2.3 数控机床的构成

数控机床一般由机床本体、数控系统、伺服系统、检测反馈系统、输入/输出设备等组成，如图2-14所示。

图2-14 数控机床的组成框图

2.3.1 机床本体

机床本体包括主运动系统，进给运动系统，基础支承部件以及冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。对于加工中心，机床本体还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件，如图2-15所示为JCS-018立式镗铣加工中心。

图2-15 JCS-018立式镗铣加工中心

1.主运动系统

包括动力源、传动件及主运动执行件，即主轴等。其功能是将驱动装置的运动及动力传递给执行件，实现主切削运动。

2.进给运动系统

包括动力源、传动件以及进给运动执行件（工作台、刀架）等，其功能是将伺服驱动装置的运行与动力传递给执行件，实现进给切削运动。

3.基础支承部件

基础支承部件是指床身、立柱、导轨、滑座、工作台等。它支承机床的各主要部件，并使它们在静止或运动中保持相对正确的位置。

2.3.2 伺服系统

伺服系统是数控系统的执行部分，它包括伺服电动机、驱动控制系统、机械传动装置、位置检测和反馈装置等。伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动控制系统的功率放大，驱动伺服电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。检测反馈装置是检测运动部件的实际位移、速度以及当前的环境参数，转变为电信号以后反馈给数控系统。通过比较，得到实际运动与指令运动的误差，然后发出误差指令，纠正所产生的误差。检测反馈装置的引入，可以有效改善系统的动态特性，极大提高零件的加工精度。检测反馈装置主要使用感应同步器、磁栅、光栅、激光测量仪等，如图2-16所示。

图2-16 检测反馈装置

a）光栅 b）磁栅

2.3.3 数控系统

数控系统是数控机床的控制核心。它的作用是接收输入装置输入的加工信息，完成数值计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。数控系统包括计算机系统、位置控制板、PLC控制板、通信接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件，如图2-17所示。目前数控系统一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能。数控系统是一种位置控制系统，根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需的零件。

图2-17 计算机数控系统装置组成

2.3.4 控制介质

用于记载零件加工的工艺过程、工艺参数和位移数据等各种加工信息，从而控制机床的运动，实现零件的机械加工。常用的信息载体有穿孔纸带、磁带、磁盘等，并通过输入机将记载的加工信息输入到数控系统中。有些数控机床也可采用操作面板上的按钮和键盘直接输入加工程序，或通过串行口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统中。数控机床常用的控制介质和输入/输出装置见表2-1。

表2-1 数控机床常用的控制介质和输入/输出装置

2.3.5 辅助装置

辅助装置是指数控机床的一些配套部件，包括自动换刀装置（Automatic Tool Changer，简称为ATC）、自动交换工作台机构（Automatic Pallet Changer，简称为APC）、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。