1.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。圖1-3中實(shí)線所示為開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖。

為了提高機(jī)床的加工精度，在上述系統(tǒng)中再加入一個(gè)測(cè)量裝置（即圖1-3中的虛線部分），這樣就構(gòu)成了閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖。開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程是：將控制機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過(guò)控制介質(zhì)輸入給機(jī)床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計(jì)算得出進(jìn)給脈沖序列（包含上述4個(gè)參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換放大，最后控制工作臺(tái)按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動(dòng)。若為閉環(huán)系統(tǒng)，則在輸入指令值的同時(shí)，反饋裝置將檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移值，反饋量與輸入量在數(shù)控裝置中進(jìn)行比較，若有差值，說(shuō)明有誤差，則數(shù)控裝置控制機(jī)床向著消除誤差的方向運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)結(jié)合數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程將各組成部分簡(jiǎn)述如下。

1.控制介質(zhì)

數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要人工去搖手柄操作機(jī)床，而是自動(dòng)地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱為控制介質(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(biāo)準(zhǔn)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(gè)φ1.17mm的同步孔外，最多可以有8個(gè)φ1.33mm的信息孔。用每行8個(gè)孔有無(wú)的排列組合來(lái)表示不同的代碼（紙帶上孔的排列規(guī)定稱為代碼）。把穿孔帶輸入數(shù)控裝置的讀帶機(jī)，再由讀帶機(jī)把穿孔帶上的代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)控裝置可以識(shí)別和處理的電信號(hào)，并傳送到數(shù)控裝置中，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(jī)床的中樞，在普通數(shù)控機(jī)床中一般由輸入裝置、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)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(shí)別、儲(chǔ)存、運(yùn)算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，進(jìn)而控制機(jī)床動(dòng)作。在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床中，由于計(jì)算機(jī)本身即含有運(yùn)算器、控制器等上述單元，因此該數(shù)控裝置的作用由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。

3.伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖紙要求的零件。

在數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅(qū)動(dòng)元件有功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖電動(dòng)機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。

4.機(jī)床

數(shù)控機(jī)床中的機(jī)床，在開始階段使用通用機(jī)床，只是在自動(dòng)變速、刀架或工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位和手柄等方面作些改變。實(shí)踐證明，數(shù)控機(jī)床除由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多等因素影響工件精度外，還因?yàn)槭亲詣?dòng)控制，在加工中不能像在通用機(jī)床上那樣可以隨時(shí)由人工進(jìn)行干預(yù)，所以其設(shè)計(jì)要求比通用機(jī)床更嚴(yán)格，制造要求更精密。因而后來(lái)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，采用了許多新的加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使數(shù)控機(jī)床的外部造型、整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)及刀具系統(tǒng)等方面發(fā)生了很大的變化。