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1簡介：

數(shù)字控制系統(tǒng)簡稱，英文名稱為Numerical Control System，早期是與計算機(jī)并行發(fā)展演化的，用于控制自動化加工設(shè)備的，由電子管和繼電器等硬件構(gòu)成具有計算能力的專用控制器的稱為硬件數(shù)控（Hard NC）。20世紀(jì)70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計算機(jī)處理器代替，稱為計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。

計算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical control，簡稱CNC）系統(tǒng)是用計算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計算機(jī)存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置，用于控制自動化加工設(shè)備的專用計算機(jī)系統(tǒng)。

CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序存儲裝置（從早期的紙帶到磁環(huán)，到磁帶、磁盤到計算機(jī)通用的硬盤）、計算機(jī)控制主機(jī)（從專用計算機(jī)進(jìn)化到PC體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進(jìn)給（伺服）驅(qū)動裝置（包括檢測裝置）等組成。

由于逐步使用通用計算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)日趨具有了軟件為主的色彩，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與網(wǎng)絡(luò)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。

2發(fā)展：

我國數(shù)控系統(tǒng)雖取得了較大發(fā)展，但是我國數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90%以上的都是國外產(chǎn)品，特別是對于國防工業(yè)急需的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素，而國外對我國至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。為加快數(shù)控技術(shù)行業(yè)的發(fā)展，國家出臺了一系列政策，包括國務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興計劃》和《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》國家科技重大專項(xiàng)計劃，為我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境，《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》明確提出:"堅(jiān)持裝備自主化與重點(diǎn)建設(shè)工程相結(jié)合，堅(jiān)持自主開發(fā)與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合，堅(jiān)持發(fā)展整機(jī)與提高基礎(chǔ)配套水平相結(jié)合的基本原則"，提升數(shù)控系統(tǒng)等基礎(chǔ)配套件的*，是落實(shí)裝備自主化的重要內(nèi)容。國家科技重大專項(xiàng)《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》也提出，到2020年，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的*要實(shí)現(xiàn)較大程度的提高。

目前我國正處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。根據(jù)《2013-2017年中國數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展前景與投資預(yù)測分析報告》 所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，我國機(jī)床消費(fèi)額從2002年起已經(jīng)連續(xù)8年排名世界。2009年，中國機(jī)床消費(fèi)額大于世界*二位的日本和第三位的德國消費(fèi)額之和。據(jù)國家發(fā)展改革委副主任張國寶于《在數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會上的講話》介紹，未來若干年內(nèi)，我國數(shù)控機(jī)床市場需求量將繼續(xù)以年均10-15%的速度增長，市場潛力巨大。隨著中國制造業(yè)升級，中國現(xiàn)有普通機(jī)床也亟需改造升級，因此，數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)市場空間廣闊，具備進(jìn)一步發(fā)展的巨大潛力。

"十二五"期間，隨著國民經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，汽車、船舶、工程機(jī)械、航天航空等行業(yè)將為我國機(jī)床行業(yè)提供巨大的需求，預(yù)計到2015年我國各類數(shù)控機(jī)床及數(shù)字化機(jī)械所需數(shù)控系統(tǒng)需求將達(dá)到25萬臺套以上（不包含進(jìn)口機(jī)床所配套的數(shù)控系統(tǒng)），產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也逐漸向中、轉(zhuǎn)化，其中數(shù)控系統(tǒng)所占比率將提升至10%左右，中檔數(shù)控系統(tǒng)所占比重提升至50%左右。而根據(jù)國家科技重大專項(xiàng)之一《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》要求，到2020年，國產(chǎn)中、數(shù)控機(jī)床用的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)*達(dá)到60%以上;國內(nèi)中數(shù)控系統(tǒng)市場有12萬臺的替代空間，未來行業(yè)空間巨大。

3基本構(gòu)成：

世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計的基本要求和硬件和軟件的工程設(shè)計思路。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計思想上也可能各有千秋。例如，在上世界90年代，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，熱變形小，便于板子更換和靈活結(jié)合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，減少板間插接件，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個具有輸入輸出功能的專用計算機(jī)系統(tǒng)，按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng);測量系統(tǒng)檢測機(jī)械的直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，來修正控制指令;伺服驅(qū)動系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的控制指令和測量系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行比較和控制調(diào)節(jié)，控制PWM電流驅(qū)動伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)械按要求運(yùn)動。這三部分有機(jī)結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能，具有包括現(xiàn)場總線接口輸入輸出能力的專用計算機(jī)。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機(jī)。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。

硬件結(jié)構(gòu)

從硬件結(jié)構(gòu)上的角度，數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代，階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制，包括代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)，第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng);第二個階段為計算機(jī)控制階段，其特征是直接引入計算機(jī)控制，依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能，包括第四代是小型計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。

由于上世紀(jì)90年代開始，PC結(jié)構(gòu)的計算機(jī)應(yīng)用的普及推廣，PC構(gòu)架下計算機(jī)CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術(shù)的高速進(jìn)步，制造成本的大幅降低，導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了"NC+PC"過渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為HMI。代表性的產(chǎn)品包括FANUC的160i，180i,310i,840D等。還有一類即將數(shù)控功能集中以運(yùn)動控制卡的形式實(shí)現(xiàn)，通過增擴(kuò)NC控制板卡（如基于DSP的運(yùn)動控制卡等）來發(fā)展PC數(shù)控系統(tǒng)。典型代表有美國DELTA TAU公司用PMAC多軸運(yùn)動控制卡構(gòu)造的PMAC-NC系統(tǒng)。另一種更加革命性的結(jié)構(gòu)是全部采用PC平臺的軟硬件資源,僅增加與伺服驅(qū)動及I/O設(shè)備通信所必需的現(xiàn)場總線接口，從而實(shí)現(xiàn)非常簡潔硬件體系結(jié)構(gòu)。

軟件結(jié)構(gòu)

（1）輸入數(shù)據(jù)處理程序

它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補(bǔ)償計算，或?yàn)椴逖a(bǔ)運(yùn)算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項(xiàng)內(nèi)容。

（2）插補(bǔ)計算程序

CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)、既定速度等進(jìn)行中間輸出點(diǎn)的插值密化運(yùn)算。上述密化計算不僅要嚴(yán)格遵循給定軌跡要求還要符合機(jī)械系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)動加減速的要求。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出形成進(jìn)給運(yùn)動的位置指令。這個過程稱為插補(bǔ)運(yùn)算。計算得到進(jìn)給運(yùn)動的位置指令通過CNC內(nèi)或伺服系統(tǒng)內(nèi)的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調(diào)節(jié)，輸出電流驅(qū)動電機(jī)帶動工作臺或刀具作相應(yīng)的運(yùn)動，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。

CNC系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時控制方式。

（3）管理程序

管理程序負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算等為加工過程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進(jìn)行處理。在PC化的硬件結(jié)構(gòu)下，管理程序通常在實(shí)時操作系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)。

（4）診斷程序

診斷程序的功能是在程序運(yùn)行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運(yùn)行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU、存儲器、接口、開關(guān)、伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。

4基本分類：

加工工藝

⑴車削、銑削類數(shù)控系統(tǒng)

針對數(shù)控車床控制的數(shù)控系統(tǒng)和針對加工中心控制數(shù)控系統(tǒng)。這一類數(shù)控系統(tǒng)屬于常見的數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用T，M來區(qū)別這兩大類型號。西門子則是在統(tǒng)一的數(shù)控內(nèi)核上配典型的車銑復(fù)合型數(shù)控系統(tǒng)置不同的編程工具:Shopmill,shopturn來區(qū)別。兩者大的區(qū)別在于:車削系統(tǒng)要求能夠隨時反映刀尖點(diǎn)相對于車床軸線的距離，以表達(dá)當(dāng)前加工工件的半徑，或乘以2表達(dá)為直徑;車削系統(tǒng)有各種車削螺紋的固定循環(huán);車削系統(tǒng)支持主軸與C軸的切換，支持端面直角坐標(biāo)系或回轉(zhuǎn)體圓柱面坐標(biāo)系編程，而數(shù)控系統(tǒng)要變換為極坐標(biāo)進(jìn)行控制;而對于銑削數(shù)控系統(tǒng)更多地要求復(fù)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(fù)合化工藝的日益普及，要求數(shù)控系統(tǒng)兼具車削、銑削功能，例如大連光洋公司的GNC60/61系列數(shù)控系統(tǒng)。

⑵磨削數(shù)控系統(tǒng)

針對磨床控制的專用數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用G代號區(qū)別，西門子須配置功能。與其他數(shù)控系統(tǒng)的區(qū)別主要在于要支持工件在線量儀的接入，量儀主要監(jiān)測尺寸是否到位，并通知數(shù)控系統(tǒng)退出磨削循環(huán)。磨削數(shù)控系統(tǒng)還要支持砂輪修整，并將修正后的砂輪數(shù)據(jù)作為刀具數(shù)據(jù)計入數(shù)控系統(tǒng)。此外，磨削數(shù)控系統(tǒng)的PLC還要具有較強(qiáng)的溫度監(jiān)測和控制回路，還要求具有與振動監(jiān)測、超聲砂輪切入監(jiān)測儀器接入，協(xié)同工作的能力。對于非圓磨削，數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動在進(jìn)給軸上需要更高的動態(tài)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(shù)控系統(tǒng)對曲線平滑技術(shù)方面也要有特殊處理。

⑶面向特種加工數(shù)控系統(tǒng)

這類系統(tǒng)為了適應(yīng)特種加工往往需要有特殊的運(yùn)動控制處理和加工作動器控制。例如，并聯(lián)機(jī)床控制需要在常規(guī)數(shù)控運(yùn)動控制算法加入相應(yīng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)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(jī)床控制需要C軸保持沖裁頭處于運(yùn)動軌跡切線姿態(tài);齒輪加工則要求數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)符合齒輪范成規(guī)律的電子齒輪速比關(guān)系或表達(dá)式關(guān)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(shù)控系統(tǒng)控制放電電源;激光加工則需要數(shù)控系統(tǒng)控制激光能量。

伺服系統(tǒng)

按照伺服系統(tǒng)的控制方式，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為以下幾類:

⑴開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進(jìn)電動機(jī)為驅(qū)動元件。CNC裝置輸出的進(jìn)給指令（多為脈沖接口）經(jīng)驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動機(jī)各定子繞組依此通電/斷電的電流脈沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動，再經(jīng)機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)（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(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中。

⑵半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

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

⑶全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作臺上，用以檢測機(jī)床工作臺的實(shí)際運(yùn)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(jìn)行調(diào)節(jié)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(jī)床工作臺這些連接環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，導(dǎo)致整個系統(tǒng)連接剛度變差，因此調(diào)試時，其系統(tǒng)較難達(dá)到高增益，即容易產(chǎn)生振蕩。

功能水平

⑴經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或脈沖串接口的伺服驅(qū)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(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng);通常不具有用戶可編程的PLC功能。通常裝備的機(jī)床定位精度在0.02mm以上。

⑵普及型數(shù)控系統(tǒng)

介于簡式型數(shù)控系統(tǒng)和高性能型數(shù)控系統(tǒng)之間的數(shù)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)聯(lián)動軸數(shù)4軸以下（含4軸），閉環(huán)控制（伺服電機(jī)反饋信息參與控制），具有螺距誤差補(bǔ)償和刀具管理功能，支持用戶開發(fā)PLC功能。

⑶型數(shù)控系統(tǒng)

一般是指具有多通道（兩個及以上）數(shù)控設(shè)備控制能力，具有雙驅(qū)控制、5軸及以上的插補(bǔ)聯(lián)動功能、斜面加工、樣條插補(bǔ)、雙向螺距誤差補(bǔ)償、直線度和垂直度誤差補(bǔ)償、刀具管理及刀具長度和半徑補(bǔ)償功能、高靜態(tài)精度（分辨率0.001μm即小分辨率為1nm）和高動態(tài)精度（隨動*.01mm以內(nèi)）、高速度及完備的PLC控制功能數(shù)控系統(tǒng)。

5選型因素：

數(shù)控系統(tǒng)的功能適用性對于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計選型無疑是重要的限制性因索。以下因素是在選擇數(shù)控系統(tǒng)中必須考慮的重要因素。

⑴驅(qū)動能力

不同的數(shù)控供應(yīng)商的解決方案中伺服的功率范圍和配套電機(jī)范圍也是不同的。首先應(yīng)該從可匹配的電機(jī)類型，功率范圍來初步篩選。特別是要注意數(shù)控機(jī)床方案中是否包括力矩電機(jī)、直線電機(jī)、電主軸屬于同步電主軸還是異步電主軸，上述電機(jī)的額定電流需求和過載電流需求，電主軸的高轉(zhuǎn)速需求等。

⑵全閉環(huán)需求與雙驅(qū)需求

數(shù)控機(jī)床，特別是大型、重型數(shù)控機(jī)床大多數(shù)都有全閉環(huán)和雙驅(qū)需求。在全閉環(huán)控制方案中，要在距離編碼光柵、值式光柵、普通增量光柵間進(jìn)行選擇，同時數(shù)控系統(tǒng)也要支持相應(yīng)的反饋信號接入。

⑶五軸控制需求

五軸機(jī)床需要明確是否五軸聯(lián)動還是僅要求五面加工，相應(yīng)選擇數(shù)控系統(tǒng)功能也不同。比如針對五面箱體類加工，通常不需要RTCP，選擇余地就比較大。同時針對五軸功能可能涉及數(shù)控系統(tǒng)供貨商在出口許可證、售后服務(wù)、技術(shù)支持等也必須認(rèn)真考慮。

⑷生產(chǎn)系統(tǒng)需求

數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化支持成為生產(chǎn)系統(tǒng)集成的必要條件。對于要納入自動化程度很高的生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，必須明確數(shù)控系統(tǒng)具有相應(yīng)的接入解決方案，包括低級的依靠PLC輸入輸出點(diǎn)直接接入到的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置OPC服務(wù)器，依照OPC標(biāo)準(zhǔn)向用戶開放數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。此外面向生產(chǎn)系統(tǒng)，自動化的在線工件檢測和刀具檢測也是必須支持的功能。

6工作流程：

1、輸入：零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤、磁盤、連接上級計算機(jī)的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗(yàn)和代碼轉(zhuǎn)換等工作。

2、譯碼：不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程序以一個程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等）、加工速度信息（F 代碼）和其他輔助信息（M、S、T代碼等）按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在*的內(nèi)存專用單元。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤便立即報警。

3、刀具補(bǔ)償：刀具補(bǔ)償包括刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。在比較好的CNC裝置中，刀具補(bǔ)償?shù)墓ぜ€包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補(bǔ)償。

4、進(jìn)給速度處理：編程所給的刀具移動速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來計算各運(yùn)動坐標(biāo)的分速度。在有些CNC裝置中，對于機(jī)床允許的低速度和高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這里處理。

5、插補(bǔ)：插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行" 數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化 "。插補(bǔ)程序在每個插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過若干次插補(bǔ)周期后 ，插補(bǔ)加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的"數(shù)據(jù)點(diǎn)密化"工作。

6、位置控制：位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上， 這部分工作可以由軟件實(shí)現(xiàn)， 也可以由硬件完成。它的主要任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將理論位置與實(shí)際反饋位置相比較， 用其差值去控制伺服電動機(jī)。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度。

7、I/0 處理：I/O 處理主要處理CNC裝置面板開關(guān)信號，機(jī)床電氣信號的輸入、輸出和控制（如換刀、換擋、冷卻等）。

8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示。

9、診斷：對系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進(jìn)行檢查、定位，包括聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。

7常見故障：

位置環(huán)

這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。

常見的故障有：①位控環(huán)報警:可能是測量回路開路;測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。②不發(fā)指令就運(yùn)動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障;測量元件損壞。③測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值;機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn);高速時漏脈沖產(chǎn)生報警可能的原因是光柵或讀頭臟了;光柵壞了。

伺服驅(qū)動系統(tǒng)

伺服驅(qū)動系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。

電源部分

電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個系統(tǒng)。一般在歐美國家，這類問題比較少，在設(shè)計上這方面的因素考慮的不多，但在中國由于電源波動較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機(jī)時間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。