​數控機床的基本組成及工作原理（lǐ）你都了解嗎

數控機床是數字控製機床（chuáng）的簡稱，是一種裝有程序控製係（xì）統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具（jù）有控製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程序，並將其（qí）譯（yì）碼，用代碼化的數字表示（shì），通過信息載體（tǐ）輸入數（shù）控裝置。經運（yùn）算處理（lǐ）由數（shù）控裝置發出各種（zhǒng）控（kòng）製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺（chǐ）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（zá）、精密、小批（pī）量、多品種的零件加工問題（tí），是一種柔性的、高效（xiào）能的自動（dòng）化機床，代表了現代機床（chuáng）控製技術的發展方向，是一（yī）種典型的機電一體（tǐ）化（huà）產品。

數控（kòng）機床（chuáng）一般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺（sì）服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本（běn）體和各類（lèi）輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表（biǎo）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（fèn）略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統（tǒng）、主控製係統、可編程控製器、各類輸（shū）出接口等（děng）組成。其（qí）中（zhōng）操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有（yǒu）數碼管、CRT、液晶等（děng）多（duō）種形式。主控製係統與計算機主板有所類同（tóng），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（xiàng）的位置、角度、速度等機械量，以（yǐ）及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製（zhì）方式又可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控（kòng）製器內的插補運算模塊就是（shì）根據所讀入（rù）的零件（jiàn）程（chéng）序，通過譯碼、編（biān）譯（yì）等信息處理後，進（jìn）行相應的刀軌跡插（chā）樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而（ér）時序（xù）邏輯控製通常主（zhǔ）要由可編（biān）程（chéng）式控（kòng）製器PLC來完（wán）成（chéng），它根據機床加（jiā）工過程中的各個動作（zuò）要求（qiú）進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序工（gōng）作。

二、伺服係統

它是數控（kòng）係統與機床本體之間的電傳（chuán）動聯係（xì）環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動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位置檢測反饋信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動（dòng）電動機運轉，從而通過機械傳動裝（zhuāng）置拖動工作台或刀架運（yùn）動。

伺服（fú）係統是數控機床的重要（yào）組（zǔ）成部分，用於（yú）實現數控機床的進給（gěi）伺（sì）服控製和（hé）主軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信（xìn）息，經（jīng）功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺（sì）服係統（tǒng）是數控機床的最（zuì）後環節，其性能將直接（jiē）影響數控（kòng）機床的精度和速度等技術指標，因（yīn）此，對數控機床的（de）伺服驅動裝置，要（yào）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（fā）出的數字指令信號，並能忠實地執行來（lái）自數（shù）控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動（dòng）裝置和執行機構兩大（dà）部分。驅動裝置由主軸驅（qū）動單（dān）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、直流伺服電動機和交流伺（sì）服電動機是常用的驅動裝（zhuāng）置。

測量元件將數控機床各坐標軸的（de）實際位移值檢測出來（lái）並經反饋係統輸入到（dào）機（jī）床的數（shù）控裝置中，數控裝置對反（fǎn）饋回來的實（shí）際位（wèi）移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達（dá）到設定值所需（xū）的位（wèi）移量指令。

三、加（jiā）工程序載體

數控機床工作時，不需（xū）要工人直接去操作機床，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（shàng）刀具和工件的相（xiàng）對運動軌跡、工藝（yì）參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一（yī）定的格式和代碼（mǎ），存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信（xìn）息輸（shū）入到CNC單元。

四（sì）、數控裝置

數控裝置是數控機床（chuáng）的（de）核心（xīn）。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（huà）的軟件形式實現（xiàn）數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置（zhì）控製係統（tǒng），它（tā）是根（gēn）據輸入數（shù）據插（chā）補出理想的運動軌跡，然（rán）後（hòu）輸出到執行部件加工出所需要的零件（jiàn）。因此（cǐ），數控裝置主要由（yóu）輸入、處理（lǐ）和（hé）輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都（dōu）由計算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行（háng）工作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令（lìng）輸入給（gěi）數控裝置，根據程序載體的不同，相應（yīng）有不同的輸入裝（zhuāng）置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係（xì）統直（zhí）接通信方式輸入和連接上級計（jì）算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不（bú）少係統還保留有光電（diàn）閱讀機的紙帶輸入形式。

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

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

在控製裝置編輯狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置（zhì）的存儲（chǔ）器中（zhōng），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（fāng）法。

在具有會話編程功能的（de）數控（kòng）裝（zhuāng）置上，可按照顯（xiǎn）示器上（shàng）提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的（de）方法，輸（shū）入有關的尺（chǐ）寸數字，就可自（zì）動生成加工程序。

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

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）機能識別的信息（xī），由信息處理部（bù）分按照控製程序（xù）的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸（shū）出單元發出位置和速度指令（lìng）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（xī）（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速（sù）度及其他（tā）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作。數據處理（lǐ）程序還包括刀具半徑補（bǔ）償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出（chū）裝置（zhì）：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根（gēn）據控製器的命令接受運算（suàn）器的輸出脈（mò）衝，並把它送（sòng）到各（gè）坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從（cóng）而控製機（jī）床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機（jī）床切削加工時傳遞轉矩的主要部件（jiàn）之一。一般分為齒輪有級（jí）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（lái）滿足各種加工工藝的要求，它主要由主（zhǔ）軸驅（qū）動（dòng）控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機（jī）構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機（jī）床強電控製的（de）各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類（lèi）弱電控製（zhì）係（xì）統（tǒng）的輸入電源，以及（jí）各種短路、過載、欠（qiàn）壓等電氣保護（hù）外，主要在可編程控製器PLC的（de）輸出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置（zhì）的電氣執行元器（qì）件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔（fǔ）助裝置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥（fá）或（huò）電磁離（lí）合器等（děng），主要起到擴展接點散和擴大觸點容量（liàng）等作（zuò）用。

另外，它也與機（jī）床操作（zuò）台的有關手控按鈕連接。強（qiáng）電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電（diàn）氣保護元器件等構成。它與一般（bān）的（de）普通機（jī）床（chuáng）電（diàn）氣（qì）類似，但為了提高對弱電（diàn）控製係統的抗幹擾性，要（yào）求各類頻繁啟動或切換的電（diàn）動機、接觸器等電磁感應器件均必須並（bìng）接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏（píng）蔽電（diàn）纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交（jiāo）換機構、APC工件自動變（biàn）換機構、工件（jiàn）夾緊放（fàng）鬆機構（gòu）、回轉工作台（tái）、液壓（yā）控製係統、潤滑裝置、過載（zǎi）與限位保護功（gōng）能等部分。機床（chuáng）加工功能與興型不同，所包含的部分（fèn）也（yě）不同。輔助裝置是保證充（chōng）分發揮數控機床功能所必（bì）需的（de）配套裝（zhuāng）置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓（yā）裝置，排屑（xiè）裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作（zuò）台和數控（kòng）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（chuán）動機構、進給傳動機構、工作（zuò）台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整（zhěng）體布局（jú）、外觀造型（xíng）、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了滿足數控技術（shù）的要求和充分（fèn）發揮數控機床的特（tè）點。

機床主機（jī）是數控機床的（de）主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台（tái）、主軸箱（xiāng）、進給機構（gòu）、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖（jiān）、絲杠、軸加（jiā）工、數控車床加工、刀柄刀杆（gǎn）、夾頭接（jiē）杆為公司的主打（dǎ）產品，它是在數控機床上自（zì）動地完成各種切削加工的機（jī）械部分。與傳統的機床相比，數（shù）控機床主體具（jù）有如下結構特點：

1、采用具有高剛（gāng）度、高抗震性及較小熱變形的機（jī）床新（xīn）結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼（ní）、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機（jī）的剛（gāng）度和抗（kàng）震性，使機床主體能（néng）適應數控（kòng）機床連續（xù）自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（yí）補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺（sì）服驅動和進給（gěi）伺服驅動裝置，使數控機（jī）床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係（xì）統的結構。

3、采用高傳（chuán）動效率、高精度（dù）、無間隙的傳（chuán）動裝置和運動部件，如滾（gǔn）珠絲杠螺（luó）母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。