数控机床的构成及组成要素

作为实现数控加工的必要装备，数控机床在数控技术中占有十分重要的地位，所谓数控机床是指装备了数控系统的机床，是数控设备的一种。国际信息处理联合会（International Federation of Information Processing，IFIP）第五届委员会对数控机床的定义为：数控机床是一种装有数控程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。这个定义中所指的程序控制系统就是数控系统。

数控机床作为一种典型的机电一体化设备，其组成主要包括机床控制系统和机床本体两大部分。如果单从机械的角度来看待数控机床与普通机床，两者的基本布局具有很多相似之处，并不存在特别大的差异。数控机床与普通机床最主要的区别在于，数控机床具有功能强大的、智能化的电气控制系统，即计算机数控系统。一般标准型数控机床的基本组成如图7-1所示。

图7-1 数控机床的基本组成

数控机床各组成部分的功能和工作原理如下：

（1）输入/输出设备 输入设备的主要功能是将零件加工程序、机床参数及刀具补偿等数据输入到计算机数控装置。具体地说，数控机床上的输入设备主要有键盘、光电阅读机、磁盘及磁带接口、通信接口等。输出设备主要是将零件的加工过程和机床的运行状态等打印或显示输出，以便于工作人员操作。数控机床输出设备主要有CRT显示器、LED显示器、LCD显示器以及各种信号指示灯、报警蜂鸣器等。RS—232接口是一种标准串行的输入/输出接口，能够实现零件加工程序的打印、数控机床之间或数控机床与计算机之间的数据通信等。

（2）计算机数控装置 计算机数控装置简称数控装置或CNC装置，是数控机床最重要的控制核心。计算机数控装置的作用相当于一个人的大脑，主要负责接收输入设备输入的加工信息、存储与计算机有关数据、逻辑判断以及控制输入/输出等，同时计算机数控装置还要向机床的各个驱动机构发出运动指令，协调机床各部件并准确执行零件的加工程序。

（3）伺服系统 伺服系统是数控机床的电气驱动部分。它不但要接收计算机数控装置发出的各种动作命令，还必须精确驱动机床进给轴或主轴运动。伺服系统的性能是影响数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。(www.xing528.com)

（4）机床本体 机床本体就是用来完成各种切削加工的机械部分，是数控机床的主体部分。机床本体具有以下特点：

1）数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械传动结构简化，传动链较短。

2）数控机床机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形小。

3）更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等。

数控机床的机械结构，除了主运动系统、进给系统及如液压、气动、冷却和润滑部分等一般辅助部分外，还有一些特殊部件，如刀库、自动换刀装置、自动托盘交换装置等。

（5）位置检测装置 位置检测装置在数控机床中有着相当重要的作用。位置检测装置通过传感器对机床的进给实际位置进行检测，并将角位移或直线位移转换成电信号，反馈到计算机数控装置，与给定位置进行比较。计算机数控装置针对反馈量与理论值进行比较，进而向伺服系统发出运动指令，对产生的误差进行补偿，以确保机床的移动部件能够精确地移动到所要求的位置。

综上所述，数控机床的基本工作过程为：操作人员首先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具位移数据，再按编程手册的有关规定编写零件加工程序，然后借助输入设备通过一定的方式将加工零件的数控程序输入到计算机数控装置。加工程序输入到数控装置后，在数控系统内部控制软件的支持下，经过处理与计算，由计算机数控装置发出相应的运动指令，控制伺服系统驱动机床的移动部件按预定的轨迹运动，完成零件的自动切削加工。