數(shù)控機(jī)床一般由計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體兩部分組成，其中計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是由輸入／輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC裝置)、可編程控制器、數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成的一個(gè)整體系統(tǒng)。
    1．輸入／輸出裝置
    數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工前，必須接收由操作人員輸入的零件加工程序沈陽機(jī)床(以文本格式文件存放的與加工零件有關(guān)的工藝參數(shù)和動(dòng)作信息，下文簡稱零件程序)，然后才能根據(jù)輸入的零件程序進(jìn)行加工控制，從而加工出所需的零件。此外，數(shù)控機(jī)床中常用的零件程序有時(shí)也需要在系統(tǒng)外備份或保存。
    因此數(shù)控機(jī)床中必須具備必要的交互裝置，即輸入／輸出裝置來完成零件程序的輸入／輸出過程。
    零件程序一般存放于便于與數(shù)控裝置交互的一種控制介質(zhì)上，早期的數(shù)控機(jī)床常用穿孔紙帶、磁帶等控制介質(zhì)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常用磁盤、移動(dòng)硬盤、Flash(U盤)及其他半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等控制介質(zhì)。此外，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可以不用控制介質(zhì)，直接由操作人員通過手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入(ManualDatalnput，數(shù)控機(jī)床簡稱MDl)鍵盤輸入零件程序；或采用通信方式進(jìn)行零件程序的輸入／輸出。目前數(shù)控機(jī)床常采用通信的方式有。串行通信(RS-232、RS-422、RS485等)；自動(dòng)控制專用接口和規(guī)范，如DNC(Direct Numerical Contr01)方式、MAP(ManufacturingAutomation Protoc01)協(xié)議等；網(wǎng)絡(luò)通信(internet，intranet，LAN等)圖1-20所示為目前常用的部分控制介質(zhì)及輸入輸出裝置。
    2．操作裝置
    操作裝置是操作人員與數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))進(jìn)行交互的工具，沈陽機(jī)床一方面，操作人員可以通過它對(duì)數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))進(jìn)行操作、編程、調(diào)試或?qū)�機(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改；另一方面，操作人員也可以通過它了解或查詢數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))的運(yùn)行狀態(tài)，它是數(shù)控機(jī)床特有的一個(gè)輸入輸出部件。操作裝置主要由顯示裝置、NC鍵盤(功能類似于計(jì)算機(jī)鍵盤的按鍵陣列)、機(jī)床控制面板(Machine Control Panel，簡稱MCP)、狀態(tài)燈、手持單元等部分組成數(shù)控機(jī)床。為FANUC系統(tǒng)的操作裝置，其他數(shù)控系統(tǒng)的操作裝置布局與之相比大同小異。
    (1)顯示裝置  數(shù)控系統(tǒng)通過顯示裝置為操作人員提供必要的信息，根據(jù)系統(tǒng)所處的狀態(tài)和操作命令的不同，顯示的信息可以是正在編輯的程序、正在運(yùn)行的程序、機(jī)床的加工狀態(tài)、機(jī)床坐標(biāo)軸的指令／實(shí)際坐標(biāo)值、加工軌跡的圖形仿真、故障報(bào)警信號(hào)等。
    較簡單的顯示裝置只有若干個(gè)數(shù)碼管，只能顯示字符，顯示的信息也很有限；較高級(jí)的系統(tǒng)一般配有CRT顯示器或點(diǎn)陣式液晶顯示器，一般能顯示圖形，顯示的信息較豐富。
    (2)NC鍵盤  NC鍵盤包括MDI鍵盤及軟鍵功能鍵等。沈陽機(jī)床MDI鍵盤一般具有標(biāo)準(zhǔn)化的字母、數(shù)字和符號(hào)(有的通過上檔鍵實(shí)現(xiàn))，主要用于零件程序的編輯、參數(shù)輸入、MDI操作及系統(tǒng)管理等。
    功能鍵一般用于系統(tǒng)的菜單操作。
    (3)機(jī)床控制面板MCP  機(jī)床控制面板集中了系統(tǒng)的所有按鈕(故可稱為按鈕站)，數(shù)控機(jī)床這些按鈕用于直接控制機(jī)床的動(dòng)作或加工過程，如啟動(dòng)、暫停零件程序的運(yùn)行，手動(dòng)進(jìn)給坐標(biāo)軸，調(diào)整進(jìn)給速度等。
    (4)手持單元  手持單元不是操作裝置的必需件，有些數(shù)控系統(tǒng)為方便用戶配有手持單元，用于手搖方式增量進(jìn)給坐標(biāo)軸。
手持單元一般由手搖脈沖發(fā)生器MPG、坐標(biāo)軸選擇開關(guān)等組成。手持單元的一種形式。
    3．計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC裝置或CNC單元)
    計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心。沈陽機(jī)床其主要作用是根據(jù)輸入的零件程序和操作指令進(jìn)行相應(yīng)的處理(如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等)，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等)，控制其動(dòng)作，加工出需要的零件。所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)的系統(tǒng)程序(亦稱控制程序)進(jìn)行合理的組織數(shù)控機(jī)床，在CNC裝置硬件的協(xié)調(diào)配合下，有條不紊地進(jìn)行的。
    4．伺服機(jī)構(gòu)
    伺服機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩大部分組成。它接受數(shù)控裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。指令信息是以脈沖信息體現(xiàn)的，每一脈沖使機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量稱為脈沖當(dāng)量。常用的脈沖當(dāng)量為0．001—0．01mm。
    目前，在數(shù)控機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)中，常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)。
    5．檢測裝置
    檢測裝置(也稱檢測反饋裝置)對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位置及速度進(jìn)行檢測，數(shù)控機(jī)床通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)、絲杠或驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤和人的眼睛，沈陽機(jī)床它把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移或速度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給CNC裝置或伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與指令信號(hào)進(jìn)行比較，以實(shí)現(xiàn)位置或速度的閉環(huán)控制。
    按有無檢測裝置，CNC機(jī)床可分為開環(huán)(無檢測裝置)與閉環(huán)(有檢測裝置)數(shù)控機(jī)床。開環(huán)數(shù)控機(jī)床的控制精度取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和絲杠的精度，閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的精度取決于檢測裝置的精度。因此，檢測裝置是高性能數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。
    數(shù)控機(jī)床上常用的檢測裝置有光柵、編碼器(光電式或接觸式)、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁柵、磁尺、雙頻激光干涉儀    等。
    6．可編程序控制器
    可編程序控制器(Programmable Controller，簡稱PC)數(shù)控機(jī)床是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。由于最初研制這種裝置的目的，是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開關(guān)量控制，故被稱為可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)。沈陽機(jī)床當(dāng)PLC用于控制機(jī)床順序動(dòng)作時(shí)，也被稱為可編程序機(jī)床控制器(Programmable Machine Controller，簡稱PMC)。
    在數(shù)控機(jī)床中，PLC主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些順序動(dòng)作的I／0控制，它和實(shí)現(xiàn)I／O控制的執(zhí)行部件——機(jī)床I／0電路和裝置(由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路)一起，共同完成以下任務(wù)：
    接受CNC裝置的控制代碼．M(輔助功能)、S(主軸功能)、數(shù)控機(jī)床T(刀具功能)等順序動(dòng)作信息，對(duì)其進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。一方面，它控制主軸單元實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速控制；另一方面，它控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，如卡盤夾緊松開(工件的裝夾)、刀具的自動(dòng)更換、切削液(冷卻液)的開關(guān)、機(jī)械手取送刀、主軸正反轉(zhuǎn)和停止、準(zhǔn)停等動(dòng)作。
    接受機(jī)床控制面板(循環(huán)啟動(dòng)、進(jìn)給保持、手動(dòng)進(jìn)給等)和機(jī)床側(cè)(行程開關(guān)、壓力開關(guān)、溫控開關(guān)等)的I／0信號(hào)，一部分信號(hào)直接控制機(jī)床的動(dòng)作，另一部分信號(hào)送往CNC裝置，經(jīng)其處理后，沈陽機(jī)床輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。用于數(shù)控機(jī)床的PLC一般分為兩類：數(shù)控機(jī)床內(nèi)裝型(集成型)PLC和通用型(獨(dú)立型)PLC。
    7．機(jī)床
    機(jī)床是數(shù)控機(jī)床的主體，是數(shù)控系統(tǒng)的被控對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。它主要由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件(工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu))、支承件(立柱、床身等)以及特殊裝置(刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)、工件自動(dòng)交換系統(tǒng))和輔助裝置(如冷卻、潤滑、排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等)組成。數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為簡單，在精度、剛度、抗振性等方面要求高，而且其傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
    二、數(shù)控機(jī)床的工作原理
    數(shù)控機(jī)床的主要任務(wù)就是根據(jù)輸入的零件程序和操作指令，沈陽機(jī)床數(shù)控機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)的處理，控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，加工出合格的零件。
    根據(jù)零件圖制訂工藝方案，采用手工或計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件程序的編制，并把編好的零件程序存放于某種控制介質(zhì)上；經(jīng)相應(yīng)的輸入裝置把存放在該介質(zhì)上的零件程序輸入至CNC裝置；CNC裝置根據(jù)輸入的零件程序和操作指令，進(jìn)行相應(yīng)的處理，輸出位置控制指令到進(jìn)沈陽機(jī)床給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)刀具和工件的相對(duì)移動(dòng)；輸出速度控制指令到主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)；輸出M、S、T指令到PLC以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的開關(guān)量I／0控制，數(shù)控機(jī)床從而加工出符合圖樣要求的零件。其中CNC系統(tǒng)對(duì)零件程序的處理流程包括譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、位置控制、PLC控制等環(huán)節(jié)。