数控系统的组成

机床数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置和位置检测装置五个部分组成，各部分之间的关系和结构如图3-1所示。机床本体为被控制对象。各组成部分的主要功能如下。

图3-1 数控系统的组成结构

1.数控装置

数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是对输入装置传送的数控加工程序进行译码、插补、速度计算和逻辑判断等处理，然后输出进给速度控制信号、主轴转速控制信号以及主轴启停、刀具选择和交换、切削液开关、润滑开关等辅助控制信号。

数控装置的控制功能既可以采用硬件逻辑电路实现，也可以在微型计算机上，由计算机硬件和软件共同完成。前者称为硬件数控装置，或NC装置；后者称为计算机数控装置，或CNC装置。相应地，数控系统也分为硬件数控（NC）系统和计算机数控（CNC）系统。目前所说的数控系统一般均指计算机数控（CNC）系统。

2.输入/输出装置

数控机床在进行加工之前，必须先接受由操作人员输入的零件加工程序，然后才能由数控系统根据输入的零件加工程序发出控制信号，控制机床加工出所需要的零件。在加工过程中，操作人员要向机床数控装置输入操作命令。数控装置要为操作人员显示必要的信息，如切削方向、坐标值、报警信号等。此外，输入的程序并非全部正确，有时需要编辑、修改和调试，这些都需要借助输入/输出装置来完成。输入/输出装置是操作员与数控机床之间的交互界面，用来完成数控加工程序的输入/输出、参数设定和状态显示等。常用的输入/输出装置包括：显示器、MDI键盘、纸带阅读机、磁带机、磁盘驱动器及上位计算机等。

键盘和显示器是数控系统不可缺少的人机交互设备，操作人员可通过键盘和显示器输入程序、编辑修改程序和发送操作命令，即进行手动数据输入（Manual Data Input，MDI）。因此MDI键盘是最主要的输入设备之一。数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，根据系统所处的状态和操作命令的不同，显示的信息可以是正在编辑的程序，也可以是机床的加工信息。较简单的显示器只有若干个数码管，显示的信息也很有限。较高级的系统一般配CRT显示器或点阵式液晶显示器（LCD），显示的信息较丰富。若配置低档的显示器，就只能显示字符，而中、高档的显示器能显示彩色图形。(www.xing528.com)

早期的数控机床采用硬件数控，其程序的存储量很小，必须把编制好的数控加工程序存放到穿孔纸带上。运行时，启动纸带阅读机，一边输入、一边译码并执行数控加工程序。纸带阅读机是早期数控机床的典型输入设备。

现代的数控机床均采用计算机数控（CNC），存储容量大，能够存储多个零件程序。有的数控系统还配备了磁盘作为零件程序的存储介质。与纸带相比，磁盘存储密度大、存取速度快、使用方便，所以应用越来越广泛。此外，计算机数控系统一般都有串行通信接口，可以方便地将数控加工程序输入存储到PC中，即用串行通信方式输入数控加工程序。随着CAD、CAM、CIMS技术的不断发展，机床数控系统利用计算机的通信显得越来越重要。

3.伺服驱动装置

伺服驱动装量位于数控装置和机床之间，其主要作用是把来自数控装置的信号进行功率放大，以驱动伺服电动机拖动机床运动。伺服驱动包括进给伺服驱动和主轴驱动。进给伺服驱动装置由速度调节、功率驱动和伺服电动机等部分组成，它按照数控装置输出的坐标轴位移信号，准确地驱动机床工作台运动；主轴驱动装置由主轴驱动单元和主轴电动机等部分组成，它按照数控装置输出主轴速度信号，驱动机床主轴以一定的转速、足够的转矩旋转。

4.机床电气逻辑控制装置

数控系统除了位置控制功能外，还需要主轴启停、换刀、切削液开/停等辅助控制功能。这部分功能一般由“接触器-继电器”控制逻辑或可编程序逻辑控制器（PLC）实现。它一方面实现辅助控制功能，另一方面用来同步零件的程序执行过程。

5.位置检测装置

位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。位置检测装置通过直接或间接测量，将执行部件的实际进给位移检测出来，反馈到数控装置并与指令位移进行比较，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动，以提高系统精度。