从总体上看,数控车床与普通车床的机械结构相似,即由床身、主轴箱、进给传动系统、刀架以及液压、冷却、润滑系统等辅助部分组成,其主要的机械部分也与普通车床基本一致。但由于数控车床的特点与普通车床不同,其某些机械结构也有一定的改变,只是基本形式是相同的。两者不同的是对加工过程的控制,简单来讲,普通车床是由操作人员直接控制,车床的每一个动作都依赖于操作人员;而数控车床则是由操作人员操作数控系统,再由控制系统来驱动机床的运动。

  1.车床主机

  车床主机指的是数控车床的机械部件,主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。

  2.数控系统

  数控系统(有时称为控制系统)是数控车床的控制核心。其主要部分是一台计算机,这台计算机与我们通常使用的计算机从构成上讲基本是相同的,其中包括CPU(中央处理器)、存储器、CRT(显示器)等部分,但从其硬件的结构和控制软件上讲,它与一般的计算机又有较大的区别。数控系统中用的计算机一般是专用计算机,也有一些是工业控制用计算机(工控机)。

  3.驱动系统

  驱动系统是数控车床切削工作的动力部分,主要实现主运动和进给运动。在数控车床中,驱动系统为伺服系统,由伺服驱动电动机和驱动装置两大部分组成。

  伺服驱动电路的作用是接收指令,经过软件的处理,推动驱动装置运动。驱动装置主要由主轴电动机、进给系统的步进电动机,交、直流伺服电动机等组成。

  4.辅助装置

  与普通车床相类似,辅助装置是指数控车床中一些为加工服务的配套部分,如液压、气动装置,冷却、照明、润滑、防护和排屑装置等。

  5.机外编程器

  由于数控车床经常用于加工一些复杂的零件,比如加工具有复杂母线的回转体零件等,所以可能有一些加工程序会比较复杂。如果在车床上编制这些加工程序,一方面要占用大量的机时,另一方面在程序的编制过程中容易发生错误,于是机外编程器就应运而生了。机外编程器是在普通的计算机上安装一套编程软件,使用这套编程软件以及相应的后置处理软件,就可以生成加工程序。通过车床控制系统上的通信接口或其他存储介质(如软盘、光盘等),把生成的加工程序输入到车床的控制系统中,完成零件的加工。

  数控车床由于采用了计算机数控系统,其进给系统与普通车床相比发生了根本性的变化。普通车床的运动是由电动机经过主轴箱变速,传动至主轴,实现主轴的转动,同时经过交换齿轮架、进给箱、光杠或丝杆、溜板箱传到刀架,实现刀架的纵向进给移动和横向进给移动。主轴转动与刀架移动的同步关系依靠齿轮传动链来保证。而数控车床则与之完全不同。数控车床的主运动(主轴回转)由主轴电动机驱动,主轴采用变频无级调速的方式进行变速。驱动系统采用伺服电动机(对于双功率的车床,采用步进电动机)驱动,经过滚珠丝杠传送到机床滑板和刀架,以连续控制的方式,实现刀具的纵向(z向)进给运动和横向(x向)进给运动。这样,数控车床的机械传动结构大为简化,精度和自动化程度大大提高。数控车床主运动和进给运动的同步信号来自于安装在主轴上的脉冲编码器。当主轴旋转时,脉冲编码器便向数控系统发出检测脉冲信号。数控系统对脉冲编码器的检测信号进行处理后传给伺服系统中的伺服控制器,伺服控制器再去驱动伺服电动机移动,从而使主运动与刀架的切削进给保持同步。