数控机床的组成与工作过程

1.2.1　数控机床的组成与工作过程

1.数控机床的组成

如图1-1所示，数控机床主要由输入输出设备、计算机数控系统、伺服系统和机床本体四部分组成。

（1）输入输出设备

输入输出设备主要实现编制程序、输入程序、输入数据以及显示、存储和打印等功能。常用的输入输出设备有：键盘、纸带阅读机、磁带或磁盘输入机、CRT显示器等，高级的数控机床还配有一套自动编程机或CAD/CAM系统。

（2）数控系统

数控系统是数控机床的“大脑”和“核心”，通常由一台通用或专用计算机构成。它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经过数控系统中的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的各种信号和指令给伺服系统，通过伺服系统控制机床的各个运用部件按规定要求动作。

图1-1　数控机床基本结构框图

（3）伺服系统

伺服系统接收来自数控系统的指令信息，严格按指令信息的要求驱动机床的运动部件动作，以加工出符合图纸要求的零件。伺服系统的伺服精度和动态响应是影响数控机床的加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。

伺服系统包括伺服控制线路、功率放大线路、伺服电动机、机械传动机构和执行机构。常用的伺服电机是步进电机、直流和交流伺服电机。伺服系统有开环、半闭环和闭环之分。在半闭环和闭环伺服系统中，还需配有位置检测装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并与指令位移量进行比较，按闭环原理，用其差值来控制执行部件的进给运动。

（4）机床本体

机床本体是数控机床的主体，主要包括：床身、立柱等支承部件；主轴等运动部件；工作台、刀架以及进给运动执行部件、传动部件；此外还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置，对加工中心类数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。与传统机床相比，数控机床的外部造型、整体布局、传动系统与刀具系统的部件结构以及操作机构等都发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控技术的要求和充分发挥数控机床的特点。

2.数控机床的工作过程

在数控机床上加工零件的过程如图1-2所示。

图1-2　数控加工过程

（1）准备阶段

根据加工零件的图纸，确定有关加工数据（刀具轨迹坐标点、加工的切削用量、刀具尺寸信息等），根据工艺方案、夹具选用、刀具类型选择等确定有关其他辅助信息。

（2）编程阶段

根据加工工艺信息，用机床数控系统能识别的语言编写数控加工程序。程序就是对加工工艺过程的描述，并填写程序单。

（3）准备信息载体

根据已编好的程序单，将程序存放在信息载体（穿孔带、磁带、磁盘等）上，信息载体上存储着加工零件所需要的全部信息。目前，随着计算机网络技术的发展，可直接由计算机通过网络与机床数控系统通信。

（4）加工阶段

当执行程序时，机床NC系统将程序译码、寄存和运算，向机床伺服机构发出运动指令，以驱动机床的各运动部件，自动完成对工件的加工。