1.1.3 数控机床的组成

数控机床一般由程序载体、数控装置、伺服驱动系统、机床本体和其他辅助装置组成，如图1-1所示。

1．程序载体

数控机床工作时，不需要工人直接操作机床，但若要对数控机床进行控制，则必须编制加工程序。零件加工程序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）和辅助运动等。将零件加工程序用一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

计算机数控装置是数控机床的核心部分，也是区别于普通机床最重要的特征之一。数控装置完成加工程序的输入、编辑及修改，实现信息存储、数据转换、代码交换、插补运算及各种控制功能。

输入装置将数控指令输入给数控装置。根据程序载体的不同，相应地有不同的输入装置，如纸带输入、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）输入等。在柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）或计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）中，生产具有较高的灵活性，要求能够充分利用制造设备资源，因此目前大多数CNC装置具有网络通信功能，可以实现加工程序的高速、可靠传输和加工状态的实时反馈，以保证加工资源和加工信息的共享。

信息处理功能将包含输入零件的轮廓 （起点、终点、直线、圆弧等）、加工速度及其他辅助加工（如换刀、变速、冷却液开关等）等信息的加工代码编译成计算机能识别的数据，并进行刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理，然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控制部分。

输出装置与伺服机构相连，根据控制器的命令接受运算器的输出脉冲，送到各坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺服系统，从而控制机床按规定要求运动。

3．伺服驱动系统

伺服驱动系统是数控机床的必备部件，其接收数控装置发出的指令信息，经功率放大、整形处理后，驱动相应电动机实现数控机床的主轴和进给运动控制。当几个进给轴实现联动时，就可以完成具有点位、直线、平面曲线，甚至空间曲线特征的复杂零件的加工。

伺服驱动系统的性能直接影响数控机床的加工精度和生产率，因此，要求伺服驱动系统具有良好的快速响应性能，准确而稳定地跟踪和执行数控装置发出的数字指令信号，提高系统的稳态跟踪精度和瞬态跟随特性。

伺服驱动系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动装置。

测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服驱动系统输出达到设定值所需的位移量指令。

4．机床本体

机床本体包括床身、主轴、进给机构、刀架及自动换刀装置等，是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。与传统的机床相比，数控机床在本体设计上已有重大变化，其结构特点如下：

（1）采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来提高机床本体的刚度和抗震性，使机床本体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需要。采取改善机床结构布局、减小发热量、控制温升及采用热位移补偿等措施，可减小热变形对机床本体的影响。

（2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置，使数控机床的传动链缩短，简化了机床机械传动系统的结构。

（3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件，如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨和静压导轨等。

5．数控机床的辅助装置

辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置。常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护和照明等各种辅助装置。