数控机床的组成与特点

1.数控机床的组成

数控机床一般由程序载体、数控装置、伺服驱动系统、机床本体、测量反馈系统及辅助装置等组成。数控机床的组成与加工过程如图10-1所示。

1）程序载体

图10-1　数控机床的组成与加工过程

数控机床工作时，不需要工人直接操作机床，但若要对数控机床进行控制，则必须编制加工程序。零件加工程序包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（主轴转速、进给量等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。

2）数控装置

数控系统的核心是数控装置。数控装置一般由译码器、存储器、控制器、运算器、输入/输出装置等组成。数控系统是接收信息载体的输入信息，并将其代码加以编码、译码、存储、数据运算后输出相应的指令脉冲信息以驱动伺服系统，进而控制机床动作。

3）伺服驱动系统

伺服驱动系统由驱动部分和执行机构两部分组成，是CNC系统的执行部分。伺服驱动系统的作用是把来自CNC装置的各种指令转换成数控机床移动部件的运动。伺服驱动系统主要包括数控机床的主轴驱动和进给驱动。

4）机床本体

机床本体是数控机床完成各种切削加工的机械部分，是加工运动的实际机械部件。机床本体包括主运动部件、进给运动部件（如工作台、刀架）和支承部件，以及零件夹紧、换刀机械手等辅助装置。

5）测量反馈系统

常用的测量反馈系统有光栅、光电编码器、同步感应器等。在伺服电机末端（或机床的执行部件上）安装有测量反馈元件（如带有光电编码器的位移检测元件及相应电路），可测量其速度和位移，该部分能及时将信息反馈回来，构成闭环控制。(www.xing528.com)

6）辅助装置

辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置。常用的辅助装置包括气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护和照明等各种辅助装置。

2.数控机床的工作原理

数控机床的工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的操作步骤（如机床的启动或停止、主轴的变速、工件的夹紧或松夹、刀具的选择和交换、冷却液的开或关等）和刀具与工件之间的相对位移，以及进给速度等都用数字化的代码表示。在加工前由编程人员按规定的代码将零件的图纸编制成程序，然后通过程序载体（如穿孔带、磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等）或手工直接输入（MDI）方式将数字信息送入数控系统的计算机中进行寄存、运算和处理，最后通过驱动电路由伺服装置控制机床实现自动加工。

3.数控机床的特点

数控机床是一种高效能的自动加工机床，与普通机床相比，数控机床具有以下一些特点。

（1）适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件。

（2）加工精度高，产品质量稳定。

（3）生产效率高。

（4）减轻劳动强度，改善劳动条件。

（5）生产管理水平将得到提高。

任何事物都有两重性，数控机床也有缺点，主要有以下两方面。

一方面，价格昂贵。由于数控机床装备有高性能的数控系统、伺服系统和非常复杂的辅助控制装置，数控机床的价格一般比普通机床高一倍以上，因而制约了数控机床的大量使用。

另一方面，对操作人员和维修人员的要求较高。数控机床操作人员不仅应具有一定的工艺知识，还应在数控机床的结构、工作原理及程序编制方面进行过专门的技术理论培训和操作训练，掌握操作和编程技能。数控机床维修人员应有较丰富的理论知识和精湛的维修技术，并掌握相应的机、电、液专业知识。