​數控機床的（de）基本組成（chéng）及工作原理（lǐ）你都了解嗎

數控機床是數字控製機（jī）床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動（dòng）化機床。該控製係統能夠（gòu）邏輯地處理具有控製（zhì）編碼或其他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用代碼（mǎ）化（huà）的數字表示，通過信息載體輸入數控（kòng）裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動（dòng）作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜（zá）、精（jīng）密、小批量、多品種的（de）零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機（jī）床，代表（biǎo）了現代（dài）機床控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

數（shù）控機床一般由（yóu）數控係（xì）統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控（kòng）製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工（gōng）作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成部分略有（yǒu）不（bú）同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工的核心。主（zhǔ）要有（yǒu）操作係統、主控製係統、可編（biān）程（chéng）控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係（xì）統（tǒng）由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等（děng）多種形式（shì）。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等（děng）部分組成。數控係（xì）統所（suǒ）控製的是一般對象的位置、角度、速度等機（jī）械量，以及溫（wēn）度、壓（yā）力、流量等物理量。

其（qí）控製方式又可分（fèn）為數據運算（suàn）處（chù）理控製（zhì）和時序邏輯控（kòng）製兩大類，其中主（zhǔ）控製器內的插（chā）補運算模塊就是根據所讀入的零件（jiàn）程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算（suàn），並通過與各（gè）坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製（zhì）機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編（biān）程（chéng）式控（kòng）製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要（yào）求進行協調（diào），按各檢測信號進行（háng）邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數（shù）控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服（fú）電動機、驅動控製係統及位置檢（jiǎn）測反（fǎn）饋裝置等組成。伺服電（diàn）動機是係統的執行元件，驅動控製係（xì）統則是伺服電動機的動力源。數（shù）控係統發生的指令信號與位置檢測反（fǎn）饋信號比較（jiào）後作為位移指令，再經（jīng）驅動控製係統功串放大後，驅動（dòng）電（diàn）動機運轉，從而通過機械傳動（dòng）裝置（zhì）拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分，用於（yú）實現數控機床的進給伺（sì）服控製（zhì）和主軸伺服控製。伺服（fú）係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功（gōng）率放大、整形（xíng）處（chù）理後，轉換（huàn）成（chéng）機床執行（háng）部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係（xì）統是數控（kòng）機床的最後環節，其性能將（jiāng）直接影響數控機床的精度和速度等技術（shù）指標，因此（cǐ），對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數（shù）字指令信號，並能忠實地執行來自數控（kòng）裝置的指（zhǐ）令，提高係統的（de）動態跟隨特性和靜態跟蹤（zōng）精度（dù）。

伺（sì）服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸（zhóu）伺服電動機、進給伺服電（diàn）動機組成。步（bù）進電動機（jī）、直流伺服電動機和交流伺服電（diàn）動機是常用的驅動裝置。

測量元（yuán）件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係（xì）統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際（jì）位（wèi）移值與指令值進行比較，並向伺（sì）服係（xì）統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工（gōng）人直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相（xiàng）對（duì）運動軌（guǐ）跡、工藝參數（進給量主軸轉速等（děng））和輔助運動等。將零件加工程（chéng）序（xù）用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶（dài）、軟磁（cí）盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數（shù）控裝（zhuāng）置是數控機床（chuáng）的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這（zhè）種CNC裝置一般使用多個微處理器，以（yǐ）程序化的（de）軟（ruǎn）件形式實現數控功能，因此（cǐ）又稱軟（ruǎn）件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根（gēn）據輸入（rù）數據插補（bǔ）出理想的運動軌跡，然後輸出到執（zhí）行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要（yào）由輸入、處理和輸（shū）出三個基本部分構成。而所有這（zhè）些工（gōng）作（zuò）都由計算機的係（xì）統程序進行合理地組織（zhī），使整個係統協調地進行工作（zuò）。

1、輸（shū）入裝置：將數（shù）控指令輸入給數控裝置（zhì），根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和（hé）連接（jiē）上級（jí）計算機的（de）DNC（直接數控）輸入（rù），現仍有不少係統（tǒng）還保（bǎo）留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶（dài）光電閱讀機讀入零件（jiàn）程序，直接控製機床運動，也可以將紙（zhǐ）帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程（chéng）序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方（fāng）式。操作者可（kě）利用操作麵（miàn）板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用於比較短的程序（xù）。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件（jiàn）輸（shū）入（rù）加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方（fāng）法可重複使用程（chéng）序。一般手工編程均采用這種方（fāng）法。

在具有會話編程功能的數控裝置（zhì）上，可按照顯示（shì）器上提示的問題，選（xuǎn）擇不同的菜單，用人機對話的方法（fǎ），輸（shū）入有關的（de）尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采（cǎi）用DNC直接數控輸入方式。把零件（jiàn）程序保（bǎo）存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計（jì）算機的後續程序段。DNC方式多（duō）用（yòng）於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的（de）情況。

2、信（xìn）息處理：輸入裝置將加（jiā）工信（xìn）息（xī）傳給CNC單元，編譯成計（jì）算機能（néng）識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過（guò）輸出單元發出位（wèi）置（zhì）和速度指令給伺服係統和主運動控製（zhì）部分。CNC係統的輸（shū）入數據包括：零（líng）件的輪廓信息（起點、終點、直（zhí）線、圓弧等）、加工（gōng）速度及其他（tā）輔助加工（gōng）信息（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），數據處理的目的是（shì）完成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度（dù）計算及輔助功能的處理等。

3、輸出（chū）裝（zhuāng）置（zhì）：輸出裝置與（yǔ）伺服（fú）機構相聯。輸出裝置根據控製器（qì）的命令接受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經過功率放（fàng）大（dà），驅動伺服係統，從而控製（zhì）機（jī）床（chuáng）按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級變速和（hé）電（diàn）氣（qì）無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機（jī）械傳動機構等組成（chéng）。

六、強電控製櫃

它主要（yào）用來安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸（shū）入（rù）電源，以及各種短路、過載、欠壓等（děng）電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣（qì）執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機（jī）床輔（fǔ）助裝置的（de）各種交流電動機、液壓係統電磁閥（fá）或電磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點（diǎn）容量等作用。

另外，它也與機（jī）床（chuáng）操作台的有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電（diàn）器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係（xì）統的（de）抗（kàng）幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換（huàn）的電動機、接觸器等電（diàn）磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號（hào）的（de）輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主（zhǔ）要（yào）包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機（jī）床加（jiā）工功（gōng）能與（yǔ）興型不（bú）同，所包含的部分也不同（tóng）。輔助（zhù）裝置是保證充（chōng）分發揮數控（kòng）機床功能所必需的配套裝（zhuāng）置，常用的輔助裝置包括：氣動（dòng）、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數（shù）控分度頭（tóu），防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳（chuán）統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給（gěi）傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控（kòng）機床的整（zhěng）體布局、外觀造（zào）型、傳動機構、刀係（xì）統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目的是為（wéi）了滿足數控技術的要求和充分發揮數控（kòng）機床的特點。

機床主機是（shì）數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構（gòu）、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是（shì）以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控（kòng）車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上（shàng）自動地完成各種切削（xuē）加工的（de）機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：

1、采用（yòng）具有高剛度（dù）、高抗震性及較小熱變（biàn）形的機床新結構。通常用提高結構係（xì）統的靜剛度、增加阻尼（ní）、調整結構件質（zhì）量和固有頻率等方法來提（tí）高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切（qiē）削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采（cǎi）用熱（rè）位（wèi）移補償等（děng）措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化（huà）了機（jī）床（chuáng）機械傳動（dòng）係統的結構。

3、采用（yòng）高傳動效率、高（gāo）精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌（guǐ）、直線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌等。