1.1.3 數控機床的組成

數控機床一般由程序載體、數控裝置、伺服驅動系統、機床本體和其他輔助裝置組成，如圖1-1所示。

1．程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接操作機床，但若要對數控機床進行控制，則必須編制加工程序。零件加工程序包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量、主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

2．數控裝置

計算機數控裝置是數控機床的核心部分，也是區別于普通機床最重要的特征之一。數控裝置完成加工程序的輸入、編輯及修改，實現信息存儲、數據轉換、代碼交換、插補運算及各種控制功能。

輸入裝置將數控指令輸入給數控裝置。根據程序載體的不同，相應地有不同的輸入裝置，如紙帶輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入等。在柔性制造系統（Flexible Manufacturing System，FMS）或計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）中，生產具有較高的靈活性，要求能夠充分利用制造設備資源，因此目前大多數CNC裝置具有網絡通信功能，可以實現加工程序的高速、可靠傳輸和加工狀態的實時反饋，以保證加工資源和加工信息的共享。

信息處理功能將包含輸入零件的輪廓 （起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工（如換刀、變速、冷卻液開關等）等信息的加工代碼編譯成計算機能識別的數據，并進行刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理，然后通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服系統和主運動控制部分。

輸出裝置與伺服機構相連，根據控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，送到各坐標的伺服控制系統，經過功率放大，驅動伺服系統，從而控制機床按規定要求運動。

3．伺服驅動系統

伺服驅動系統是數控機床的必備部件，其接收數控裝置發出的指令信息，經功率放大、整形處理后，驅動相應電動機實現數控機床的主軸和進給運動控制。當幾個進給軸實現聯動時，就可以完成具有點位、直線、平面曲線，甚至空間曲線特征的復雜零件的加工。

伺服驅動系統的性能直接影響數控機床的加工精度和生產率，因此，要求伺服驅動系統具有良好的快速響應性能，準確而穩定地跟蹤和執行數控裝置發出的數字指令信號，提高系統的穩態跟蹤精度和瞬態跟隨特性。

伺服驅動系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經反饋系統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服驅動系統輸出達到設定值所需的位移量指令。

4．機床本體

機床本體包括床身、主軸、進給機構、刀架及自動換刀裝置等，是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床在本體設計上已有重大變化，其結構特點如下：

（1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構系統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床本體的剛度和抗震性，使機床本體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減小發熱量、控制溫升及采用熱位移補償等措施，可減小熱變形對機床本體的影響。

（2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統的結構。

（3）采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌和靜壓導軌等。

5．數控機床的輔助裝置

輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置。常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作臺和數控分度頭，防護和照明等各種輔助裝置。