?數(shù)控加工是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，在機(jī)械及相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用已呈普及的趨勢。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，目前已成為金屬加工企業(yè)的必要裝備。下面對數(shù)控機(jī)床的基本原理、結(jié)構(gòu)和分類作簡單介紹，作為了解數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí)的一部分。
一、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控加工的原理是通過機(jī)床刀具對其加工所需的理想運(yùn)動(dòng)軌跡的直線或圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，從而在指定精度內(nèi)切削出目標(biāo)形狀。這里所謂插補(bǔ)是指將自由曲線近似地以一組離散的簡單曲線段（稱為刀具插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡，簡稱刀軌）替代。工件在機(jī)床上的加工，是通過刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。為定量描述數(shù)控機(jī)床上刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)位置，可建立機(jī)床加工用的坐標(biāo)系。--工件坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系設(shè)置在工件上，即把工件視為靜止，只需保證刀尖在坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)軌跡符合工件的輪廓形狀，就可加工出圖紙所要求的零件。數(shù)控機(jī)床的工作過程大致可分以下幾步：1、由數(shù)控系統(tǒng)接收從計(jì)算機(jī)發(fā)來的數(shù)控程序（NC代碼），NC代碼是由NC編程人員在CAM 軟件上生成或手工編制的，是一個(gè)文本數(shù)據(jù)，也就是說它的表達(dá)比較直觀，可以較容易地被編程人員直接理解。但卻無法為硬件直接使用。2、由數(shù)控系統(tǒng)將NC代碼'翻譯'為機(jī)器碼。機(jī)器碼是一種由0和1組成的二進(jìn)制文件，對一般的編程人員而言，它是難以理解的，但卻可以直接為硬件所理解和使用。3、由數(shù)控系統(tǒng)將機(jī)器碼轉(zhuǎn)換為控制X、Y、Z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的電脈沖信號(hào)，以及其它輔助處理信號(hào)。機(jī)器碼中包含了NC程序的各種指令信息，包括主軸及工作臺(tái)的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)信息和其它輔助信息（如冷卻液開關(guān)等），必須將這些信息進(jìn)行分解并分別傳送到相應(yīng)的執(zhí)行元器件中才能獲得所需要的動(dòng)作。根據(jù)X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的電脈沖信號(hào)由伺服系統(tǒng)（主要是伺服電機(jī)）執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)并伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)闄C(jī)床主軸和工作臺(tái)的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)完成加工操作。
?二、數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)1、數(shù)控機(jī)床主要由三部分組成（1）數(shù)控裝置完成NC程序的接收、將NC程序翻譯為機(jī)器碼、將機(jī)器碼分解為電脈沖信號(hào)并發(fā)送到相應(yīng)的執(zhí)行器件等功能。（2）伺服系統(tǒng)包括伺服電動(dòng)機(jī)及檢測裝置。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由數(shù)控裝置經(jīng)伺服系統(tǒng)控制的，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)屬伺服進(jìn)給傳動(dòng)。所謂伺服，是指有關(guān)的傳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)，均嚴(yán)格依照數(shù)控裝置的控制指令實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)，按其控制方式，可分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三類。其中，開環(huán)最為簡單。但如果負(fù)荷突變（如切深突增），或者脈沖頻率突變（如加速、減速），則數(shù)控運(yùn)動(dòng)部件將可能發(fā)生'失步'現(xiàn)象，即丟失一定數(shù)目的進(jìn)給指令脈沖，從而造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度和行程誤差。故該類控制方式，僅限于精度不高的經(jīng)濟(jì)型中、小數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)都有用于檢查位置和速度指令執(zhí)行結(jié)果的檢測（含反饋）裝置。半閉環(huán)的檢測裝置，安裝在伺服電動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)絲杠上，閉環(huán)則將其裝在運(yùn)動(dòng)部件上。由于絲杠螺距誤差，以及受載后絲杠、軸承變形等影響，半閉環(huán)對檢測結(jié)果的校正并不完全，控制精度比閉環(huán)要低一些。但從自動(dòng)控制原理上看，控制運(yùn)動(dòng)部件是一個(gè)質(zhì)量元件，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因有變形，可視為彈性元件，兩者構(gòu)成一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。顯然，半閉環(huán)不包含這些環(huán)節(jié)，因而一般不會(huì)引起進(jìn)給振蕩。而閉環(huán)如果系統(tǒng)參數(shù)選取不合適，則有可能產(chǎn)生進(jìn)給振蕩，即運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。目前，一般數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)多為半閉環(huán)控制，閉環(huán)則用于精度要求較高的機(jī)床，如高精度鏜銑加工中心。（3）機(jī)床本體指與普通機(jī)床相同或相似的部分，如機(jī)床外殼、工作臺(tái)等。目前絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。不論數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在整體布局上有多少相似之處，對任何一種數(shù)控機(jī)床都必須具備普通機(jī)床不可能有的兩大部分：一是數(shù)控機(jī)床的'指揮系統(tǒng)'--數(shù)控系統(tǒng)；二是使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)--伺服系統(tǒng)。需要注意的是，某些機(jī)床上安裝了數(shù)顯裝置，以數(shù)字屏幕顯示各坐標(biāo)軸的進(jìn)給狀態(tài)，從外觀上與數(shù)控機(jī)床有相似之處，應(yīng)加以區(qū)別。
?三、 數(shù)控機(jī)床的基本分類數(shù)控機(jī)床的分類有多種方式：1、按機(jī)床數(shù)控運(yùn)動(dòng)軌跡劃分（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床指在刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)，只控制刀具相對于工件位移的準(zhǔn)確性，不考慮兩點(diǎn)間的路徑。如數(shù)控鉆床。（2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床在點(diǎn)位控制的基礎(chǔ)上，還要保證運(yùn)動(dòng)一條直線，且刀具在運(yùn)動(dòng)過程中還要進(jìn)行切削加工。如數(shù)控車床。（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床能對兩個(gè)或更多的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制（多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)），刀具運(yùn)動(dòng)軌跡可為空間曲線。在模具行業(yè)這類機(jī)床應(yīng)用最多，如三坐標(biāo)數(shù)控銑或加工中心。2、按伺服系統(tǒng)控制方式劃分（1）開環(huán)控制機(jī)床價(jià)格低廉，精度及穩(wěn)定性差。（2）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床精度及穩(wěn)定性較高，價(jià)格適中。應(yīng)用最普及。（3）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床精度高，穩(wěn)定性難以控制，價(jià)格高。其它的分類方式還有：按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸數(shù)可劃分為2．5軸數(shù)控機(jī)床和多軸數(shù)控機(jī)床。按數(shù)控功能水平可劃分全功能數(shù)控機(jī)床、普及型數(shù)控機(jī)床和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床等等。
