數控機床的組成和工作原理

數（shù）控機床由程序編製及程序載體、輸入裝置、數控裝置（CNC）、伺服驅動（dòng）及位置（zhì）檢測、輔助控製裝置、機床本（běn）體等幾部（bù）分（fèn）組成。

一、程序編（biān）製及（jí）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（jiā）工零件進行工藝分析的基礎上，確定（dìng）零件坐標係在機床坐標係上（shàng）的相對（duì）位（wèi）置，即零件在機床上的（de）安裝位置（zhì）；刀具與零（líng）件相對運動的尺寸參數；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參（cān）數以及輔助裝置的動作等。得到零（líng）件的所有運（yùn）動、尺寸、工藝參數等加工信（xìn）息後（hòu），用由（yóu）文字、數字和（hé）符號組成的標準數控代碼，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（de）工作可由人工進行；對於（yú）形狀複雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行（háng）自動編（biān）程（APT）或CAD/CAM設計。

編好的數控（kòng）程序，存放在便於輸入（rù）到數控裝置的一種存儲載體（tǐ）上，它可以是（shì）穿孔紙帶（dài）、磁帶和磁盤（pán）等，采用（yòng）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（shū）入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的（de）數控代碼傳遞並存入（rù）數控係（xì）統（tǒng）內。根據控製存儲（chǔ）介質的不同，輸入裝置可（kě）以是光電閱讀（dú）機、磁帶機或軟盤驅動器等。數控機床加工程序也可通過鍵盤用手（shǒu）工方式直接輸入數控係統；數（shù）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數控（kòng）係統中。

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

三、數控（kòng）裝置

數控裝置是數控機床的（de）核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入（rù）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（jiàn）進（jìn）行編譯、運算和邏輯處理後，輸（shū）出各種控製信（xìn）息和指令，控製機床各部分的工作，使其進行規定的有（yǒu）序運動和動作。

零件的輪廓（kuò）圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲（qǔ）線組成，刀具在（zài）加（jiā）工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行（háng）運動（dòng），即按圖形軌跡移動。但（dàn）輸入的零件加工程序隻能（néng）是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數據，不能滿足（zú）要（yào）求，因此要進行軌跡插補，也就是在（zài）線段的起點和終（zhōng）點坐標值之（zhī）間進行“數據點的密化”，求出一係列中間點（diǎn）的坐標值，並向相應坐標輸（shū）出脈衝信號，控（kòng）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（fāng）向和（hé）進給位移量（liàng）等。

四、驅動裝置和位（wèi）置（zhì）檢測裝置

驅動裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率（lǜ）放大（dà）後，嚴格按照指令信息（xī）的要求驅動機床（chuáng）移動部件，以（yǐ）加工出符合圖（tú）樣要求的零件（jiàn）。因此，它的伺服精度和動態響（xiǎng）應（yīng）性能是影響數控機（jī）床加工精（jīng）度（dù）、表麵質量和（hé）生（shēng）產率的重要因素之一。驅動裝置包括（kuò）控（kòng）製（zhì）器（含功率放大（dà）器）和執行機構兩大（dà）部分。目前大都采用（yòng）直流或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際位移量（liàng）檢測出（chū）來，經反饋係統輸入到機床的數控裝置之後，數控（kòng）裝置（zhì）將反饋回來的實際位移量（liàng）值（zhí）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

輔助控製裝置的主要作用是接（jiē）收數控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大後驅動（dòng）相應的電器，帶動機床（chuáng）的機械（xiè）、液壓、氣動等輔助裝置完成（chéng）指令規定的開關量動作。這（zhè）些控製包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令（lìng），刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟（qǐ）動停止，工件和機床部件的鬆開（kāi）、夾（jiá）緊，分度工作台（tái）轉位分度等開關輔助動作。

由於可編程（chéng）邏輯控（kòng）製器（PLC）具有響應快（kuài），性能可靠（kào），易於使用、編程和（hé）修改程序並可（kě）直接啟動機（jī）床開關等特點，現（xiàn）已廣泛用作（zuò）數控（kòng）機床的輔助控製裝置。

六、機床本體

數控（kòng）機床的機床本體與傳統機床相似，由主（zhǔ）軸（zhóu）傳（chuán）動裝置、進給（gěi）傳動裝置、床身、工作（zuò）台以及輔助運（yùn）動裝置（zhì）、液壓氣動係統、潤（rùn）滑係統、冷卻裝置等組成。但數控（kòng）機床在整體布局、外觀造型、傳動係統、刀具係統的結構以及操作機構等方麵都已發（fā）生了很大的變化。這種（zhǒng）變化的目的是為了滿足數控機床的（de）要求和充分發揮數控機床的（de）特點。