​數控機床的基本組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數控機床（chuáng）是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係（xì）統能夠邏輯地處理具有控製編（biān）碼或（huò）其（qí）他符號指（zhǐ）令規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通（tōng）過信息載體輸入數（shù）控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的（de）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（chuáng）較好地解決了複雜、精密、小批量、多品（pǐn）種的零件加工問題，是一種柔性（xìng）的、高效能的自動化（huà）機床，代表了現代機床控製技術的發展方（fāng）向（xiàng），是一種典型的機電（diàn）一體（tǐ）化產品。

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

一、數控係統

它是機（jī）床實現自動加工的核心。主要有操作係（xì）統、主控製係統、可編程（chéng）控製（zhì）器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由（yóu）顯示器和操（cāo）縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶（jīng）等多種形式。主控製（zhì）係統與（yǔ）計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流（liú）量等物理（lǐ）量（liàng）。

其（qí）控製方式又可分為數據運算處理控製和時序（xù）邏輯控製兩大類，其中主控製（zhì）器（qì）內的插補運算（suàn）模塊（kuài）就是根據所讀入的零件程（chéng）序，通（tōng）過（guò）譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀（dāo）軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係（xì）統的位置（zhì）、速度反（fǎn）饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它（tā）根據機床（chuáng）加工過程中的（de）各個動（dòng）作要求進（jìn）行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各（gè）個部件有條（tiáo）不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之（zhī）間（jiān）的電傳（chuán）動聯係環節。主要由（yóu）伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置（zhì）等（děng）組成。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力源。數控係統發生的指令信號與（yǔ）位置檢測反（fǎn）饋信號比（bǐ）較後作為位移指令，再經驅動控製係統功（gōng）串放（fàng）大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖（tuō）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，用於實現數控機床的（de）進給伺服控製和主軸伺服控製。伺服（fú）係統的作（zuò）用是把接受來（lái）自數控裝置的指令信息（xī），經功率放大、整形（xíng）處理後，轉（zhuǎn）換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統（tǒng）是數控機床的最後環節（jiē），其性能（néng）將直接影響數控機床的精度（dù）和速度等技（jì）術指標（biāo），因此，對數控機床的伺服驅動裝（zhuāng）置，要求（qiú）具有良好的（de）快速反應性能，準確（què）而（ér）靈敏地跟（gēn）蹤（zōng）數控裝置發出的數字指令信號，並（bìng）能忠實地執行來自數控裝置的指（zhǐ）令，提高係統的動態跟隨特（tè）性和靜態跟蹤精度。

伺服（fú）係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動（dòng）機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電（diàn）動機和交流伺服電動機是常用的（de）驅（qū）動裝置。

測量元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統輸入到機床的數控裝置中，數（shù）控裝置對反（fǎn）饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服（fú）係統輸出達到設定值所需的位移量指（zhǐ）令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操（cāo）作機床，要對數控機（jī）床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程（chéng）序中，包括機床上刀具（jù）和（hé）工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔（fǔ）助運動等。將零件加工程序用一定的格式和（hé）代碼，存儲在一（yī）種程序載體上（shàng），如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機（jī）床的輸入裝置，將（jiāng）程序（xù）信息輸入到CNC單元。

四、數（shù）控裝置

數控裝（zhuāng）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（zhì）一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實（shí）現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製（zhì）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（jiàn）加工出所（suǒ）需要的零（líng）件。因此，數控裝（zhuāng）置主要由輸入、處理（lǐ）和輸（shū）出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行（háng）合理地組（zǔ）織，使整個係（xì）統協調地進行工作。

1、輸入裝（zhuāng）置：將數控指令（lìng）輸入給數控裝置，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（rù）、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方（fāng）式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

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

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

在（zài）控（kòng）製裝（zhuāng）置（zhì）編輯狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並（bìng）存入控製裝（zhuāng）置（zhì）的存儲器中，這種輸入方法可重複使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能（néng）的數控裝置（zhì）上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同（tóng）的菜單，用人（rén）機對（duì）話的方法，輸入有關的（de）尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接（jiē）數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算（suàn）機中（zhōng），CNC係統一邊加工（gōng）一邊接收來自計算機的後續程序段（duàn）。DNC方（fāng）式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工（gōng）件並直接生成（chéng）零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編（biān）譯成計算（suàn）機能識別的信（xìn）息，由信息處（chù）理部分按照控製程序的規定（dìng），逐步存儲並進行處理後，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製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終（zhōng）點、直線、圓（yuán）弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（xī）（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），數據處理的目的是（shì）完成（chéng）插補運算前的準備工作（zuò）。數據處理程序還（hái）包括刀具半徑補償、速度計算及（jí）輔助功能的處理（lǐ）等。

3、輸出裝置：輸出裝置與（yǔ）伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接受運算器（qì）的輸（shū）出脈（mò）衝，並把它送到各坐（zuò）標的伺服控製係統，經過功率放大（dà），驅動伺服係統，從而（ér）控製機床按（àn）規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時（shí）傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪（lún）有級變速和電氣無級調速兩種類型，較（jiào）高檔的數控機床都（dōu）要求實現無級調速來（lái）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（zhǔ）軸機械傳動機構（gòu）等組（zǔ）成。

六、強電控製櫃

它主要用來安（ān）裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了（le）提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載（zǎi）、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（chuáng）各類輔（fǔ）助裝置的電氣執行元器件之間（jiān）起（qǐ）橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝（zhuāng）置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電（diàn）磁離合器等，主（zhǔ）要起到擴（kuò）展接點散和擴大（dà）觸點容（róng）量等作用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按（àn）鈕連接。強（qiáng）電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓（yā）器、電源開關、接線端子和各類電氣（qì）保護元器件等構成（chéng）。它（tā）與一般（bān）的普通機床電（diàn）氣類（lèi）似，但（dàn）為（wéi）了提高對（duì）弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等（děng）電磁感應器件均必須並接RC阻容吸（xī）收器，對各（gè）種檢測信號的（de）輸（shū）入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）置

它主要（yào）包括ATC刀自動（dòng）交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾（jiá）緊（jǐn）放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統（tǒng）、潤滑（huá）裝置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含（hán）的部分也不同。輔助裝置是保證（zhèng）充分發揮數控機床功能所必需的（de）配套裝置，常（cháng）用的輔助裝置包（bāo）括（kuò）：氣（qì）動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控（kòng）分度頭，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。它於傳統的普通（tōng）機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的（de）整體布局、外觀造型（xíng）、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化（huà）。這種變化（huà）的目的是為了滿（mǎn）足數控技術（shù）的要求和充分發揮數控（kòng）機床（chuáng）的特點。

機床（chuáng）主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進（jìn）給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部（bù）件。鈦（tài）浩機（jī）械是以回轉（zhuǎn）頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）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各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相（xiàng）比，數控機床主體具有如下結構特點：

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

2、廣泛采用高性（xìng）能（néng）的主軸（zhóu）伺服驅動和進給伺（sì）服驅動裝置，使數控（kòng）機床（chuáng）的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙（xì）的傳（chuán）動裝置（zhì）和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾（gǔn）動導軌、靜（jìng）壓導軌等。