數(shù)控系統(tǒng)功能

    CNC系統(tǒng)的功能 CNC系統(tǒng)由于現(xiàn)在普遍采用了微處理器，通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)很多功能。數(shù)控系統(tǒng)有多種系列，性能各異。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能�；�本功能是數(shù)控系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。CNC系統(tǒng)的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類型、用途、檔次的不同，CNC系統(tǒng)的功能有很大差別，下面介紹其主要功能。
1. 控制功能 CNC系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時(shí)控制（聯(lián)動(dòng)）的軸數(shù)是其主要性能之一�？刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)可以完成輪廓軌跡的加工。一般數(shù)控車床只需二軸控制，二軸聯(lián)動(dòng)；一般數(shù)控銑床需要三軸控制、三軸聯(lián)動(dòng)或軸聯(lián)動(dòng)；一般加工中心為多軸控制，三軸聯(lián)動(dòng)�？刂戚S數(shù)越多，特別是同時(shí)控制的軸數(shù)越多，要求CNC系統(tǒng)的功能就越強(qiáng)，同時(shí)CNC系統(tǒng)也就越復(fù)雜，編制程序也越困難。
2. 準(zhǔn)備功能 準(zhǔn)備功能也稱G指令代碼，它用來(lái)指定機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能，包括基本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等指令。對(duì)于點(diǎn)位式的加工機(jī)床，如鉆床、沖床等，需要點(diǎn)位移動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于輪廓控制的加工機(jī)床，如車床、銑床、加工中心等，需要控制系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)給坐標(biāo)具有聯(lián)動(dòng)功能。
3. 插補(bǔ)功能 CNC系統(tǒng)是通過(guò)軟件插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡控制的。由于輪廓控制的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，軟件插補(bǔ)的計(jì)算速度難以滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給速度和分辨率的要求，同時(shí)由于CNC不斷擴(kuò)展其他方面的功能也要求減少插補(bǔ)計(jì)算所占用的CPU時(shí)間。因此 ，CNC的插補(bǔ)功能實(shí)際上被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)，插補(bǔ)軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段的數(shù)據(jù)為粗插補(bǔ)，伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果，將小線段分成單個(gè)脈沖的輸出稱為精插補(bǔ)。有的數(shù)控機(jī)床采用硬件進(jìn)行精插補(bǔ)。
4. 進(jìn)給功能 根據(jù)加工工藝要求，CNC系統(tǒng)的進(jìn)給功能用F指令代碼直接指定數(shù)控機(jī)床加工的進(jìn)給速度。
（1）切削進(jìn)給速度 以每分鐘進(jìn)給的毫米數(shù)指定刀具的進(jìn)給速度，如100mm/min。對(duì)于回轉(zhuǎn)軸，表示每分鐘進(jìn)給的角度。
（2）同步進(jìn)給速度 以主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給的毫米數(shù)規(guī)定的進(jìn)給速度，如0.02mm/r。只有主軸上裝有位置編碼器的數(shù)控機(jī)床才能指定同步進(jìn)給速度，用于切削螺紋的編程。
（3）進(jìn)給倍率 操作面板上設(shè)置了進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)，倍率可以從0~200%之間變化，每檔間隔10%。使用倍率開(kāi)關(guān)不用修改程序就可以改變進(jìn)給速度，并可以在試切零件時(shí)隨時(shí)改變進(jìn)給速度或在發(fā)生意外時(shí)隨時(shí)停止進(jìn)給。
5. 主軸功能 主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能。
（1）轉(zhuǎn)速的編碼方式 一般用S指令代碼指定。一般用地址符S后加兩位數(shù)字或四位數(shù)字表示，單位分別為r/min和mm/min。
（2）指定恒定線速度 該功能可以保證車床和磨床加工工件端面質(zhì)量和不同直徑的外圓的加工具有相同的切削速度。
（3）主軸定向準(zhǔn)停 該功能使主軸在徑向的某一位置準(zhǔn)確停止，有自動(dòng)換刀功能的機(jī)床必須選取有這一功能的CNC裝置。
6. 輔助功能 輔助功能用來(lái)指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切削液的開(kāi)和關(guān)；刀庫(kù)的啟和停等，一般是開(kāi)關(guān)量的控制，它用M指令代碼表示。各種型號(hào)的數(shù)控裝置具有的輔助功能差別很大，而且有許多是自定義的。
7. 刀具功能 刀具功能用來(lái)選擇所需的刀具，刀具功能字以地址符T為首，后面跟二位或四位數(shù)字，代表刀具的編號(hào)。
8. 補(bǔ)償功能 補(bǔ)償功能是通過(guò)輸入到CNC系統(tǒng)存儲(chǔ)器的補(bǔ)償量，根據(jù)編程軌跡重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的工件。補(bǔ)償功能主要有以下種類：
（1）刀具的尺寸補(bǔ)償 如刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧補(bǔ)償。這些功能可以補(bǔ)償?shù)毒吣�損以及換刀時(shí)對(duì)準(zhǔn)正確位置，簡(jiǎn)化編程。
（2）絲杠的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償或者熱變形補(bǔ)償 通過(guò)事先檢測(cè)出絲杠螺距誤差和反向間隙，并輸入到CNC系統(tǒng)中，在實(shí)際加工中進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。
9. 字符、圖形顯示功能 CNC控制器可以配置單色或彩色CRT或LCD，通過(guò)軟件和硬件接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示。通�？梢燥@示程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機(jī)對(duì)話編程菜單、零件圖形及刀具實(shí)際移動(dòng)軌跡的坐標(biāo)等。
10. 自診斷功能 為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類型和部位，以減少停機(jī)時(shí)間，CNC系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。不同的CNC系統(tǒng)設(shè)置的診斷程序是不同的，診斷的水平也不同。診斷程序一般可以包含在系統(tǒng)程序中，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行檢查和診；也可以作為服務(wù)性程序，在系統(tǒng)運(yùn)行前或故障停機(jī)后進(jìn)行診斷，查找故障的部位。有的CNC可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信診斷。
11. 通信功能 為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的需求，CNC裝置通常具有RS232C通信接口，有的還備有DNC接口。也有的CNC還可以通過(guò)制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）接入工廠的通信網(wǎng)絡(luò)。
12. 人機(jī)交互圖形編程功能 為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的編程效率，對(duì)于NC程序的編制，特別是較為復(fù)雜零件的NC程序都要通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助編程，尤其是利用圖形進(jìn)行自動(dòng)編程，以提高編程效率。因此，對(duì)于現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般要求具有人機(jī)交互圖形編程功能。有這種功能的CNC系統(tǒng)可以根據(jù)零件圖直接編制程序，即編程人員只需送入圖樣上簡(jiǎn)單表示的幾何尺寸就能自動(dòng)地計(jì)算出全部交點(diǎn)、切點(diǎn)和圓心坐標(biāo)，生成加工程序。有的CNC系統(tǒng)可根據(jù)引導(dǎo)圖和顯示說(shuō)明進(jìn)行對(duì)話式編程，并具有自動(dòng)工序選擇、刀具和切削條件的自動(dòng)選擇等智能功能。有的CNC系統(tǒng)還備有用戶宏程序功能（如日本FANUC系統(tǒng)）。這些功能有助于那些未受過(guò)CNC編程專門訓(xùn)練的機(jī)械工人能夠很快地進(jìn)行程序編制工作。