直线线性升降速处理 , 对于重型机床则需使用指数 升降速处理，以便使速度变化平滑 。 4．主轴控制接口 主轴 S 功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。当数控机床配有主 轴驱动装置时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行无级变速，否则需要 S 、 M 、 T 接口实现有级变速。为提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无级变速， 这可以利用辅助功能和主轴模拟量控制配合完成。 主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、主轴准停功能以及主轴转速监控等。 5．MST 控制接口 数控系统的 MST 功能是通过开关量输入 / 输出接口完成 ( 除 S 模拟量输出