数控机床的组成和工作原理

数控机床由程序编（biān）制及程序载体、输入装（zhuāng）置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置检测（cè）、辅助控制（zhì）装置、机床本体（tǐ）等（děng）几部分组成。

一（yī）、程序（xù）编制及程序载体

数控程序是数控机（jī）床自动加（jiā）工零件的工作（zuò）指令。在对加工零件进行工艺分析的基础（chǔ）上，确定零件坐标系在机床坐标（biāo）系（xì）上的相对（duì）位置，即零件在机床上的（de）安装（zhuāng）位置；刀具与零（líng）件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺（yì）路线（xiàn）、切削加工的工艺参数以及（jí）辅助装置的动作（zuò）等。得到（dào）零件的（de）所（suǒ）有运动（dòng）、尺寸、工艺参数等加工（gōng）信息后，用由（yóu）文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式（shì），编（biān）制零（líng）件加工的数控程序单。编制程序的工作可（kě）由人工进（jìn）行；对（duì）于形状复杂的零件，则要在（zài）专用的编程机或通用（yòng）计算机上进行自动（dòng）编程（APT）或CAD/CAM设（shè）计。

编好的数控程序（xù），存放在便于（yú）输入到数控装（zhuāng）置的一（yī）种存（cún）储载体上（shàng），它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。

二（èr）、输入装置

输入（rù）装（zhuāng）置的作（zuò）用是将程序载体（信息（xī）载体）上的数（shù）控代码传递并存入（rù）数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光（guāng）电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数（shù）控机床加（jiā）工程序（xù）也可通过键盘用手工方式（shì）直接输入数控系统；数控（kòng）加（jiā）工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信（xìn）方式传送到数控系统中。

零（líng）件加工程序（xù）输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控（kòng）系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全（quán）部读入数控装（zhuāng）置内部的存储器，加工（gōng）时再从内部（bù）存储器中逐段逐段调出进行加工。

三、数控装置

数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或（huò）几（jǐ）段数控加工程序，经过（guò）数控装置的逻（luó）辑电路或（huò）系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和（hé）指令，控制机床各（gè）部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。

零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆（yuán）弧曲（qǔ）线（xiàn）组成，刀具在加（jiā）工过程中必须按零件（jiàn）形状和尺寸的要求进行运（yùn）动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工（gōng）程序只能（néng）是（shì）各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不（bú）能满足要求，因此要进（jìn）行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进（jìn）行“数据（jù）点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号（hào），控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度（dù）、进（jìn）给方（fāng）向和进给位移量等。

四、驱（qū）动装置和位置检测（cè）装置

驱动装（zhuāng）置接受来自（zì）数控装置的（de）指（zhǐ）令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动（dòng）机床（chuáng）移动部件，以加工（gōng）出符合图样要求的零件。因此，它的伺（sì）服精度和动态响应性能（néng）是影响数控机床加（jiā）工精度、表面质量和生产率的重要因素（sù）之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器（qì））和执行机构（gòu）两大部分。目前大都采用直（zhí）流或交流伺服电动机作为执行机（jī）构。

位置检测装置（zhì）将数控机床各坐（zuò）标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入（rù）到机床的数控装置之后，数控装置（zhì）将反馈回（huí）来的（de）实（shí）际位移量值与设（shè）定值进行比较（jiào），控制驱动装置按照指令设定值运动。

五、辅助控制装置

辅助（zhù）控制装置的主要作用是（shì）接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判（pàn）别和运（yùn）动，再经功率放大（dà）后驱动相应的（de）电器，带动机床的机械、液压、气动等辅（fǔ）助装置完成指令规（guī）定的（de）开关（guān）量动作。这（zhè）些（xiē）控制包括主轴运动部件的变速、换向和启（qǐ）停指令，刀具的选择和交换指令（lìng），冷却、润滑装置的启动停止，工件（jiàn）和机床部件（jiàn）的松开、夹紧，分度工作台转位（wèi）分度等开关辅助动（dòng）作。

由于可编程逻辑控制器（qì）（PLC）具有响应（yīng）快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现（xiàn）已广泛用作数（shù）控机床的（de）辅助控制装置。

六、机床本体

数（shù）控（kòng）机床的机床本体与（yǔ）传统机床相似，由（yóu）主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以（yǐ）及辅助运动装置、液压气动系统（tǒng）、润滑系统、冷（lěng）却装置等组成。但（dàn）数控机床在整体布（bù）局（jú）、外观造型、传动（dòng）系统、刀具系统的结构（gòu）以（yǐ）及操作机构等方面都已发生了很大（dà）的变化。这种变化的目的是为了满足（zú）数控机床的（de）要求和充（chōng）分发挥数控机床的特点。