數控機床的組成和工作原理

數控機床由程序編製及程序載體（tǐ）、輸入裝置、數控裝置（CNC）、伺（sì）服驅（qū）動及位置檢測、輔助控製裝置、機床本體等幾部（bù）分（fèn）組成。

一、程序編（biān）製及程序載體

數控程序是數控（kòng）機床自動加工零（líng）件的工作指令。在對加工零件進行工（gōng）藝分析的基礎上，確定零件坐標係在機床坐標係上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數；零件加工的工（gōng）藝路線、切削加工的工藝參數以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息後，用由文字、數字和符號組成的標（biāo）準數控代碼，按規（guī）定的方法（fǎ）和格（gé）式，編（biān）製零件加工的數控程序單。編製程序的工作可由人工進行；對於形狀複雜的零件，則（zé）要在專用的編程機（jī）或通用計算機上進行自動編程（chéng）（APT）或CAD/CAM設計。

編好的數控程（chéng）序，存放（fàng）在便於輸入到數控裝置的一種存儲（chǔ）載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取決於數控（kòng）裝置的設計（jì）類型。

二、輸入裝置

輸入裝置的作用是將程序載體（信（xìn）息載體）上的數控代（dài）碼傳遞並存入數控係統內。根據控製（zhì）存儲介質的不（bú）同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動（dòng）器等。數控機床加工程序也可通（tōng）過鍵盤用手（shǒu）工方式直接輸入數控係統；數控（kòng）加工（gōng）程序還可由編程計算機用RS232C或采用（yòng）網絡通（tōng）信（xìn）方式傳送到數控係統中。

零件加工（gōng）程序輸入過程有兩種（zhǒng）不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數控係統內存較小時），另一種是一次將零件加工程序全部讀入（rù）數控裝置內部的存儲器，加工時再從內部存（cún）儲器中逐段逐段調出進行加工。

三、數控（kòng）裝置

數控裝置（zhì）是數控機床的核（hé）心。數控裝置從內部存儲器（qì）中取出或接受輸入裝（zhuāng）置送來的一段或幾段（duàn）數控加工（gōng）程序，經過數控（kòng）裝置的邏輯電路或係統軟件進行編譯、運算和邏輯處理（lǐ）後，輸（shū）出各種控製信息（xī）和指令，控製機床各部（bù）分的工作，使其進行規定（dìng）的有序運（yùn）動和動作。

零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組（zǔ）成，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖（tú）形軌跡移動。但輸入的零件加（jiā）工（gōng）程（chéng）序隻能是各線段軌跡的起（qǐ）點和終點坐標值（zhí）等數據，不能滿足（zú）要求，因此要（yào）進行（háng）軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數據點的密化”，求出一係列中間點的坐標值，並向相應坐標輸出脈衝信號，控製各坐標軸（即進給運動的各執行元件（jiàn））的進給速度、進給方向和進給位移量等。

四、驅動裝置（zhì）和位置檢測裝置

驅（qū）動裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大後，嚴（yán）格按照（zhào）指令信息的要求驅動（dòng）機床（chuáng）移動部件，以加工出符合圖樣（yàng）要求（qiú）的零件。因此，它的伺服精度和動態響應（yīng）性能是影響（xiǎng）數（shù）控機床加工（gōng）精度、表（biǎo）麵質（zhì）量和生產（chǎn）率的重要因素之一。驅動裝（zhuāng）置包括（kuò）控製器（含（hán）功率放大器）和執行機構兩大（dà）部分。目前（qián）大都采用直流或交流伺服電動機（jī）作為執行機構。

位（wèi）置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來，經反饋係統輸入到機床的數控裝置之後，數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控製（zhì）驅動裝（zhuāng）置按照指（zhǐ）令設定值運動。

五、輔助控製裝置

輔助控製裝置的主（zhǔ）要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令（lìng）信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再（zài）經功率放大後驅動（dòng）相應的電器，帶動機床的（de）機械、液壓、氣動等輔助（zhù）裝置完成指令規（guī）定的開關量動作。這些控製（zhì）包括主軸運動部件的變速、換向和啟（qǐ）停指令，刀具的選擇和交（jiāo）換指令，冷卻（què）、潤滑裝（zhuāng）置的啟動停止，工件和機床部件的鬆開、夾緊（jǐn），分度工作台轉位分（fèn）度等開關輔助動作（zuò）。

由於可（kě）編（biān）程邏輯控製器（PLC）具有（yǒu）響應快，性能可靠，易於使用、編程和修改（gǎi）程序並（bìng）可直接啟動機床開（kāi）關等特點（diǎn），現已廣泛用作數控機床的輔助控製裝置。

六、機床本體

數控機（jī）床的（de）機床本體與傳統機床相似，由主軸傳（chuán）動裝置、進給傳動裝置、床身、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動係統、潤滑係（xì）統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動（dòng）係（xì）統、刀具係統的結構以及操作機構等方麵都已發生了很大的變（biàn）化。這種變化的目的是為（wéi）了滿足數控機床（chuáng）的要求和充分（fèn）發揮數控機床的特點。