数控机床的工作原理

图1数控机床的工作原理图
数控机床的逻辑组成如图2所示。

图2 数控机床的逻辑组成
1．操作面板
它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具，是数控机床特有部件。
组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。
2．控制介质与输入输出设备
控制介质——是记录零件加工程序的媒介。数控机床常用的控制介质有：穿孔纸带、磁带、磁盘。
输入输出设备——是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。
通讯——现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：
串行通讯（RS-232等串口）、
自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）
网络技术（internet，LAN等）。
3．CNC装置(CNC单元)
（1）组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。
（2）作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心。
4．伺服单元、驱动装置和测量装置
（1）伺服单元和驱动装置
1）主轴伺服驱动装置和主轴电机
2）进给伺服驱动装置和进给电机
（2）测量装置
位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。
（3）作用：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：
1）进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。
2）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）
5．PLC、机床I/O电路和装置
（1）PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；
（2）机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；
（3）功能：
1）接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作
2）接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。
6．机床
数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。传动链短，结构较普通机床简单。
组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。