​數（shù）控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數（shù）控機床是數字控製機床的簡稱，是（shì）一種裝有（yǒu）程序控製係統的自動化機（jī）床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他（tā）符號指令規（guī）定的程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化的數（shù）字表示，通過信息（xī）載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發（fā）出各（gè）種控製信號，控（kòng）製（zhì）機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數（shù）控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔（róu）性（xìng）的、高效（xiào）能的自動化機床（chuáng），代表了現代機床控製技（jì）術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

數控機床一般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主（zhǔ）傳動係統、強電控製櫃、機床（chuáng）本體和各類（lèi）輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現自動加工的（de）核心。主要有操作（zuò）係統、主控製係統、可編程控製器、各（gè）類（lèi）輸出接口等組成。其中操作（zuò）係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組（zǔ）成。數控係統所控製的是一般對象的位（wèi）置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓（yā）力、流量等物理（lǐ）量。

其控製方式（shì）又可分為數據運算處理控製和時序邏（luó）輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼（mǎ）、編譯等信息處理後，進行相應的（de）刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位（wèi）置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸（zhóu）的位移；而時序邏輯控（kòng）製通常主要由可編程式控（kòng）製器PLC來完（wán）成（chéng），它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別（bié），從而控製機床（chuáng）各個部件有條不紊地按序工作。

二（èr）、伺服係統（tǒng）

它是（shì）數控係統與機床本體之間的電傳動聯（lián）係環節。主要由伺服電動機、驅（qū）動控製（zhì）係統及位置（zhì）檢測反饋裝置等組成（chéng）。伺服電動（dòng）機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動（dòng）力源。數控係（xì）統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位移指令（lìng），再經驅動控製係統功串放大後，驅動電動機運轉（zhuǎn），從（cóng）而通（tōng）過機械傳動裝置拖（tuō）動工作台或刀架運動。

伺（sì）服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數（shù）控機床的（de）進給伺服控（kòng）製和主軸伺服控製。伺服係統的（de）作用是把接受來自數控裝置的指（zhǐ）令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床（chuáng）執行（háng）部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性能將直接（jiē）影（yǐng）響數控機床的精度和速度等技（jì）術指標，因此，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（néng），準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出（chū）的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的（de）動態（tài）跟隨特性和靜態跟蹤精度（dù）。

伺服係（xì）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（gěi）驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電（diàn）動機組成。步（bù）進電動機、直流伺服電動機和交流伺服（fú）電動機是常（cháng）用的驅動裝置。

測（cè）量元件（jiàn）將數控機（jī）床各坐標軸的實際位（wèi）移值檢（jiǎn）測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝（zhuāng）置中，數控裝置對反饋回來的實際位（wèi）移值與指令值進行比較，並（bìng）向伺服係統輸出達到設定值所（suǒ）需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行（háng）控製，必須編製（zhì）加工程（chéng）序（xù）。零件加工程序中（zhōng），包括機（jī）床上刀具（jù）和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給（gěi）量主軸轉速等）和輔助運（yùn）動等。將零件加（jiā）工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序（xù）載體上，如穿（chuān）孔紙帶、盒式磁（cí）帶、軟磁盤等，通過數控機（jī）床的輸（shū）入裝置，將程序信息輸入到（dào）CNC單元。

四、數控裝置

數控（kòng）裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功（gōng）能，因（yīn）此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係（xì）統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行（háng）部件加工出所需要的零件。因此，數控（kòng）裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分（fèn）構成。而所（suǒ）有這些（xiē）工作都由計算機的（de）係統程序（xù）進行合（hé）理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸（shū）入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同（tóng），相應（yīng）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（rù）和連接上級（jí）計算機（jī）的DNC（直（zhí）接數控）輸入，現仍有不少係統還保（bǎo）留有光電閱讀機的（de）紙帶輸（shū）入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控製機（jī）床運動，也可以（yǐ）將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的（de）零件程序控製（zhì）機床（chuáng）運動。

（2）MDI手動數（shù）據輸入方式。操作者可利用操作麵板（bǎn）上的鍵盤輸入加（jiā）工程序的指令，它（tā）適用於比較短的程序。

在控製裝置（zhì）編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複（fù）使（shǐ）用程序。一般手工（gōng）編程均采用這種方（fāng）法。

在具有會話編（biān）程功（gōng）能的數控裝置（zhì）上，可按照顯（xiǎn）示器上提示的問題，選擇（zé）不同的菜單，用人機對話（huà）的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方（fāng）式。把零件程序保存在（zài）上級計（jì）算機中（zhōng），CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段（duàn）。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件（jiàn）設（shè）計（jì）的複雜工件並直接生成零件程（chéng）序的（de）情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識（shí）別的信息，由（yóu）信息處理部分按照控製程（chéng）序的規定，逐步存儲並進行（háng）處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統和主運動控（kòng）製部（bù）分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線（xiàn）、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工（gōng）作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置（zhì）根據控製（zhì）器的命令接受運算器的輸（shū）出脈衝，並把它送到（dào）各坐標的伺服控製（zhì）係統，經過功率放大，驅（qū）動伺服係統，從而控製機床按規定要求運動（dòng）。

五、主傳動（dòng）係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部（bù）件（jiàn）之一。一（yī）般分為齒輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來滿足各種加工（gōng）工藝的要求，它（tā）主要由主軸驅動控製係統、主軸電動（dòng）機以及主軸機械傳動機構等組成（chéng）。

六、強電控製櫃

它主要用來（lái）安裝機床強電控製的（de）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入電源，以及各種（zhǒng）短路、過載、欠壓等（děng）電氣（qì）保護外，主要在可（kě）編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用（yòng），即控製機床輔助裝置（zhì）的各種交流電動機、液（yè）壓係統電磁閥（fá）或電磁離合器等（děng），主要起到（dào）擴展接點散和擴大觸點容量（liàng）等作用。

另外，它（tā）也（yě）與機床操作台的有（yǒu）關手控按鈕連接（jiē）。強電控製櫃由各種中間（jiān）繼（jì）電器、接觸器（qì）、變壓器、電源開（kāi）關、接線（xiàn）端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通（tōng）機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統（tǒng）的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動（dòng）或切換的電（diàn）動機、接（jiē）觸器等電磁感（gǎn）應（yīng）器件均必須並接RC阻容吸收器，對各（gè）種檢測信號（hào）的輸入均要求用屏蔽（bì）電纜連接。

七、輔助裝置

它主（zhǔ）要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構（gòu）、工件夾（jiá）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。機床加工功能與（yǔ）興（xìng）型不同，所包含（hán）的（de）部分也不（bú）同。輔助裝置是保證充分發揮數（shù）控機床功能所必需（xū）的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台（tái）和數控分度頭，防護，照明等各（gè）種輔助（zhù）裝置。

八、機床本（běn）體

它指的是數控機床機（jī）械結構實體。它於傳統的普通機（jī）床相比（bǐ）較，同樣（yàng）由主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立（lì）柱等部分組成，但數控機床的整體布局（jú）、外（wài）觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等（děng）方麵都發生了很大的（de）變化。這種變化的目的是為了滿（mǎn）足數控技術的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床（chuáng）主機是數控機床的主體。它包括床（chuáng）身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台（tái）、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部（bù）件。鈦（tài）浩（hào）機械是以回（huí）轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完成（chéng）各種切削加工的機械（xiè）部分。與傳統的機床相比，數控機床主體（tǐ）具有如下結構特（tè）點：

1、采（cǎi）用具有高剛度、高抗震性（xìng）及較小熱變形（xíng）的機床新結構。通常用提高結構係統的靜剛（gāng）度、增加（jiā）阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應（yīng）數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少（shǎo）發熱、控製（zhì）溫升（shēng）及采用熱位（wèi）移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的（de）主（zhǔ）軸伺（sì）服驅動和（hé）進給（gěi）伺服驅動裝置，使數（shù）控機床的傳動（dòng）鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采（cǎi）用高傳動效率、高精度、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、直線滾動（dòng）導軌、靜壓導軌（guǐ）等。