数控机床的加工原理

1．数控机床及其坐标系 用数字化信息进行控制的技术称为数字控制技术；装备了数控系统，能应用数字控制技术进行加工的机床称为数控机床。数控机床按用途分为普通数控机床和加工中心两大类。普通数控机床与传统的通用机床品种一样，有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床等。它们的工艺范围和普通机床相似，但更适合于加工形状复杂的工件。加工中心是带有刀库和自动换刀机械手，有些还配备托盘交换装置的数控机床。加工中心可在一次装夹后，完成工件的镗、铣、钻、扩、铰及攻螺纹等多种加工。
数控机床的加工原理：首先把加工过程所需的几何信息和工艺信息用数字量表示出来，并用规定的代码和格式编制出数控加工程序,然后用适当的方式通过输入装置将加工程序输入到数控装置，数控装置对输入信息进行处理与运算后，将结果输入到机床的伺服系统，控制并驱动机床运动部件按预定的轨迹和速度运动。输入装置、数控装置、伺服系统及机床本体是数控机床的四个基本组成部分。
在数控机床中，机床直线运动的坐标轴按照ISO841和我国的JB3051-82标准，规定为右手直角笛卡尔坐标系。 、 、 的正方向是使工件尺寸增加的方向，即增大工件和刀具间距离的方向。通常以平行于主轴的坐标为 轴， 轴平行于工件的主要装夹面且与 轴垂直， 轴按右手笛卡尔坐标系确定。三个回转运动的坐标轴A、B、C分别表示回转轴线平行于 、 、 的旋转或摆动运动。其正方向分别用右手螺旋法则判定。
机床数控系统能够控制的运动数目通常称为坐标（轴）数。数控机床在加工过程中不同坐标轴之间可以联动，所谓联动是指机床有关坐标轴各自按一定的速度和轨迹同时运动，它们的合成运动速度及轨迹符合预先规定的加工要求。
2．数控机床的数控装置 数控机床早期的数控装置使用专用计算机，称为（普通）数控（NC）。随着计算机技术的发展，目前数控装置采用的是通用计算机，称为计算机数控（CNC）。CNC装置是数控机床的控制中心，由它接收和处理输入信息，并将处理结果通过接口输出，对机床进行控制。
CNC装置由CPU、存储器（EPROM、RAM）、定时器、中断控制器所构成的微机基本系统及各种输出输入接口所组成。CNC装置的主要功能为：
（1）功能控制 控制机床冷却液供给、主轴电机开停、调速以及换刀等功能；
（2）位置控制 控制刀具与工件的相对运动位置或轨迹；
（3）信号处理 对系统运行过程中得到的机床状态信号（如刀具到位信号、工作台超程信号等）进行分析处理，使系统作出相应的反应，如工作台超程保护器报警等。
3．数控机床的进给伺服系统 数控机床的进给伺服系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置，机械传动机构及执行部件组成。它的作用是接受数控装置发出的速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作数模转换和功率放大后，经伺服驱动装置（例如伺服电动机、电液脉冲伺服马达等）和机械传动机构（例如滚珠丝杠等）驱动机床的执行机构（例如工作台、刀架、主轴箱等），以某一确定的速度、方向和位移量，沿机床坐标轴移动，实现加工过程的自动循环。
数控机床的进给伺服系统按位置检测和反馈方式的不同分为以下两类：
（1）开环伺服系统
（2）闭环伺服系统