2.3 數控機床的構成

數控機床一般由機床本體、數控系統、伺服系統、檢測反饋系統、輸入/輸出設備等組成，如圖2-14所示。

圖2-14 數控機床的組成框圖

2.3.1 機床本體

機床本體包括主運動系統，進給運動系統，基礎支承部件以及冷卻、潤滑、轉位和夾緊等輔助裝置。對于加工中心，機床本體還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件，如圖2-15所示為JCS-018立式鏜銑加工中心。

圖2-15 JCS-018立式鏜銑加工中心

1.主運動系統

包括動力源、傳動件及主運動執行件，即主軸等。其功能是將驅動裝置的運動及動力傳遞給執行件，實現主切削運動。

2.進給運動系統

包括動力源、傳動件以及進給運動執行件（工作臺、刀架）等，其功能是將伺服驅動裝置的運行與動力傳遞給執行件，實現進給切削運動。

3.基礎支承部件

基礎支承部件是指床身、立柱、導軌、滑座、工作臺等。它支承機床的各主要部件，并使它們在靜止或運動中保持相對正確的位置。

2.3.2 伺服系統

伺服系統是數控系統的執行部分，它包括伺服電動機、驅動控制系統、機械傳動裝置、位置檢測和反饋裝置等。伺服電動機是系統的執行元件，驅動控制系統則是伺服電動機的動力源。數控系統發出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，再經過驅動控制系統的功率放大，驅動伺服電動機運轉，通過機械傳動裝置帶動工作臺或刀架運動。檢測反饋裝置是檢測運動部件的實際位移、速度以及當前的環境參數，轉變為電信號以后反饋給數控系統。通過比較，得到實際運動與指令運動的誤差，然后發出誤差指令，糾正所產生的誤差。檢測反饋裝置的引入，可以有效改善系統的動態特性，極大提高零件的加工精度。檢測反饋裝置主要使用感應同步器、磁柵、光柵、激光測量儀等，如圖2-16所示。

圖2-16 檢測反饋裝置

a）光柵 b）磁柵

2.3.3 數控系統

數控系統是數控機床的控制核心。它的作用是接收輸入裝置輸入的加工信息，完成數值計算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能。數控系統包括計算機系統、位置控制板、PLC控制板、通信接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件，如圖2-17所示。目前數控系統一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能。數控系統是一種位置控制系統，根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執行部件加工出所需的零件。

圖2-17 計算機數控系統裝置組成

2.3.4 控制介質

用于記載零件加工的工藝過程、工藝參數和位移數據等各種加工信息，從而控制機床的運動，實現零件的機械加工。常用的信息載體有穿孔紙帶、磁帶、磁盤等，并通過輸入機將記載的加工信息輸入到數控系統中。有些數控機床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤直接輸入加工程序，或通過串行口將計算機上編寫的加工程序輸入到數控系統中。數控機床常用的控制介質和輸入/輸出裝置見表2-1。

表2-1 數控機床常用的控制介質和輸入/輸出裝置

2.3.5 輔助裝置

輔助裝置是指數控機床的一些配套部件，包括自動換刀裝置（Automatic Tool Changer，簡稱為ATC）、自動交換工作臺機構（Automatic Pallet Changer，簡稱為APC）、工件夾緊放松機構、回轉工作臺、液壓控制系統、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載和保護裝置等。