數控裝置是機床數控系統的核心，并對其在系統中的主要作用了解，由于它在整個系統中的重要性。

一、CNC 裝置的組成

從自動控制的角度來看，CNC 系統是一種位置（軌跡）控制系統，其本質上是以多執行部件 ( 各運動軸 ) 的位移量為控制對象并使其協調運動的自動控制系統，是一種配有專用操作系統的計算機控制系統。

從外部特征來看，CNC 系統是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。 

圖5-1 CNC系統硬件的層次結構

1 、CNC 系統硬件的層次結構

由計算機基本系統、設備支持層、設備層三部分組成。

從本質特征來看，CNC系統軟件是具有實時性和多任務性的專用操作系統。從功能特征來看，專用操作系統由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成。它是CNC系統活的靈魂。

其結構框圖如圖5-2 所示。

3 、CNC 硬件軟件的作用和相互關系

硬件是基礎，軟件是靈魂

CNC 裝置的系統軟件在系統硬件的支持下，合理地組織、管理整個系統的各項工作，實現各種數控功能，使數控機床按照操作者的要求，有條不紊地進行加工。

CNC 系統的硬件和軟件構成了CNC 系統的系統平臺，如圖5-3 所示。

該平臺有以下兩方面的含義：

提供 CNC 系統基本配置的必備功能；

在平臺上可以根據用戶的要求進行功能設計和開發。

二、CNC 裝置的優點

1 、具有靈活性和通用性

CNC 裝置的功能大多由軟件實現，且軟硬件采用模塊化的結構，使系統功能的修改、擴充變得較為靈活。

CNC 裝置其基本配置部分是通用的，不同的數控機床僅配置相應的特定的功能模塊，以實現特定的控制功能。

2 、數控功能豐富

插補功能：二次曲線、樣條曲線、空間曲面插補；

補償功能：運動精度補償、隨機誤差補償、非線性誤差補償等

人機對話功能：加工的動、靜態跟蹤顯示，高級人機對話窗口

編程功能：G 代碼、籃圖 編程、部分自動編程功能。

3 、可靠性高

CNC 裝置采用集成度高的電子元件、芯片、采用 VLSI （超大規模集成電路）本身就是可靠性的保證。

許多功能由軟件實現，使硬件的數量減少。

豐富的故障診斷及保護功能 ( 大多由軟件實現 ) ，從而可使系統的故障發生的頻率和發生故障后的修復時間降低。

4 、使用維護方便

操作使用方便：用戶只需根據菜單的提示，便可進行正確操作。

編程方便：具有多種編程的功能、程序自動校驗和模擬仿真功能。

維護維修方便：部分日常維護工作自動進行 ( 潤滑，關鍵部件的定期檢查等 ) ，數控機床的自診斷功能，可迅速實現故障準確定位。

5、易于實現機電一體化

數控系統控制柜的體積小（采用計算機，硬件數量減少；電子元件的集成度越來越高，硬件的不斷減小），使其與機床在物理上結合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。

三、CNC 裝置的功能

CNC 裝置的功能是指滿足用戶操作和機床控制要求的方法和手段。數控裝置的功能包括基本功能和選擇功能。

基本功能—— 數控系統基本配置的功能，即必備功能；

選擇功能—— 用戶可根據實際要求選擇的功能。

1、控制功能

—— CNC 能控制和能聯動控制的進給軸數

CNC 的進給軸分類：

移動軸（X 、Y 、Z ）和回轉軸（A 、B 、C ）；

基本軸和附加軸（U 、V 、W ）。

聯動控制軸數越多，CNC 系統就越復雜，編程也越困難。

2 、準備功能（G 功能）

—— 指令機床動作方式的功能。

3 、插補功能和固定循環功能  

—— 插補功能是數控系統實現零件輪廓 ( 平面或空間 ) 加工軌跡運算的功能。

—— 固定循環功能是數控系統實現典型加工循環。（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔 鉆削和 切螺紋等）的功能 .

4 、進給功能

—— 進給速度的控制功能。

進給速度 —— 控制刀具相對工件的運動速度，單位為 mm/min 。

同步進給速度 —— 實現切削速度和進 給速度 的同步，單位為 mm/r 。

進給倍率（進給修調率） —— 人工實時修調預先給定的進給速度 。

5 、主軸功能

—— 數控系統的主軸的控制功能。

主軸轉速 —— 主軸轉速的控制功能，單位為 r/min 。

恒線速度控制 —— 刀具切削點的切削速度為恒速的控制功 能。

主軸定向控制 —— 主軸周 向定位于特定位置控制的功能 。

C 軸控制 —— 主軸周 向任意位置控制的功能。

主軸修調率 —— 人工實時修調預先設定的主軸轉速 。

6 、 輔助功能（M 功能）

—— 用于指令機床輔助操作的功能。

7 、刀具管理功能

—— 實現對刀具幾何尺寸和壽命的管理功能。

刀具幾何尺寸（半徑和長度），供刀具補償功能使用；

刀具壽命是指時間壽命，當刀具壽命到期時，CNC 系統將提示用戶更換刀具；

CNC 系統都具有刀具號（T）管理功能，用于標識刀庫中的刀具和自動選擇加工刀具。

8 、補償功能

刀具半徑和長度補償功能：實現按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能。

傳動鏈誤差：包括螺距誤差補償和反向間隙誤差補償功能。

非線性誤差補償功能：對諸如熱變形、靜態彈性變形、空間誤差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用 AI 、專家系統等新技術進行建模，利用模型實施在線補償。

9 、人機對話功能

在CNC 裝置中這類功能有：

菜單結構操作界面；

零件加工程序的編輯環境；

系統和機床參數、狀態、故障信息的顯示、查詢或修改畫面等。

10 、自診斷功能

—— CNC 自動實現故障預報和故障定位的功能。

開機自診斷；

在線自診斷；

離線自診斷；

遠程通訊診斷。

11 、通訊功能

—— CNC 與外界進行信息和數據交換的功能

RS 232C 接口，可傳送零件加工程序；

DNC 接口，可實現直接數控；

MAP(制造自動化協議) 模塊；

網卡：適應 FMS 、CIMS 、IMS 等制造系統集成的要求。