什么是數控系統？基本類型有哪些？

1.什么是數控系統

數控系統(CNC)即以運動控制算法為核心，NC 加工代碼為輸入，結合接口電路，伺服驅動以及主軸裝置等輔助技術，通過控制模塊實現自動化設備加工操作的專業計算機系統。數控系統的主要任務是將零件的加工數據經過一定的處理后控制伺服驅動軸運動，完成所需要輪廓軌跡。

2.數控系統的基本類型

按運動軌跡分類：

(1)點位控制數控系統

控制工具相對工件從某一加工點移到另一個加工點之間的精確坐標位置,而對于點與點之間移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不作任何加工。這一類系統的設備有數控鉆床、數控坐標鏜床和數控沖床等。

(2)直線控制數控系統

不僅要控制點與點的精確位置，還要控制兩點之間的工具移動軌跡是一條直線，且在移動中工具能以給定的進給速度進行加工，其輔助功能要求也比點位控制數控系統多，如它可能被要求具有主軸轉數控制、進給速度控制和刀具自動交換等功能。此類控制方式的設備主要有簡易數控車床、數控鏜銑床等。

(3)輪廓控制數控系統

這類系統能夠對兩個或兩個以上坐標方向進行嚴格控制，即不僅控制每個坐標的行程位置，同時還控制每個坐標的運動速度。各坐標的運動按規定的比例關系相互配合，精確地協調起來連續進行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。采用此類控制方式的設備有數控車床、銑床、加工中心、電加工機床和特種加工機床等。

按加工工藝分類：

⑴車削、銑削類數控系統

針對數控車床控制的數控系統和針對加工中心控制數控系統。這一類數控系統屬于最常見的數控系統。FANUC用T，M來區別這兩大類型號。西門子則是在統一的數控內核上配置不同的編程工具：Shopmill,shopturn來區別。兩者最大的區別在于：車削系統要求能夠隨時反映刀尖點相對于車床軸線的距離，以表達當前加工工件的半徑，或乘以2表達為直徑;車削系統有各種車削螺紋的固定循環;車削系統支持主軸與C軸的切換，支持端面直角坐標系或回轉體圓柱面坐標系編程，而數控系統要變換為極坐標進行控制;而對于銑削數控系統更多地要求復雜曲線、曲面的編程加工能力，包括五軸和斜面的加工等。隨著車銑復合化工藝的日益普及，要求數控系統兼具車削、銑削功能，例如大連光洋公司的GNC60/61系列數控系統。

⑵磨削數控系統

針對磨床控制的專用數控系統。FANUC用G代號區別，西門子須配置功能。與其他數控系統的區別主要在于要支持工件在線量儀的接入，量儀主要監測尺寸是否到位，并通知數控系統退出磨削循環。磨削數控系統還要支持砂輪修整，并將修正后的砂輪數據作為刀具數據計入數控系統。此外，磨削數控系統的PLC還要具有較強的溫度監測和控制回路，還要求具有與振動監測、超聲砂輪切入監測儀器接入，協同工作的能力。對于非圓磨削，數控系統及伺服驅動在進給軸上需要更高的動態性能。有些非圓加工(例如凸輪)由于被加工表面高精度和高光潔度要求，數控系統對曲線平滑技術方面也要有特殊處理。

⑶面向特種加工數控系統

這類系統為了適應特種加工往往需要有特殊的運動控制處理和加工作動器控制。例如，并聯機床控制需要在常規數控運動控制算法加入相應并聯結構解耦算法;線切割加工中需要支持沿路徑回退;沖裁切割類機床控制需要C軸保持沖裁頭處于運動軌跡切線姿態;齒輪加工則要求數控系統能夠實現符合齒輪范成規律的電子齒輪速比關系或表達式關系;激光加工則要保證激光頭與板材距離恒定;電加工則要數控系統控制放電電源;激光加工則需要數控系統控制激光能量。

按伺服系統的控制方式分類：

⑴開環控制數控系統

這類數控系統不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進電動機為驅動元件。CNC裝置輸出的進給指令(多為脈沖接口)經驅動電路進行功率放大，轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電/斷電的電流脈沖信號，驅動步進電動機轉動，再經機床傳動機構(齒輪箱，絲杠等)帶動工作臺移動。這種方式控制簡單，價格比較低廉，從70年代開始，被廣泛應用于經濟型數控機床中。

⑵半閉環控制數控系統

位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲杠軸端，通過角位移的測量間接計算出機床工作臺的實際運行位置(直線位移)，由于閉環的環路內不包括絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環節，由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正，其控制精度不如全閉環控制數控系統，但其調試方便，成本適中，可以獲得比較穩定的控制特性，因此在實際應用中，這種方式被廣泛采用。

⑶全閉環控制數控系統

位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置(直線位移)，并將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行調節控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機床工作臺這些連接環節放在閉環內，導致整個系統連接剛度變差，因此調試時，其系統較難達到高增益，即容易產生振蕩。

按功能水平進行分類：

⑴經濟型數控系統

又稱簡易數控系統，通常采用步進電機或脈沖串接口的伺服驅動，不具有位置反饋或位置反饋不參與位置控制;僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的微機系統為單板機或單片機系統;通常不具有用戶可編程的PLC功能。通常裝備的機床定位精度在0.02mm以上。

⑵普及型數控系統

介于簡式型數控系統和高性能型數控系統之間的數控系統，其特點聯動軸數4軸以下(含4軸)，閉環控制(伺服電機反饋信息參與控制)，具有螺距誤差補償和刀具管理功能，支持用戶開發PLC功能。

⑶高檔型數控系統

一般是指具有多通道(兩個及以上)數控設備控制能力，具有雙驅控制、5軸及以上的插補聯動功能、斜面加工、樣條插補、雙向螺距誤差補償、直線度和垂直度誤差補償、刀具管理及刀具長度和半徑補償功能、高靜態精度(分辨率0.001 m即最小分辨率為1nm)和高動態精度(隨動誤差0.01mm以內)、高速度及完備的PLC控制功能數控系統。

以上就是有關于數控系統的定義及基本類型的全面梳理，如果還想了解更多數控系統的相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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