一、经济型数控系统的构成及功能
1、开环数控系统的总体结构
CNC数控系统由以下几个部分构成：
1）微机，通常包括中央微处理器、存储器、I/O接口等。
2）进给伺服系统，在开环数控系统中为步进电机伺服系统。
3）开关量控制及主轴控制，这部分涉及到M、T、S代码的执行。
4）人机接口和通信接口。
2、数控系统的功能
802S系统的功能有：1、进给轴/主轴监控；2、连续路径加工，准确停方式；3、速度，设定值—实际值系统，闭环控制；4、手动操作及手轮运行；5、程序运行；6、补偿；7、端面轴；8、回参考点运行；9、主轴控制；10、输出给PLC的辅助功能；11、进给率；12、刀具补偿；13、急停等功能。
3、数控系统的电气连接
如果机床使用变频器作为主轴驱动单元，在设计电柜时应考虑采取必要的抗干扰的措施。变频器是很强的干扰源（主要是电源干扰和无线干扰）。如果可能，变频器可安装在独立的电柜内。当变频器和CNC必须安装在同一电柜内时，应按下列要求进行电柜布局：
1、变频器的电源进线和动力出线在电柜内的长度应尽可能短；
2、变频器的电源线和动力线应单独布线；
3、CNC的模拟量控制信号应屏蔽，屏蔽应在变频器端接地；
4、变频器的动力线也应屏蔽，屏蔽应在电动机地脚端接地。
4、数控系统的调试
1、PLC应用程序调试
当系统各部件连接完毕后，首先必须调试PLC应用程序中的相关动作。只有在所有安全功能都正确无误时，才可以进行NC参数和驱动器的调试。
2、数控系统的参数设置
PLC机床参数设置完成后，要进行数控系统的参数设置。数控系统的主要参数包括：通用机床数据、显示机床数据、通信专用机床数据、轴相关机床数据、设定数据等。
经济型数控车床 采用步进电动机和单片机、PLC对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
车床经济型数控系统硬件设计
经济型数控系统的硬件和软件设计直接影响数控系统的加工性能和操作性能。本文介绍经济型数控系统硬件设计中经常遇到的一些问题及处理方法。 1、功能选择
系统功能选择的方法有几种不同的方式，使用CRT显示器作为显示终端时，可以制作功能菜单，用户可以通过菜单选择功能。但经济型数控系统为了降低成本，一般不用CRT显示器，而用数码管组成显示终端。这时可用波段开关通过并行接口组成功能选择电路。图1是由接口电路8255和波段开关组成功能选择
图2-1 功能选择及对刀处理电路原理
程序编辑――加工程序的录入、检查和修改。 参数设定――设定传动间隙、G00速度、刀具参数等。 文件处理――加工程序装入和转存等。 对刀处理――手动和自动检测刀具位置和半径参数并自动存入系统。 手动处理――手动进给。 连续加工――连续执行加工程序。 单段加工――每次执行一段加工程序。 在系统启动后的主程序和以后的各个功能程序中，通过8255循环检测波段开关的位置，并转入相应的功能模块。 2、对刀处理 我们设计的车床经济型数控系统中采用的对刀方式既可实现手动对刀，又可实现自动对刀。对刀棒为一定尺寸的绝缘圆棒，其头部采用金属材料，与机床绝缘，刀具通过机床接地。对刀时刀架带动刀具向对刀棒靠近，对刀信号经8255的PA7送入系统。刀尖与对刀棒不接触时系统接收到高电平，刀尖与对刀棒接触时系统接收到低电平。 进入对刀功能后有三种选择，手动对刀、自动对刀和计算刀补值。 手动对刀方式，显示当前刀位号，用键盘的换刀键手动换刀，用键盘的方向键(横向或纵向)移动刀具。当刀具与对刀棒接触后，刀具移动自动停止并保存其移动距离，继续等待键盘操作。当选择退出手动对刀时，则退出手动对刀功能返回对刀主程序。 自动对刀方式，首先保证刀具从1号位开始，并显示当前刀位号。自动对刀分为纵向对刀和横向对刀。纵向自动对刀时，刀具从第一把刀开始纵向移动至与对刀棒接触时并记录下该刀具的移动距离，将该刀具退至原位并自动换至第二把刀，纵向移动至与对刀棒接触并记录下该刀具的移动距离，直到所有刀具完成对刀并自动保存刀具移动距离。横向自动对刀的方法与纵向相同，只是刀具的移动方向不同。当选择退出自动对刀功能时，则退出自动对刀功能返回对刀主程序。 第三章 数控机床的可编程序控制器
一、数控机床用PLC
数控机床用PLC可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的“内装型”PLC，另一类是那些输入/输出接口技术规范、输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的“独立型”PLC。
（一）“内装型”PLC
“内装型”PLC从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT（机床侧）则通过CNC输入/输出接口电路实现信号传送。如图：
图3-1具有内装置型PLC的CNC机床系统框图
（二）“独立型”PLC
独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。如图
图3-2具有独立型PLC的CNC机床系统框图
1、回转工作台
数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称之为数控机床的第四轴，回转工作台可以与Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴联动，从而加工出各种曲面和曲线等复杂的形状。回转工作台对于自动换刀多工序的加工中心是必备的部件。
数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，它的功用是实现圆周进给运动，同时也可以完成分度运动，其外形和分度工作台相似，但它的内部结构具有数控进给驱动的许多特点，不同之处是，数控机床的进给驱动机构实现的是直线运动，而数控回转工作台实现的是圆周进给运动。数控回转工作台分为开环和闭环两种。
（1）开环数控回转工作台
如图 所示为一种补偿型的开环数控回转工作台，它的进给和定位锁紧都由给定的指令进行控制。
工作台的回转运动通过电液脉冲马达，经齿轮减速，由蜗杆１传给蜗轮２。为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可保持正常的啮合。