数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。

　　①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。

　　②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床与数控压力机等。

　　③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。

　　数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。 第 2 页

　　输入与输出装置是机床数控系统与操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．

　　输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体

　　为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。

　　数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件与软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装第 3 页 置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算与逻辑处理后，输出各种信号与指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向与位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向与启停信号，选择与交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件与机床部件松开、夹紧、分度工作与转位的辅助指令信号等。

　　通过实验了解西门子公司802s型车床数控电气系统的基本组成，工作原理，各主要部件之间的相互连接以及基本操作，从而掌握一般机床数控伺服系统的基本组成与主要功能。

　　预习本实验指导书及教科书《数控原理与典型数控系统》中关于数控机床的基本组成及加工原理，计算机数控系统，进给运动控制和主要驱动控制等相关章节内。

　　siemens 8025 两轴车床数控实验系统是集装在数控伺服系统综合试验台上的，它是一个实用的两轴车床数控伺服装置。该装置是由数控系统，电气控制与i/o接口板操纵台,进给伺服驱动控制器,主轴数度控制驱动器等部分组成.伺服执行装署由步进电机，主轴电机，刀架电机，主轴数度检测传感器---光电编码器及一台终端加工设备---数控车床ck0620组成。每个试验台还配备了计算机，并联成局域网，利用计算机可以进行数控编程通过rs-232串行异步通信接口传输到cnc，在试验台上实现程序模拟运行。还可以通过局域网可将每个试验台编好的零件程序传输到教师控制台pc计算机，再上传到主cnc，以利用实验室唯一的一台终端加工设备---数控车床ck-0620进行加工演示。本实验基本上综合了两轴数控车床经济型数控系统的主要控制电路及电器元件。

　　电器控制与i/o接口板，该板上安装有进给x，z轴和主轴电机的电器控制电路与主电路及保护电路电器如空气开关，继电器，接触器，开关电源等，刀架位置信号x和z轴超限行程，回参考点，急订等接口信号模块，并将这些机床测的信号通过32芯扁平电缆输入到cnc的x100，x101相应接口端子。

　　一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。1、程序的存储介质，又称程序载体

　　4)通信。2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。准备功能：G00,G01,G02,G03, 辅助功能：M03，M04 刀具、进给速度、主轴：T，F，S 4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。6、机床的机械部件1)主运动部件

　　数控机床是一种通过数字化的控制系统来实现机床自动化加工的先进设备。它的基本构造主要包括机床本体、数控系统、执行机构和辅助设备。

　　我们来了解一下数控机床的基本构造。机床本体是数控机床的主体部分，包括床身、滑台、主轴、进给机构等。床身是机床的基础，承载着各个部件，提供稳定的工作平台。滑台是床身上可以沿着X、Y、Z轴移动的工作台，用于夹持工件和刀具。主轴是机床上负责旋转切削的部件，它的转速和方向可以通过数控系统控制。进给机构则负责控制滑台在各个轴向上的运动，实现工件的精确加工。

　　数控系统是数控机床的核心，它负责接收和处理加工程序，并控制机床的运动。数控系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，它们协同工作来完成各种加工任务。软件则是指数控机床的操作界面和加工程序。操作界面提供了人机交互的方式，用户可以通过它来输入加工参数、选择加工模式等。加工程序则是由一系列指令组成，它告诉机床如何进行加工操作，包括切削速度、进给速度、刀具路径等。

　　执行机构是数控机床的动力部分，它负责将数控系统发出的指令转化为机床的实际运动。执行机构包括伺服电机、滚珠丝杠、直线导轨等。伺服电机通过控制转动角度和转速，驱动滚珠丝杠来实现滑台的运动。滚珠丝杠则通过转动来改变滑台的位置，它具有高精度和高刚性的特点。直线导轨则用于支撑和引导滑台的运动，保证其平稳和精确。

　　辅助设备是数控机床的附属部分，包括刀库、冷却系统、自动换刀装置等。刀库是存放刀具的地方，它可以根据加工需求自动选取并更换刀具。冷却系统则用于冷却刀具和工件，避免因摩擦而产生的高温。自动换刀装置可以在加工过程中自动更换刀具，提高生产效率。

　　了解了数控机床的基本构造，下面我们来了解一下它的工作原理。数控机床的工作原理可以简单概括为：数控系统接收加工程序，经过处理后输出控制信号，驱动执行机构，实现机床的运动。

　　具体来说，加工程序首先由操作人员编写或通过CAD/CAM软件生成。加工程序包括加工路径、切削参数、工件坐标等信息。然后，操作人员将加工程序输入数控系统，系统对程序进行解析和处理，生成相应的控制信号。控制信号包括运动指令、速度指令、加速度指令等，它们通过硬件接口传输给执行机构。

　　数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。

　　数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。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。

　　Numerical Control)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(Software NC)。CNC系统是一种位置控制系统，它是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加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有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，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、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，现仍有不精选文库

　　(1)纸带输入方式。可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存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。

　　(2)MDI手动数据输入方式。操作者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。

　　在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。

　　在具有会话编程功能的数控装置上，可按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。

　　数控车床是一种通过计算机控制的自动化机床，其结构组成包括床身、主轴箱、刀架、进给机构、液压系统、润滑系统、电气系统等部分。

　　床身是数控车床的基础和支撑部分，一般采用整体铸造或焊接而成，具有良好的刚性和稳定性。床身上设置有主轴箱、刀架和进给机构等关键部件的安装位置，并通过各种连接件将各部件固定在床身上。

　　主轴箱是数控车床的核心部分，包括主轴、主轴驱动装置和主轴箱壳体等组成。主轴是数控车床的动力来源，通过电机驱动实现工件的旋转。主轴驱动装置负责将电机的旋转转化为主轴的旋转，并具有变速功能以满足不同加工要求。主轴箱壳体起到保护主轴和主轴驱动装置的作用，同时具有防护、散热和降噪等功能。

　　刀架是数控车床上刀具的安装和运动部分，包括刀架座、刀架滑架、刀架驱动装置等组成。刀架座是刀架的安装座，通过各种连接件与床身固定。刀架滑架负责刀架的移动和定位，可以实现各种切削操作。刀架驱动装置通过电机驱动刀架的运动，使刀具在工件上进行切削。

　　进给机构是数控车床的进给系统，包括进给轴、进给伺服装置和进给传动装置等组成。进给轴负责工件在进给方向上的运动，可以实现不同速度和进给量的控制。进给伺服装置负责将电机的旋转转化为进给轴的运动，并通过编码器等反馈装置实时监测和控制进给轴的位置和速度。进给传动装置起到传递动力和运动的作用，一般采用齿轮传动或螺杆传动。

　　液压系统是数控车床的辅助系统，主要包括液压站、液压缸和液压管路等组成。液压站负责液压系统的供油和控制，通过油泵将液压油送至液压缸以实现刀架和进给轴等部件的运动。液压缸负责产生必要的力和压力，通过液压缸的伸缩实现刀架的升降和进给轴的进退。液压管路起到传递液压油的作用，连接液压站和液压缸等部件。

　　润滑系统是数控车床的重要辅助系统，负责给各润滑点提供润滑油脂以减少磨损和摩擦，并冷却和清洗工作区域。润滑系统包括油泵、油箱、油管和润滑装置等组成，通过油泵将润滑油送至润滑点以实现有效的润滑。

　　数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，它采用计算机控制系统来实现工件的加工。与传统机床相比，数控机床具有精度高、生产效率高、操作简单等优点，因此在现代制造业中得到了广泛应用。

　　数控机床主要由以下几个部分组成：主轴箱、工作台、导轨系统、刀库和液压系统等。

　　主轴箱是数控机床的核心部件，它包含了主轴和主轴驱动装置。主轴是用来安装刀具并进行加工的部件，而主轴驱动装置则负责带动主轴旋转。主轴箱通常由铸铁或钢板焊接而成，其内部采用优质滚动轴承或滑动导轨等结构。

　　工作台是用来固定工件并进行加工的部件。根据不同的加工需求，工作台可以分为平面式和立式两种类型。平面式工作台通常用于平面零件加工，而立式工作台则适用于非平面零件的加工。

　　导轨系统是数控机床的重要组成部分，它负责支撑和定位主轴箱、工作台等部件。导轨系统通常由滚珠丝杠、直线导轨等组成，其精度和刚度直接影响到机床的加工精度和稳定性。

　　刀库是用来存放刀具的部件，它通常由多个刀柄和一个转盘组成。不同类型的刀具可以根据需要进行更换，以满足不同的加工需求。

　　液压系统是数控机床的动力源，它负责驱动各种液压元件来完成机床各项功能。液压系统通常包括油泵、油箱、油管等部件，其性能直接影响到机床的运行效率和稳定性。

　　数控装置是数控机床最重要的组成部分之一，它负责对加工过程进行监测和控制。数控装置通常由计算机、数字信号处理器、编码器等组成，可以实现加工参数的自动调整和控制。

　　伺服系统是数控机床的关键部分之一，它负责驱动主轴箱、工作台等部件进行运动。伺服系统通常由电机、减速器、编码器等组成，其性能直接影响到机床的加工精度和效率。

　　数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。

　　体 2 / 6 数控机床的机床本体及传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。

　　CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。

　　输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。

　　输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出及原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。

　　数控铣床是数控机床的一种，具有高效、精度高、自动化程度高等优点，普遍应用于航空、航天、汽车制造、机械加工等领域。数控铣床的基本组成包括机身结构、数控系统、主轴、工作台和刀库等部分。

　　机身结构是整个数控铣床的支撑部分，主要由机床床身、两端支承、导轨、滑块、加工头和卡盘等组成。机床床身因承受切削力和振动力较大，并需要具有高刚性和抗变形能力。所以机身结构的主体部分采用铸铁或整体板材焊接而成，提高了机床的稳定性和可靠性。

　　导轨和滑块是机身结构的重要组成部分，用于支撑和导向加工过程中的刀具和工件。导轨有平面导轨和滚动导轨两种，现代数控机床大多数采用线性滚动导轨，具有高精度、低摩擦、长寿命的特点。滑块是在导轨上滑动的零件，采用高韧性、高硬度的环氧树脂材料，具有抗磨损、低噪音、稳定性好的特点。

　　加工头是机床进行加工的关键部分，主要有主轴和进给机构两个部分。主轴是将电机输出的动力传递到加工刀具上的部分，其精度直接影响到加工工件的精度和表面质量。主轴一般采用高速电主轴或液压主轴，在提高加工效率的同时又不失精度的前提下，还要具有良好的刚性、稳定性和耐热性等特点。进给机构是控制工件在加工过程中的运动、转向和速度的关键部分，主要由伺服电机、球丝杠、导轨等组成，具有高精度、高速度和高可靠性等优点。

　　卡盘是固定工件的重要工具，主要分为机械卡盘和液压卡盘两种。机械卡盘具有结构简单、成本低、使用方便等优点，但是换工件速度慢、精度不高；液压卡盘具有紧固力大、换工件快速、精度高等优点，但是成本较高、使用要求较高。

　　数控系统是数控铣床的核心部分，其主要功能在于将人类的创造力进行编程转化成机械的运动。数控系统主要由控制器、输入设备、输出设备、编程设备等组成。

　　控制器是数控铣床的“大脑”，其主要作用是接收电脑编程产生的数控程序、对程序进行解释、计算出动作指令、控制各组部件的动作，并对运动状态进行监控、检测和反馈。主要分为PLC控制与CNC控制两种。

　　数控车床是一种高精度、高效率的机床，广泛应用于各种工业制造领域。它的组成和基本结构包括以下几个方面。

　　主轴箱是数控车床的核心部件，它包括主轴、主轴驱动器、主轴支承等。主轴箱的设计直接影响到数控车床的加工精度和稳定性。

　　床身是数控车床的基础结构，它由铸铁或钢板焊接而成。床身上设置了导轨、滑块等零部件，用于支撑和传动工作台和刀架等部件。

　　刀架是数控车床上用来固定切割工具的部件。它可以在水平方向和垂直方向上移动，以实现不同角度和深度的切割操作。

　　工作台是数控车床上用来固定工件并进行加工操作的部件。它可以在水平方向和垂直方向上移动，并且可以旋转以实现多角度加工操作。

　　5. 数控系统 数控系统是数控车床最重要的组成部分之一。它包括数控装置、运动控制器、编程控制器等，用于实现加工操作的自动化和精确控制。

　　润滑系统是数控车床上用来保证机械零部件正常运转的部件。它包括油泵、油箱、油管等，用于向机械零部件提供充分的润滑和冷却。

　　冷却系统是数控车床上用来冷却切削工具和工件的部件。它可以通过喷水或者喷气等方式将冷却剂送到切削区域，以降低加工温度并提高加工效率。

　　总之，数控车床的组成和基本结构非常复杂，需要各个部件之间密切配合才能实现高质量的加工操作。只有在充分理解其结构和原理的基础上，才能更好地利用数控车床进行生产制造。