位置反饋裝置在數控機床中的作用

❶ 位置感測器在數控機床中具體怎麼應用啊。就是說安裝、性能、維護一些方面。只要一種感測器，比如磁柵光柵

感測器有 旋轉編碼器， 光柵尺，感應同步器，旋轉變壓器， 磁柵 ，等。
位置編碼器：主軸位置編碼器和主軸同時轉動，主軸編碼器功能：速度反饋、位置反饋，一般數控車床都要進行螺紋加工，每轉進給加工，就需要進給軸和主軸轉速之間進行插補，因此就需要反饋速度和旋轉方向。在加工中心上換刀時主軸准停也需要反饋一轉脈沖信號使主軸每次都停止固定位置上。以上的只要有一轉脈沖信號的編碼器就可以了。數車上進行CS加工一般會按兩個編碼器，一個是主軸伺服電機自身的編碼器實現速度反饋，一個是主軸上的編碼器實現主軸任意角度位置反饋。主軸位置編碼有A,*A,B,*B信號,和每轉輸出一個Z相脈沖信號（1轉信號）代表零位參考位。由於A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。作用是顯示機床主軸轉速，切削螺紋，主軸定向，主軸定位，CS軸加工等。 在半閉環的數控機床上，主軸編碼器作速度和位置反饋。在全閉環的數控機床上，主軸編碼器作速度反饋，光柵尺作位置反饋。

❷ 數控機床的位置控制系統有什麼作用

位置控制系統的作用：
控制機床刀具或工作台精確移動，達到改變工件形狀，加工出版合格產品的權目的。

使用注意
1、數控機床的使用環境：對於數控機床最好使其置於有恆溫的環境和遠離震動較大的設備（如沖床）和有電磁干擾的設備；
2、電源要求；
3、數控機床應有操作規程：進行定期的維護、保養，出現故障注意記錄保護現場等；
4、數控機床不宜長期封存，長期會導致儲存系統故障，數據的丟失；
5、注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員

❸ 數控機床由哪幾部分組成各部分的主要功能是什麼

數控機床一般由控制介質、數控系統、伺服系統、強電控制櫃、機床本體和各類輔助裝置組成。

1、控制介質：亦稱信息載體，是人與數控機床之間聯系的中間媒介物質，反映了數控加工中全部信息。

2、數控系統：是機床實現自動加工的核心。主要由輸入裝置、監視器、主控制系統、可編程式控制制器、各類輸入/輸出介面等組成。

3、伺服系統：是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。主要由伺服電動機、驅動控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電動機是系統的執行元件，驅動控制系統則是伺服電動機的動力源。

4、強電控制櫃：主要用於安裝機床強電控制的各種電氣元器件，起到橋梁連接作用，控制機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓系統電磁聞或電磁離台器等。

5、機床本體：指其機械結構實體。與傳統的普通機床相比，數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、工具系統及操作機構等方面都發生了很大的變化。

6、輔助裝置：主要包括自動換刃裝置、自動交換工作台機構APC 、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控制系統、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載和保護裝置等。

❹ 簡述數控機床的閉環控制系統中檢測反饋環節的作用

在閉環控制系統中設置檢測反饋環節的作用是為了提高數控機床的定位精度和內重復定位精度（回轉容或直線運動）。
與開環系統不同的是，我們通常採用磁柵或光柵作為感測器設置在檢測、反饋環節中，指令、運動、檢測、差異比較（指令和實際比較）、反饋、差異移動、。。。。，反復循環，直到達到設定的精度為止。

❺ 試述數控系統在數控機床控制中的作用

數控機床比普通車床從原理上來講就是多了個數控系統，除了些保護裝置就是些顯示裝置，（壓力保護、限位保護、過載保護、顯示燈、顯示屏........）這些只是方便操作的東西，並不是關鍵東西。關鍵是增加了伺服控制系統（伺服驅動器、伺服電機、編碼器）這三件是配套使用的，最少有三套（主軸、X軸、Z軸）如果是多軸數控系統可能還會有其它軸的。作用：伺服驅動器主要是處理信號，它把從面板輸入的信號或從其它感測器接收的信號進行處理，轉化為可執行信號傳送給伺服電機或顯示在屏幕上。伺服電機的作用就是執行伺服驅動器發出的運動指令，從而帶動機床運轉。編碼器的作用就是記錄伺服電機執行的狀況，並將結果反饋給伺服驅動器，以實現對機床運轉位置的跟蹤。他們三個主要部件呈三角形連接。共同保證設備運轉。

❻ 數控機床主要構成部件有哪些各實現什麼功能

1、操作面板
它是操作人員與數控裝置進行信息交流的工具。
2、控制介質與輸入輸出設備
控制介質是記錄零件加工程序的媒介
輸入輸出設備是cnc系統與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質上的零件加工程序輸入cnc系統或將調試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質上。
3、
cnc裝置(cnc單元)
組成：計算機系統、位置控制板、plc介面板，通訊介面板、特殊功能模塊以及相應的控制軟體。
作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然後輸出控制命令到相應的執行部件(伺服單元、驅動裝置和plc等)，所有這些工作是由cnc裝置內硬體和軟體協調配合，合理組織，使整個系統有條不紊地進行工作的。cnc裝置是cnc系統的核心
4、
伺服單元、驅動裝置和測量裝置
伺服單元和驅動裝置
主軸伺服驅動裝置和主軸電機
進給伺服驅動裝置和進給電機
測量裝置
位置和速度測量裝置。以實現進給伺服系統的閉環控制。
作用
保證靈敏、准確地跟蹤cnc裝置指令：
進給運動指令：實現零件加工的成形運動（速度和位置控制）。
主軸運動指令，實現零件加工的切削運動（速度控制）
5、
plc、機床i/o電路和裝置
plc
(programmable
logic
controller)：用於完成與邏輯運算有關順序動作的i/o控制，它由硬體和軟體組成；
機床i/o電路和裝置：實現i/o控制的執行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路；
功能：
接受cnc的m、s、t指令，對其進行解碼並轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作
接受操作面板和機床側的i/o信號，送給cnc裝置，經其處理後，輸出指令控制cnc系統的工作狀態和機床的動作。
二、數控機床機械部分：數控機床的主體，是實現製造加工的執行部件。
組成：由主運動部件、進給運動部件（工作台、拖板以及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統工件自動交換系統）和輔助裝置（如排屑裝置等）。

❼ 位置檢測裝置在數控機床控制中起什麼作用

數控機床的加工精度主要與機械精度，數控系統和伺服系統有關，這幾個環節的精度都必須達到要求。
解析度是機床能識別的最小單位，直接決定機床精度的好壞。主要由數控系統和伺服系統決定。

❽ 數控機床運行原理與數控機床維修探討

數控機床運行原理與數控機床維修探討

數控機床是機電一體化的典型產品，是集機床、計算機、電動機及拖動、動控制、檢測等技術為一體的自動化設備。下面隨我來認識下數控機床運行原理與數控機床維修知識吧。

1.1 控制介質

數控機床工作時，不用人去直接操作機床，但又要執行人的意圖，這就必須在任何數控機床之間建立某種聯系，這種聯系的中間媒介物稱之為控制介質。在普通機床上加工零件時，由工人按圖樣和工藝要求進行加工。在數控機床加工時，控制介質是存儲數控加工所需要的全部動作和刀具相對於工件位置等信息的信息載體，它記載著零件的加工工序。數控機床中，常用的控制介質有穿孔紙帶、穿孔卡片、磁帶和磁碟或其他可存儲代碼的載體，至於採用哪一種，則取決於數控裝置的類型。早期時，使用的是8單位(8孔)穿孔紙帶，並規定了標准信息代碼ISO(國際標准化組織制定)和EIA(美國電子工業協會制定)兩種代碼。

1.2 數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。其功能是接受輸入裝置輸入的數控程序中的加工信息，經過數控裝置的系統軟體或邏輯電路進行解碼、運算和邏輯處理後，發出相應的脈沖送給伺服系統，使伺服系統帶動機床的各個運動部件按數控程序預定要求動作。一般由輸入輸出裝置、控制器、運算器、各種介面電路、CRT顯示器等硬體以及相應的軟體組成。數控裝置作為數控機床“指揮系統”，能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現各種控制功能。

1.3 伺服系統

機床上的執行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統，它根據數控裝置發來的速度和位移指令控制執行部件的進給速度、方向和位移量。每個進給運動的執行部件都配有一套伺服系統。伺服系統的.作用是把來自數控裝置的脈沖信號轉換為機床移動部件的運動，它相當於手工操作人員的手，使工作台(或溜板)精確定位或按規定的軌跡作嚴格的相對運動，最後加工出符合圖樣要求的零件。

1.4 反饋裝置

反饋裝置是閉環(半閉環)數控機床的檢測環節，該裝置可以包括在伺服系統中，它由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測數控機床坐標軸的實際移動速度和位移，並將信息反饋到數控裝置或伺服驅動中，構成閉環控制系統。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定於數控系統的結構形式。無測量反饋裝置的系統稱為開環系統。由於先進的伺服系統都採用了數字式伺服驅動技術(稱為數字伺服)，伺服驅動和數控裝置間一般都採用匯流排進行連接。反饋信號在大多數場合都是與伺服驅動進行連接，並通過匯流排傳送到數控裝置，只有在少數場合或採用模擬量控制的伺服驅動(稱為模擬伺服)時，反饋裝置才需要直接和數控裝置進行連接。伺服電動機內裝式脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、測速機、光柵和磁尺等都是NC機床常用的檢測器件。

2.1 數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修

在維修主迴路採用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

(1)故障現象：1.8m卧車在點動時，花盤來回擺動。

檢查：測量驅動控制系統中的±20V直流穩壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過了規定的范圍。

處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，並測量紋波只有幾個毫伏後將電源板安裝好，開機試運行，故障消除。

(2)故障現象：配套某系統的數控車床，當主軸在高速(3000r/min以上)，機床出現異常振動。

處理：檢查機床的主軸驅動是否連接，發現機床的主軸驅動器的接地線連接不良後，將接地線重新連接，機床可恢復正常。

2.2 機床PLC初始故障的診斷

機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，我們發現有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發故障，其他故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員並不知道哪個故障是初始引發故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過PLC程序，准確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其他引發故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和准確性。初始故障診斷原理設計的PLC程序不單單是把各個故障都能檢測和顯示出來，還能把最關鍵的初始故障自動判斷出來。

2.3 數控設備檢測元件故障及維修

檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移採用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移採用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。 在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用並加強維護保養，對出現的問題進行深入分析。就一定能降低故障率，並能迅速解決故障，保證設備的正常運行。

2.4 數控機床主傳動系統故障診斷與維修

在數控機床在加工時，可能由於斷續切削、加工餘量不均勻、運動部件不平衡以切削過程中的自振動等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時甚至可能破壞刀具主軸系統中的零件，使其無法工作。主軸系統的發熱使其中所有零件產生熱變形，降低傳動效率，破壞零部件之間的相對位置精度和運動精度，從而造成加工誤差。因此，主軸部件組要具有較高的固有頻率，較好的動平衡，且要保持合適的配合精度，並要進行循環潤滑。

主軸發熱主軸軸承預緊力過大，造成主軸回轉時摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。可以通過重新調整主軸軸承預緊力加以排除;主軸軸承磨損或損壞，也會造成主軸回轉時摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。可以通過更換新軸承加以排除;主軸潤滑油臟或有雜質，也會造成主軸回轉時阻力過大，引起主軸溫度升高。通過清洗主軸箱，重新換油加以排除;主軸軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂過多，也會造成主軸回轉時阻力、摩擦過大，引起主軸溫度升高。通過重新塗抹潤滑脂加以排除。主軸強力切削時停轉主軸電動機與主軸連接的傳動帶過松，造成主軸傳動轉矩過小，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自動停機。通過重新調整主軸傳動帶的張緊力，加以排除;主軸電動機與主軸連接的傳動帶表面有油，造成主軸傳動時傳動帶打滑，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自動停機。通過用汽油或酒精清洗後擦乾凈加以排除。

主軸工作時雜訊過大是主軸部件動平衡不良，使主軸回轉時振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對所有主軸部件重新進行動平衡檢查與調試;主軸傳動齒輪磨損，使齒輪嚙合間隙過大，主軸回轉時沖擊振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對主軸傳動齒輪進行檢查、維修或更換;主軸支承軸承拉毛或損壞，使主軸回轉間隙過大，回轉時沖擊、振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對軸承進行檢查、維修或更換;主軸傳動帶鬆弛或磨損，使主軸回轉時摩擦過大，引起工作雜訊。通過調整或更換傳動帶加以排除。

數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、感測元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，然後逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題。還可能使故障范圍進一步擴大。總之，在面對數控機床故障和維修問題時，首先要防患於未然，不能在數控機床出現問題後才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢

3 結論

在數控機床維修中推廣應用新技術、新工藝、新材料，做好數控的技術改造和局部改裝設計管理工作，搞好數控機床維修用工、檢、量具的管理，搞好數控設備維修的質量管理等工作。只有這樣，才能做好數控機床的維修工作，保障數控機床的正常運行，從而保障企業生產的順利運行。所以，無論是CNC系統，機床強電，還是機械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來，進行綜合判斷和篩選，然後通過必要的實驗達到確診和最終排除故障的目的。

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❾ 數控機床對檢測元件及位置檢測裝置有什麼要求

直接測量和間接測量
1．直接測量
直接測量是將檢測裝置直接安裝在執行部件上，如光柵、感應同步器等用來直接測量工作台的直線位移，位置檢測裝置安裝在執行部件(即末端件)上直接測量執行部件末端件的直線位移或角位移，可以構成閉環進給伺服系統。測量方式有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、激光干涉儀等測量執行部件的直線位移。由於此種檢測方式是採用直線型檢測裝置對機床的直線位移進行測量，因此，其優點是直接反映工作台的直線位移量；缺點是要求檢測裝置與行程等長，對大型的數控機床來說，這是一個很大的限制。
2．間接測量
間接測量裝置是將檢測裝置安裝在滾珠絲杠或驅動電動機軸上，通過檢測轉動件的角位移來間接測量執行部件的直線位移。
位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電動機軸上，測量其角位移，經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量，這樣可以構成閉環伺服進給系統，如將脈沖編碼器裝在電動機軸上。
間接測量使用可靠、方便，無長度限制；其缺點是，在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差，從而影響測量精度。一般需對數控機床的傳動誤差進行補償，才能提高定位精度。
除了以上位置檢測裝置，伺服系統中往往還包括檢測速度的元件，用以檢測和調節發動機的轉速。常用的元件是測速發電機。
位置檢測裝置是數控機床伺服系統的重要組成部分。它的作用是檢測位移和速度，發送反饋信號，構成閉環或半閉環控制。數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。不同類型的數控機床，對位置檢測元件，檢測系統的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。現在檢測元件與系統的最高水平是：被測部件的最高移動速度高至240m/min時，其檢測位移的解析度（能檢測的最小位移量）可達1μm，如24m/min時可達0.1μm。最高解析度可達到
0.01μm。
數控機床對位置檢測裝置有如下要求：
（1）受溫度，濕度的影響小，工作可靠，能長期保持精度，抗干擾能力強。
（2）在機床執行部件移動范圍內，能滿足精度和速度的要求。
（3）使用維護方便，適應機床工作環境。
（4）成本低。

❿ 數控機床基礎知識

數控機床基本概念

1.1.1 數控技術與數控

數控技術，簡稱數控(Numerical Control—NC)，是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。由於現代數控都採用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數控(Computerized Numerical Control—CNC)。

為了對機械運動及加工過程進行數字化信息控制，必須具備相應的硬體和軟體。用來實現數字化信息控制的硬體和軟體的整體成為數控系統(Numerical Control System)，數控系統的核心是數控裝置(Numerical Controller)。

採用數控技術進行控制的機床，稱為數控機床(NC機床)。它是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床設計等先進技術的典型機電一體化產品，是現代製造技術的基礎。控制機床也是數控技術應用最早、最廣泛的領域，因此，數控機床的水平代表了當前數控技術的性能、水平和發展方向。

數控機床種類繁多，有鑽 銑 鏜床類、車削類、磨削類、電加工類、鍛壓類、激光加工類和其他特殊用途的專用數控機床等等，凡是採用了數控技術進行控制的機床統稱為NC機床。

帶有自動換刀裝置ATC(Automatic Tool Changer—ATC)的數控機床(帶有回轉刀架的數控車床除外)稱為加工中心(Machine Center—MC)。它通過刀具的自動交換，工件可以一次裝、夾完成多工序的加工，實現了工序集中和工藝的復合，從而縮短了輔助加工時間，提高了機床的效率;減少了工件安裝、定位次數，提高了加工精度。加工中心是目前數控機床中產量最大、應用最廣的數控機床。

在加工中心的基礎上，通過增加多工作台(托盤)自動交換裝置(Auto Pallet Changer—APC)以及其他相關裝置，組成的加工單元稱為柔性加工單元(Flexible Manufacturing Cell—FMC)。FMC不僅是現了工序的集中和工藝的復合，而且通過工作台(托盤)的自動交換和較完善的自動監測、監控功能，可以進行一定時間的無人化加工，從而進一步提高了設備的加工效率。FMC既是柔性製造系統FMS(Flexible Manufacturing System)的基礎，又可以作為獨立的自動化加工設備使用，因此其發展速度較快。

在FMC和加工中心的基礎上，通過增加物流系統、工業機器人以及相關設備，並由中央控制系統進行集中、統一控制和管理，這樣的製造系統稱為柔性製造系統FMS(Flexible Manufacturing System)。FMS不僅可以進行長時間的無人化加工，而且可以實現多品種零件的全部加工和部件裝配，實現了車間製造過程的自動化，它是一種高度自動化的先進製造系統。

隨著科技發展，為了適應市場需求多變的形勢，對現代製造業來說，不僅需要發展車間製造過程的自動化，而且要實現從市場預測、生產決策、產品設計、產品製造直到產品銷售的全面自動化。將這些要求綜合、構成的完整的生產製造系統，稱為計算機集成製造系統(Computer Integrated Manufacturing System-—CIMS)。CIMS將一個更長的生產、經營活動進行了有機的集成，實現了更高效益、更高柔性的智能化生產，是當今自動化製造技術發展的最高階段。在CIMS中，不僅是生產設備的集成，更主要的是以信息為特徵的技術集成和功能集成。計算機是集成的工具，計算機輔助的自動化單元技術是集成的基礎，信息和數據的交換及共享是集成的橋梁，最終形成的產品，可以看成是信息和數據的物質體現。

1.1.2 數控系統及其組成

數控系統的基本組成

數控系統是所有數控設備的核心。數控系統的主要控制對象是坐標軸的位移(包括移動速度、方向、位置等)，其控制信息主要來源於數控加工或運動控製程序。因此，作為數控系統的最基本組成應包括：程序的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三部分。

輸入/輸出裝置輸入/輸出裝置的作用是進行數控加工或運動控製程序、加工與控制數據、機床參數以及坐標軸位置、檢測開關的狀態等數據的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數控設備都必備的'最基本的輸入/輸出裝置。此外，根據數控系統的不同，還可以配光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。作為外圍設備，計算機是目前常用的輸入/輸出裝置之一。

數控裝置數控裝置是數控系統的核心。它由輸入/輸出介面線路、控制器、運算器和存儲器等部分組成。數控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數據，通過內部的邏輯電路或控制軟體進行編譯、運算和處理，並輸出各種信息和指令，以控制機床的各部分進行規定的動作。

在這些控制信息和指令中，最基本的是坐標軸的進給速度、進給方向和進給位移量指令。它經插補運算後生成，提供給伺服驅動，經驅動器放大，最終控制坐標軸的位移。它直接決定了刀具或坐標軸的移動軌跡。

此外，根據系統和設備的不同，如：在數控機床上，還可能有主軸的轉速、轉向和起、停指令;刀具的選擇和交換指令;冷卻、潤滑裝置的起、停指令;工件的松開、夾緊指令;工作台的分度等輔助指令。在數控系統中，它們是通過介面，以信號的形式提供給外部輔助控制裝置，由輔助控制裝置對以上信號進行必要的編譯和邏輯運算，放大後驅動相應的執行器件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規定的動作。

伺服驅動伺服驅動通常由伺服放大器(亦稱驅動器、伺服單元)和執行機構等部分組成。在數控機床上，目前一般都採用交流伺服電動機作為執行機構;在先進的高速加工機床上，已經開始使用直線電動機。另外，在20世紀80年代以前生產的數控機床上，也有採用直流伺服電動機;對於簡易數控機床，也有用作為執行器件。伺服放大器的形式決定於執行器件，它必須與驅動電動機配套使用。

以上是數控系統最基本的組成部分。隨著數控技術的發展和機床性能水平的提高，對系統的功能要求也日益增強，為了滿足不同機床的控制要求，保證數控系統的完整性和統一性，並方便用戶使用，常用較為先進的數控系統，一般都帶有內部可編程式控制制器作為機床的輔助控制裝置。此外，在金屬切削機床上，主軸驅動裝置也可以成為數控系統的一個部分;在閉環數控機床上，測量、檢測裝置也是數控系統必不可少的。對於先進的數控系統，有時甚至採用計算機作為系統的人機界面和數據的管理、輸入/輸出設備，從而使數控系統的功能更強、性能更完善。

總之，數控系統的組成決定於控制系統的性能和設備的具體控制要求，其配置和組成具有很大的區別，除加工程序的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三個最基本的組成部分外，還可能有更多的控制裝置。圖1-1的虛線框部分表示計算機數控系統。

NC、CNC、SV與PLC的概念

NC(CNC)、SV與PLC(PC、PMC)是數控設備中最為常用的英文縮寫，在實際使用中，在不同的場合具有不同的含義。

NC(CNC)NC與CNC分別是數控(Numerical Control)與計算機數控(Computerized Numerical Control)的常用英文縮寫。由於現代數控都採用了計算機控制，因此，可以認為NC和CNC的含義完全等同。在工程應用上，根據使用場合的不同，NC(CNC)通常有三種不同的含義：在廣義上代表一種控制技術——數控技術;在狹義上代表一種控制系統的實體——數控系統;此外，還可以代表一種具體的控制裝置——數控裝置。

SVSV是伺服驅動(Servo Drive，簡稱伺服)的常用英文縮寫。按日本JIS標准規定的術語，它是“以物體的位置、方向、狀態作為控制量，追蹤目標值的任意變化的控制機構”。簡言之，它是一種能夠自動跟隨目標位置等物理量的控制裝置。

在數控機床上，伺服驅動的作用主要有兩個方面：一是使坐標軸按照數控裝置給定的速度運行;二是使坐標軸按照數控裝置給定的位置定位。

伺服驅動的控制對象通常是機床坐標軸的位移和速度;執行機構是伺服或;對輸入指令信號進行控制和功率放大的部分常稱為伺服放大器(亦稱為驅動器、放大器、伺服單元等)，它是伺服驅動的核心。

伺服驅動不僅可以和數控裝置配套使用，而且還可以單獨作為一個位置(速度)隨同系統使用，故也常稱為伺服系統。在早期的數控系統上，位置控制部分一般與CNC製成一體，伺服驅動只進行速度控制，因此，伺服驅動又常稱為速度控制單元。

PLCPC是可編程序控制器(Programmable Controller)的英文縮寫。隨著個人計算機的日益普及，為了避免和個人計算機(亦稱PC)混淆，現在一般都將可編程序控制器稱為可編程序邏輯控制器(Programmalbe Logic Controller——PLC)或可編程序機床控制器(Programmable Machine Controller——PMC)。因此，在數控機床上，PC、PLC、PMC具有完全相同的含義。

PLC具有響應快、性能可靠、使用方便、編程和調試容易等特點，並可直接驅動部分機床電器，因此，被廣泛用來作為數控設備的輔助控制裝置。目前，大多數數控系統都帶有內部PLC，用於處理數控機床的輔助指令，從而大大簡化了機床的輔助控制裝置。此外，在很多場合，通過PLC的軸控制模塊、定位模塊等特殊功能模塊，還可以直接利用PLC，實現點位控制、直線控制以及簡單的輪廓控制，組成數控專用機床或數控生產線。

1.1.3 數控機床的組成與加工原理

數控機床的基本組成

數控機床是最典型的數控設備。為了了解數控機床的基本組成，首先需要分析數控機床加工零件的工作過程。在數控機床上，為了進行零件的加工，可以通過如下步驟進行：

據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規定的代碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工工藝過程、工藝參數、切削用量等編寫成數控系統能夠識別的指令形式，即編寫加工程序。

將所編寫的加工程序輸入數控裝置。

數控裝置對輸入的程序(代碼)進行解碼、運算處理，並向各坐標軸的伺服驅動裝置和輔助機能控制裝置發出相應的控制信號，以控制機床的各部件的運動。

在運動過程中，數控系統需要隨時檢測機床的坐標軸位置、行程開關的狀態等，並與程序的要求相比較，以決定下一步動作，直到加工出合格的零件。

操作者可以隨時對機床的加工情況、工作狀態進行觀察、檢查，必要時還需要對機床動作和加工程序進行調整，以保證機床安全、可靠的運行。

由此可知，作為數控機床的基本組成，它應包括：輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動和反饋裝置、輔助控制裝置以及機床本體等部分(如圖1-1所示)。

圖1—1中的虛線框部分統稱為數控系統，實現對機床主機的加工控制。目前數控系統大部分採用計算機數控(即CNC)，圖中的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動和反饋裝置構成的機床數控系統，作用在上面已經敘述。下面再簡要介紹其他組成部分。

圖1—1數控機床的組成

測量反饋裝置它是閉環(半閉環)數控機床的檢測環節，其作用是通過現代化的測量元件：脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁尺和激光測量儀等，將執行元件(如、刀架等)或工作台等的實際位移的速度和位移量檢測出來，反饋回伺服驅動裝置或數控裝置，並補償進給的速度或執行機構的運動誤差，以達到提高運動機構精度的目的。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定於數控系統的結構形式，伺服內裝式脈沖編碼器、測速機以及直線光柵等都是較常用的檢測部件。

由於先進的伺服都採用了數字式伺服驅動技術(稱為數字伺服)，伺服驅動和數控裝置間一般都採用匯流排進行連接;反饋信號在大多數場合都是與伺服驅動進行連接，並通過匯流排傳送到數控裝置。只有在少數場合或採用模擬量控制的伺服驅動(俗稱模擬伺服)時，反饋裝置才需要直接和數控裝置進行連接。

輔助控制機構、進給傳動機構它是介於數控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制部件。其主要作用是接受數控裝置輸出的主軸轉速、轉向和啟停指令;刀具選擇交換;冷卻、潤滑裝置的啟停指令;工件和機床部件的松開、夾緊工作台轉位等輔助指令信號，以及機床上檢測開關的狀態等信號，經必要的編譯、邏輯判斷、功率放大後直接驅動相應的執行元件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規定的動作。它通常由PLC和強電控制迴路構成，PLC在結構上可以與CNC一體化(內置式PLC)，也可以相對獨立(外置式PLC)。

機床本體就是數控機床的機械結構件，也是由主傳動系統、進給傳動系統、床身、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置、排屑、防護系統等部分組成。但為了滿足數控的要求，充分發揮機床性能，它在總體布局、外觀造型、傳動系統結構、刀具系統以及操作性能方面都已發生了很大的變化。機床機械部件包括床身、箱體、立柱、導軌、工作台、主軸、進給機構、刀具交換機構等。

數控加工的原理

在傳統的金屬切削機床上，加工零件時需要操作者根據圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運動軌跡和運動速度等參數，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。

數控機床的加工，其實質是應用了“微分”原理。其工作原理與過程可以簡述如下(圖1-2)：

數控裝置根據加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按機床對應的坐標軸，以最小移動量(脈沖當量)進行微分(圖1-2中的△X、△Y)，並計算出各坐標軸需要移動的脈沖數。

通數控裝置的“插補”軟 件或“插補”運算器，把要求的軌跡用以“最小移動單位”為單位的等效折線進行擬合，並找出最接近理論軌跡的擬合折線。

③數控裝置根據擬合折線的軌跡，給相應的坐標軸連續不斷地分配進給脈沖，並通過伺服驅動使機床坐標軸按分配的脈沖運動。圖1-2數控加工原理示意圖

由上可見：第一，只要數控機床的最小移動量(脈沖當量)足夠小，所用的擬合折線就可以等效代替理論曲線。第二，只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的。第三，只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸(刀具)的運動速度。這樣就實現了數控機床控制刀具移動軌跡的根本目的。

以上根據給定的數學函數，在理想軌跡(輪廓)的已知點之間，通過數據點的密化，確定一些中間點的方法，稱為插補。能同時參與插補的坐標軸數，稱為聯動軸數。顯然，當數控機床的聯動軸數越多，機床加工輪廓的性能就越強。因此，聯動軸的數量是衡量數控機床性能的重要技術指標。