數控機床的組成和工作原理

數控機床由程序編製（zhì）及程序載體、輸入裝置、數控裝置（CNC）、伺服驅動及位置（zhì）檢（jiǎn）測、輔助控製裝置、機床本體等幾部分組成。

一、程序編製及（jí）程序載體

數控程序是數控機床（chuáng）自動加工零件的工作指令。在（zài）對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件（jiàn）坐標係在機床坐標係上（shàng）的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對（duì）運動的尺寸參數；零（líng）件加工的工藝路線、切（qiē）削加工的工藝參數以及輔助裝置的（de）動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數等（děng）加工（gōng）信息後，用由文字、數字和符號（hào）組成的標準數控代（dài）碼，按規定的方法和格式，編製零件加工的數（shù）控程序單。編製程序的工作可由人工進行（háng）；對於（yú）形狀複雜的零件，則要在（zài）專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（chéng）（APT）或CAD/CAM設計。

編好的數控程序，存放在便於輸（shū）入到數控裝（zhuāng）置（zhì）的一種存儲載體上，它可以是穿孔（kǒng）紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取（qǔ）決於數控裝置的設計類型。

二、輸入裝置

輸入裝置的作用是將程序（xù）載體（信（xìn）息載體）上的數控代碼傳遞並存入數控係統內。根據控製存儲介（jiè）質的不同（tóng），輸入裝置可以（yǐ）是光（guāng）電閱讀（dú）機、磁帶（dài）機或軟盤（pán）驅動（dòng）器等。數控機床（chuáng）加工（gōng）程序也可通過鍵盤用手工（gōng）方式直接輸入數控係統；數控加工程序還可由編程（chéng）計算機（jī）用RS232C或采用（yòng）網（wǎng）絡通信（xìn）方式傳送到數控係統中。

零件加（jiā）工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（jiāng）零（líng）件加工程序（xù）全部讀入數（shù）控裝置內部的存儲器，加工時再從內部存儲器（qì）中逐段逐段調出進行加工。

三、數控裝置

數控裝（zhuāng）置是數控機床的核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工（gōng）程序，經過數控裝置的（de）邏輯電路或係統軟件進行編譯（yì）、運算和邏輯處理後，輸出各種控製信息和指令，控製機床各部分（fèn）的工作，使其進行（háng）規（guī）定的有序運動和動作。

零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具（jù）在加工（gōng）過程中（zhōng）必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移（yí）動。但輸入（rù）的零件加工程序隻（zhī）能是（shì）各線段軌跡的（de）起點和終點坐（zuò）標值等數（shù）據，不能滿足要求，因此要（yào）進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之（zhī）間進行（háng）“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（jí）進給運動的各（gè）執行元件）的（de）進給速度、進給方向和進給位移量等。

四、驅動裝置和（hé）位置檢測裝置

驅動裝置接受來自（zì）數（shù）控裝置的指令信息，經功率放大後，嚴格按照指令（lìng）信息的要求驅動機床移動部件，以加工出（chū）符合（hé）圖（tú）樣（yàng）要求的零件。因此，它的伺服（fú）精（jīng）度和動態響應性能是影（yǐng）響數控機床加工精度、表麵質量和生產（chǎn）率的重要因素（sù）之一。驅動裝置包括控製器（含功率放大器）和執行機構兩大部分（fèn）。目前大都采（cǎi）用直流或交流伺服電動機作為（wéi）執行機構。

位置（zhì）檢（jiǎn）測裝置將數控機床各（gè）坐標軸的（de）實際位移量檢測出來，經反饋（kuì）係（xì）統輸（shū）入到機床的數控裝置之後，數控裝置（zhì）將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控製驅動裝置按照指令設定值運動。

五、輔助控製裝置

輔助控製（zhì）裝（zhuāng）置的主要作用是接收數控裝置（zhì）輸出的開關量指令信號（hào），經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大後（hòu）驅動相（xiàng）應的電器，帶動機床的機械、液（yè）壓、氣動等輔助裝置完成指（zhǐ）令規定的（de）開（kāi）關量動（dòng）作。這些控製（zhì）包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選（xuǎn）擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件（jiàn）的鬆（sōng）開、夾緊，分度工作台（tái）轉位分度（dù）等開關輔助動作。

由於可編程邏輯控製器（PLC）具有（yǒu）響應快，性能可靠，易於使用、編程（chéng）和修改程序並可（kě）直（zhí）接啟動機床開關等特點，現已（yǐ）廣泛用（yòng）作數控機床的（de）輔助控製裝置。

六、機床本體

數控機床的機床本體與傳統機床相似，由主軸（zhóu）傳動裝置、進（jìn）給傳動裝置、床身、工作（zuò）台以及輔助運動裝置、液壓氣動係統、潤滑係統（tǒng）、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體（tǐ）布局、外觀造型、傳動（dòng）係統、刀具係統的結構以及操作機構等（děng）方麵都已發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足（zú）數控機床的要求和充分發揮數控機床的特點。