数控车床的构造和组成分析

数控车床一般由输入/输出设备、CNC装置（计算机数控装置，或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、PLC（可编程控制器）、电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成，如图1-1所示。

图1-1 数控机床的组成框图

1.输入/输出设备

输入设备是将各种加工信息传递给计算机的外部设备。根据各阶段不同，其输入设备也在变化。输入设备主要经历了穿孔纸带、成盒式磁带、键盘、磁盘、CF（紧凑式内存）卡、DNC（分布式数控）网络通信、串行通信等阶段，随着计算机技术的普及，输入设备也更加快捷、便利和高效。

输出设备是指将机床内部数据（含机床原始参数、故障诊断参数、数控程序、PLC梯形图等）向计算机输出的设备。通常情况下由显示屏、数据线等组成。

2.CNC装置（CNC单元）

CNC装置由数据的输入、处理和输出等部分组成，是数控机床的核心装置。CNC装置的工作流程：接收数据信息，经译码、插补、逻辑处理后再将各种指令信息输出给伺服系统，再由伺服系统驱动执行部件实现机床的进给运动。

3.伺服单元

伺服单元主要由驱动器和驱动电机组成，它能与机床的执行部件或机床传动部件组成数控机床的进给系统，经过脉冲信号转换，实现移动部件按一定运动轨迹运动。对于步进电动机来说，每一个脉冲信号使电动机转过一个角度，进而带动机床的移动部件移动一个微小距离。对于伺服电动机而言，其每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。(www.xing528.com)

4.驱动装置

驱动装置的作用是将经放大器处理后放大的指令信号转变成机械运动信号，通过机械连接部件驱动机床按规定的轨迹做严格的相对运动，并使工作台精确定位，满足零件精度要求。驱动装置和伺服单元相对应，主要有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等。

由伺服单元和驱动装置构成的伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分，为机床工作台运动提供动力，完成CNC指令的运动轨迹。

5.可编程序控制器

可编程序控制器（PC，Programmable Controller）是一种在工业环境下以微处理器为基础的通用型自动控制装置。这种装置应用在机床上较好地解决了加工设备的逻辑控制及开关控制，并且可修改性灵活，可靠性较强。工程技术人员通常把它定义为可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），也可称其为可编程序机床控制器PMC（Programmable Machine Controller）。CNC和PLC相互协调配合，完美地完成了对数控机床的控制，如今PLC已成为数控机床不可缺少的控制装置。

6.机床本体

数控机床的机床本体与传统机床相似，包括主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统，润滑系统，以及冷却装置等。为了满足数控机床的要求，充分发挥数控机床的特点，数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。

7.测量反馈装置

测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪和磁栅等。测量反馈装置通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。