数控机床的基本组成

1.2.1　数控机床的基本组成

如图1-1所示，数控机床由程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服系统、检测与反馈装置、辅助控制装置和机床本体等几部分组成。

图1-1　数控机床的基本结构框图

1.程序载体

程序载体是用于存取零件加工程序的装置。零件加工程序包括刀具的运动轨迹、加工工艺参数（进给速度、切深量、退刀量、主轴的转速）和辅助动作（换刀、冷却液的打开与关闭）等。将零件的加工程序用机床能够识别的语言编制成一定的格式存储在载体上，常用的载体有穿孔纸带、磁盘、磁带和硬盘等。

2.输入装置

输入装置的主要作用是将载体上的程序传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电读带机、磁带机、磁盘输入机和软盘驱动器。加工程序可以通过手工方式直接输入数控系统（MDI方式），也可以通过计算机用RS232C或网络通信方式传送到CNC装置。目前加工程序的输入有两种方式，一种是CNC方式，即将加工程序提前输入机床，然后直接调出来执行该程序。这种方式适用于内存大的数控机床。另一种是DNC方式，即将计算机与机床进行连接，机床的内存作为存储缓冲区，计算机一边传输机床一边执行该程序进行加工。这种方式适用于内存小的数控机床。

3.数控装置（CNC）

数控装置是数控机床的核心。主要包括微处理器、存储器、局部总线和输入/输出控制等，目前主要采用的是计算机数控装置也称为CNC装置，它本质上是一台由特定的硬件和软件组成的专用计算机。数控装置是根据输入的程序和数据，经过数控装置的逻辑电路和系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出控制信息和指令，控制机床各移动部件按照程序规定的动作运行。

4.伺服系统

伺服系统的作用是将数控装置插补产生的脉冲信号，经系统功率放大器放大后，驱动伺服电动机运转，通过机械传动装置驱动机床移动部件的运动，使工作台和主轴按规定的轨迹运动，加工出符合要求的工件。伺服系统的性能和动态响应性是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。

伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。伺服系统包括驱动装置和执行装置两大部分，伺服系统主要由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。

5.检测与反馈装置

检测装置与伺服装置配套组成半闭环和闭环伺服驱动系统。它的作用是通过直接或间接测量将执行部件的实际位移量、实际进给速度检测出来，通过模数转换变成数字信号，并反馈到数控装置中并与指令位移、指令速度进行比较，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动，检测与反馈装置有利于提高数控机床的加工精度。

6.辅助控制装置

辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判断和功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压等装置完成指令规定的开关量动作。辅助装置主要包括自动换刀装置、自动交换工作台机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。

7.机床本体

数控机床是高精度、高速度、高智能和高生产率的自动化机械加工机床，其机床本体与通用机床本体相似，同样由主传动系统、进给传动装置、工作台、床身以及辅助运动装置、润滑系统、冷却装置等组成，但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统和操作机构等方面已发生了很大的变化。其目的是为了充分发挥数控机床的特点。