數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。

數(shù)控機床一般由數(shù)控系統(tǒng)、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數(shù)控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數(shù)控機床，其組成部分略有不同。

一、數(shù)控系統(tǒng)

它是機床實現(xiàn)自動加工的核心。主要有操作系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類輸出接口等組成。其中操作系統(tǒng)由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數(shù)碼管、CRT、液晶等多種形式。主控制系統(tǒng)與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控制器等部分組成。數(shù)控系統(tǒng)所控制的是一般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控制方式又可分為數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制兩大類，其中主控制器內(nèi)的插補運算模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理后，進行相應(yīng)的刀軌跡插樸運算，并通過與各坐標伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋信號比較，從而控制機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控制通常主要由可編程式控制器PLC來完成，它根據(jù)機床加工過程中的各個動作要求進行協(xié)調(diào)，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控制機床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服系統(tǒng)

它是數(shù)控系統(tǒng)與機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生的指令信號與位置檢測反饋信號比較后作為位移指令，再經(jīng)驅(qū)動控制系統(tǒng)功串放大后，驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，從而通過機械傳動裝置拖動工作臺或刀架運動。

伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術(shù)指標，因此，對數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。

伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅(qū)動裝置。

測量元件將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達到設(shè)定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運動等。

四、數(shù)控裝置

數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（Software NC）。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。

1、輸入裝置：將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數(shù)控）輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。

（2）MDI手動數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。

在控制裝置編輯狀態(tài)（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來自計算機的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲并進行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運動控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關(guān)等），數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅(qū)動伺服系統(tǒng)，從而控制機床按規(guī)定要求運動。

五、主傳動系統(tǒng)

它是機床切削加工時傳遞轉(zhuǎn)矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調(diào)速兩種類型，較高檔的數(shù)控機床都要求實現(xiàn)無級調(diào)速來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)、主軸電動機以及主軸機械傳動機構(gòu)等組成。

六、強電控制柜

它主要用來安裝機床強電控制的各種電氣元器件，除了提供數(shù)控、伺服等類弱電控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程控制器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元器件之間起橋梁聯(lián)結(jié)作用，即控制機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作臺的有關(guān)手控按鈕連接。強電控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關(guān)、接線端子和各類電氣保護元器件等構(gòu)成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控制系統(tǒng)的抗干擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應(yīng)器件均必須并接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構(gòu)、APC工件自動變換機構(gòu)、工件夾緊放松機構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺、液壓控制系統(tǒng)、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)實體。它于傳統(tǒng)的普通機床相比較，同樣由主傳動機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)、工作臺、床身以及立柱等部分組成，但數(shù)控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構(gòu)、刀系統(tǒng)及操作機構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。

機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機械部件。與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應(yīng)數(shù)控機床連續(xù)自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補償?shù)却胧?，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動和進給伺服驅(qū)動裝置，使數(shù)控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。

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