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、輸入裝置、數控裝置（zhì）（CNC）、伺服驅動及位置檢測（cè）、輔助控製裝置、機床本體等幾部分組成。

一、程序編製及程序載體

數（shù）控程序是數控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的（de）基礎上，確定零件坐標係（xì）在機床坐標係（xì）上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件（jiàn）相對運動的尺寸參數；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝（yì）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（yì）參數等加工信息後，用由文字、數字和符號組成（chéng）的標準數控代（dài）碼（mǎ），按規定的方法和格式，編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，則要在專用的編程機或通（tōng）用計算機上進行（háng）自動（dòng）編程（APT）或CAD/CAM設計（jì）。

編好的數控程序，存放在便於輸入到（dào）數（shù）控裝（zhuāng）置的一種存（cún）儲載體上（shàng），它可以是穿孔紙帶、磁（cí）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（lèi）型（xíng）。

二、輸入裝置

輸入裝置的作用是（shì）將（jiāng）程序載體（信息載體）上的數控代碼傳遞並存入數控係（xì）統內。根據控製存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅（qū）動器等。數控（kòng）機床加工程（chéng）序也可通（tōng）過鍵盤用手工方式（shì）直接輸入數控係統（tǒng）；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網絡通信方式傳送到（dào）數控係統中。

零件加（jiā）工程序輸入過程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數（shù）控係統內（nèi）存較小時），另一種是一次將（jiāng）零件加（jiā）工程序全部讀入數控裝（zhuāng）置（zhì）內部（bù）的存儲器，加工（gōng）時再從內部存儲器中（zhōng）逐（zhú）段逐段調出進行加工（gōng）。

三、數控裝置

數控裝（zhuāng）置是數控機床（chuáng）的核心。數（shù）控裝置（zhì）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程序，經過數控裝置的邏輯電路或係統軟件進行編譯、運算和邏輯處理後，輸出（chū）各種控製信息（xī）和指令，控製機床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作（zuò）。

零件的輪廓（kuò）圖形（xíng）往往（wǎng）由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必（bì）須（xū）按零件形狀和尺寸（cùn）的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序隻能（néng）是各線段（duàn）軌跡的起點和終點坐標（biāo）值等數據，不能滿足要求，因此要進行軌跡插補（bǔ），也（yě）就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數（shù）據點的密（mì）化”，求出一係列中間點的坐標值（zhí），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）的進（jìn）給速度、進給方向和進給位移（yí）量等。

四（sì）、驅動（dòng）裝置和位置檢測裝置

驅（qū）動裝置接受（shòu）來（lái）自數控裝置（zhì）的指令信息，經功率放大後，嚴格（gé）按照指令信息的要求（qiú）驅動機床移（yí）動部件，以加工（gōng）出符合圖樣要求（qiú）的零件。因（yīn）此，它的伺服精度和動態響（xiǎng）應性能是影響數控機床加工精度（dù）、表麵質量和生產率的重要（yào）因素之一。驅動裝置包括控（kòng）製器（含功率放大器）和執行機構兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為（wéi）執行機構。

位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（zhuāng）置將反（fǎn）饋回來（lái）的實際位移（yí）量值（zhí）與設定值進行比較（jiào），控製驅動（dòng）裝置按照指令設定值運動。

五、輔助控製裝置

輔助控製裝置的主要作用是接收數（shù）控（kòng）裝置輸出的開關量指令信號，經過編（biān）譯、邏輯判別和（hé）運動（dòng），再經功率放大後（hòu）驅動相應（yīng）的電器，帶（dài）動（dòng）機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規定的開關量動作。這些控製包（bāo）括主軸運動部件的變速、換向和啟停指（zhǐ）令，刀具的選擇（zé）和交換指令，冷卻、潤滑裝置（zhì）的啟（qǐ）動停（tíng）止，工件和機（jī）床部件的鬆開、夾緊，分度（dù）工作台轉位分度等開關輔助動作。

由於可編程邏輯控製器（PLC）具有響（xiǎng）應快，性能（néng）可（kě）靠，易於使用、編程和修改程（chéng）序並可直接啟動機床開關等特點，現已廣泛用作數控機床的輔助（zhù）控製裝置。

六、機床本體

數控機床的機床本體與傳統（tǒng）機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身（shēn）、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動係統、潤滑係統、冷卻裝（zhuāng）置等組成。但數控機床在整（zhěng）體布局、外（wài）觀（guān）造型、傳動係統、刀具（jù）係（xì）統的（de）結構以及操作機構等方麵都已發生了很大（dà）的（de）變化。這種變化的目的是為（wéi）了滿（mǎn）足數控機床的要求和充分發揮數控機床的特點。