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数控机床介绍

数字掌控机床（NumericalControlMachineTools）简称数控机床，

这是一种将数字计算技术应用于机床的掌控技术。它把机械加工过程中

的各种掌控信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经

运算处理由数控装置发出各种掌控信号，掌控机床的动作，按图纸要求

的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了多而杂、

精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动

化机床，代表了现代机床掌控技术的进展方向，是一种典型的机电一体

化产品。

数控机床的构成

数控机床的基本构成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装

置、机床主体和其他辅佑襄助装置。下面分别对各构成部分的基本工作

原理进行概要说明。

1．加工程序载体

数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进

行掌控，必需编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件

的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅佑襄助运动等。

将零件加工程序用肯定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔

纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输

入到CNC单元。

2．数控装置

数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采纳CNC

（ComputerNumericalControl）形式，这种CNC装置一般使用多个微处

理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控

（SoftwareNC）。CNC系统是一种位置掌控系统，它是依据输入数据插

补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，

数控装置重要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而全部这些工作

都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。

（1）输入装置将数控指令输入给数控装置，依据程序载体的不同，

相应有不同的输入装置。目前重要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系

统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍

有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。

1）纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接掌控

机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序

掌控机床运动。

2）MDI手动数据输入方式。操可利用操作面板上的键盘输入加工

程序的指令，它适用于比较短的程序。

在掌控装置编辑状态（EDIT）下，用软件输入加工程序，并存入

掌控装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均

采纳这种方法。

在具有会话编程功能的数控装置上，可依照显示器上提示的问题，

选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动

生成加工程序。

3）采纳DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，

CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于

采纳CAD/CAM软件设计的多而杂工件并直接生成零件程序的情况。

（2）信息处理输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机

能识别的信息，由信息处理部分依照掌控程序的规定，渐渐存储并进行

处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动掌控部

分。CNC系统的输入数据包括：零件的轮廓信息（起点、尽头、直线、

圆弧等）、加工速度及其他辅佑襄助加工信息（如换刀、变速、冷却液

开关等），数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程

序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅佑襄助功能的处理等。

（3）输出装置输出装置与伺服机构相联。输出装置依据掌控器的

命令接受运算器的输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服掌控系统，经过

功率放大，驱动伺服系统，从而掌控机床按规定要求运动。

3．伺服系统和测量反馈系统

伺服系统是数控机床的紧要构成部分，用于实现数控机床的进给

伺服掌控和主轴伺服掌控。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指

令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或

角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响

数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，

要求具有良好的快速反应性能，精准而灵敏地跟踪数控装置发出的数字

指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随