首页 -> 2008年第9期
通过数控技术专业的教学正确认识数控机床的工作原理
作者：任庆春 孔敬祎
数控机床主要由数控装置、伺服驱动装置、机床主机和数控机床的辅助装置四部分组成。而数控装置又由输入装置、控制器、运算器和输出装置组成，下面结合其工作原理简述各部分的工作过程。
（一）数控装置
运算处理过程是由数控机床的数控装置完成的。用键盘或连接计算机直接将指令或设定参数输入数控装置，数控装置对信号代码进行译码、寄存，经处理和运算，把结果以数字信号的形式分配给机床各坐标的伺服机构。由此可见，数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采用CNC形式，英文为Computer Numerical Control，即计算机数字控制。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。CNC系统是一个位置控制系统，它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，从而加工出所需的零件。数控装置主要有输入装置、运算控制器、输出装置这三个基本部分。
1.输入装置。将数控指令输入给数控装置，有以下几种方式：
（1）纸带输入方式，用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入寄存器，用寄存器中储存的零件程序控制机床运动。此方式目前很少采用。
（2）手动输入方式，利用操作面板上的键盘输入加工指令。
（3）DNC方式，即直接数控方式，把零件程序保存在计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自上级计算机的后续程序段。此方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂共建并直接生成零件程序的情况。
2.控制器和运算器。控制器根据指令控制运算器和输出装置来实现对机床的各种操作（如工作台沿某一坐标轴运动、主轴变速和冷却液的开关）以及控制整机的工作循环。运算器接收输入装置的指令，将输入装置送来的数据进行某种运算，并不断向输出装置送出运算结果，使伺服系统执行所要求的运动。因此，运算器是按照控制器的指令信号对输入装置的输入数据进行运算，并按控制器的控制信号向输出装置发出进给脉冲。而控制器则是按信息代码去控制运算器、输入装置、输出装置，使机床按规定的要求进行工作。
3.输出装置。输出装置与伺服机构相连，它根据控制器的命令接收运算器的输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺服系统。
（二）伺服驱动装置
伺服驱动装置是数控装置和机床的沟通环节，数控机床执行结构的驱动部件，也是数控机床与传统机床的主要区别之一。伺服驱动装置的作用是把来自数控装置发出的脉冲信号经过功率放大、整形后，转换成机床执行部件的直线位移和角位移运动。伺服驱动装置包括驱动装置和执行结构两大部分。驱动由主轴驱动单元、进给驱动单位和主轴伺服电机、进给伺服电机组成。步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机是常用的伺服元件。执行机构由相应的驱动装置来驱动，由数控装置发出的指令信号分别通过主轴驱动单元和进给驱动单元对数控机床的主轴系统的旋转运动和进给系统中坐标轴的进给运动进行控制。
（三）机床主机
机床主机是数控机床的主体。包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给刀架、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是数控机床自动完成各种切削加工的机械部分。
（四）数控机床的辅助装置
辅助装置作为数控机床的配套部件，是保证充分发挥数控机床功能所必需的配备装置。常用的辅助装置包括气动、液压装置，排屑装置和冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护、照明装置等。气动和液压装置是应用气动和液压系统，使机床自动换刀所需的动作，实现运动部件的制动和滑移齿轮的变速移动，完成工作台的自动加紧和松开，工件、刀具定位表面的自动吹屑等辅助功能。排屑装置的作用是将切屑从加工区排出，迅速有效地排除切屑是保证数控机床高效率地自动进行加工的必要措施。回转工作台和分度头能按照数控装置发出的指令信号作连续的回转进给运动或回转分度运动，是加工中心、数控铣床中常用的辅助装置。
综上所述，学习数控技术的前提是必须掌握机械制图、机械零件、机械原理、金属工艺及钳工等基础知识，否则数控加工就无从谈起。