數控機床的組成和工作原理

數控機床（chuáng）由程序編製及程序載體、輸入裝置、數控裝置（CNC）、伺服（fú）驅動及（jí）位置檢測、輔助控製裝置、機床本體等幾部分組成。

一、程（chéng）序編製（zhì）及程序載體（tǐ）

數控程序是數控機床自動（dòng）加（jiā）工零件的（de）工作指令（lìng）。在（zài）對加工零件進行（háng）工藝分析的基礎上，確定零件坐（zuò）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（wèi）置；刀具與零件相對運動的尺寸參數；零（líng）件加工的工藝路線、切削加（jiā）工的工藝參數以及輔助裝置的動作等（děng）。得到零件（jiàn）的所有運動、尺寸、工藝參數等加（jiā）工信息（xī）後，用由文字、數字和符號組成的標準數（shù）控代（dài）碼，按規定的方法和格式（shì），編製（zhì）零件加工的數控程序（xù）單。編製程序的工作可由人工進行；對於形狀（zhuàng）複雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（APT）或CAD/CAM設計。

編好（hǎo）的數控程序，存放在便於輸入到數控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿（chuān）孔（kǒng）紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取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（chéng）序載體（信息載體）上的數控代碼（mǎ）傳遞並存入數控係統內（nèi）。根據控製存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機（jī）、磁帶（dài）機或軟盤驅動（dòng）器等。數（shù）控機床加工程序也可通過鍵盤用（yòng）手工方式直接輸入數控係統；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用（yòng）網絡通信方式傳送到數控係統中（zhōng）。

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

三、數控裝（zhuāng）置

數控裝置（zhì）是數控機床（chuáng）的核（hé）心。數控裝置從內（nèi）部存儲器中取出或接受輸（shū）入裝置送來（lái）的一段或幾段數控加工程序，經（jīng）過數控裝置的邏輯電路或係統軟件進行編譯（yì）、運算和邏（luó）輯處理後，輸出各種控製信（xìn）息和指令（lìng），控製機床各部分的工作，使其進（jìn）行規定的有（yǒu）序運動和（hé）動作。

零件的輪廓圖形往往由直線（xiàn）、圓弧或其（qí）他（tā）非（fēi）圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必須按零件形狀（zhuàng）和尺寸（cùn）的要求進行運動（dòng），即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序隻能是各線（xiàn）段軌跡的起點和終點坐標值等數據，不能滿足要（yào）求，因此（cǐ）要進行軌跡插補，也就是在（zài）線段的起點和終點（diǎn）坐標值之間進行“數據點（diǎn）的密化”，求出一係列中間點的坐（zuò）標值，並向相應坐（zuò）標輸出脈衝信號，控製各坐標軸（即進給運動的各執行元件）的進給（gěi）速度、進給方向和進給位移量等。

四、驅動裝（zhuāng）置和位置檢測裝置

驅動（dòng）裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大後，嚴格（gé）按照指令信（xìn）息（xī）的要求驅動（dòng）機床移動部件，以加工出符合圖樣（yàng）要求的零件（jiàn）。因（yīn）此，它的伺服精度和動態響應性能是影響數控（kòng）機床加工精度、表麵質量和生產率（lǜ）的重要因素之一。驅動裝置包括控製器（含功率放大器）和執行機構兩大部分。目前大（dà）都采用直流或（huò）交流伺服電動機作為執行機構。

位置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實（shí）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（kuì）回來的實際位移量值與設定值進行比（bǐ）較（jiào），控製驅動裝置（zhì）按照指令設定值運動。

五、輔助控（kòng）製（zhì）裝（zhuāng）置

輔助控製裝置的主要作（zuò）用是（shì）接收數控裝（zhuāng）置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判（pàn）別和運動，再經（jīng）功率（lǜ）放（fàng）大後驅動相應的電器（qì），帶動機床的機械、液壓、氣動等輔（fǔ）助（zhù）裝置（zhì）完成指令規定的開關（guān）量動作。這些控製包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的鬆開、夾緊，分度工作台轉位分度等開關輔（fǔ）助動作。

由（yóu）於（yú）可編程邏輯控製器（PLC）具有響應快，性（xìng）能可靠，易於使用、編程和修改程序並可直接啟（qǐ）動機床（chuáng）開關等特點，現已廣泛（fàn）用作數（shù）控（kòng）機床的輔助控製裝置。

六（liù）、機床本體

數控機床的機床本體與傳統機（jī）床相似，由主軸傳動裝（zhuāng）置、進給傳動裝置、床身、工作台（tái）以（yǐ）及輔（fǔ）助運動裝置、液壓氣（qì）動係統、潤滑係統、冷卻裝置等組成。但數控（kòng）機床在整體（tǐ）布局、外觀造型、傳動係統、刀具係統的結構以及（jí）操作機（jī）構等方麵都已（yǐ）發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數（shù）控機床的要求和充分發揮（huī）數控機床的特點。