數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體組成。下圖的實線所示為開環(huán)控制的數(shù)控機床框圖。
數(shù)控機床的組成圖
為了提高機床的加工精度，在上述系統(tǒng)中再加入一個測量裝置（即上圖中的虛線部分），這樣就構(gòu)成了閉環(huán)控制的數(shù)控機床框圖。開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程是這樣的：將控制機床工作臺運動的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過控制介質(zhì)輸入給機床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計算得出進給脈沖序列（包含有上述4個參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換放大，最后控制工作臺按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動。若為閉環(huán)系統(tǒng)，則在輸入指令值的同時，反饋檢測機床工作臺的實者間有誤際位移值，反饋量與輸入量在數(shù)控裝置中進行比較，若有差值，說明二差，則數(shù)控裝置控制機床向著消除誤差的方向運動。
現(xiàn)將各組成部分簡述如下：
1、控制介質(zhì)
數(shù)控機床工作時，不需要工人去搖手柄操作機床，但又要自動地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱之為控制介質(zhì)（或稱程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)、信息載體）。
常用的控制介質(zhì)是8單位的標準穿孔帶，且常用的穿孔帶是紙質(zhì)的，所以又稱紙帶。其寬為 25.4mm，厚0.108mm，每行除了必須有一個φ1.17mm的同步孔外，最多可以有8個φ1.33mm 的信息孔。用每行8個孔有無的排列組合來表示不同的代碼( 紙帶上孔的排列規(guī)定，稱為代碼)。把穿孔帶輸入到數(shù)控裝置的讀帶機，再由讀帶機把穿孔帶上的代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)控裝置可以識別和處理的電信號，并傳送到數(shù)控裝置中去，便完成了指令信息的輸入工作。
2、數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機床的中樞，在普通數(shù)控機床中一般由輸入裝置、存儲器、控制器、運算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼加以識別、儲存、運算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動伺服系統(tǒng)，進而控制機床動作。在計算機數(shù)控機床中，由于計算機本身即含有運算器、控制器等上述單元，因此其數(shù)控裝置的作用由一臺計算機來完成。
3、伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動，最后加工出符合圖紙要求的零件。
在數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅(qū)動元件有功率步進電機、電液脈沖馬達、直流伺服電機和交流伺服電機等。
4、機床
數(shù)控機床中的機床，在開始階段使用通用機床，只是在自動變速、刀架或工作臺自動轉(zhuǎn)位和手柄等方面作些改變。實踐證明：數(shù)控機床除由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多等影響工件精度外，并且由于是自動控制，在加工中不能像在通用機床上那樣可以隨時由人工進行干預。所以其設(shè)計要求比通用機床更嚴格，制造要求更精密。因而后來在數(shù)控機床設(shè)計時，采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使得數(shù)控機床的外部造型、整體布局、傳動系統(tǒng)以及刀具系統(tǒng)等方面都已發(fā)生了很大的變化。 |
