數控機床的基本組成及（jí）工作原理你（nǐ）都了解（jiě）嗎

數控（kòng）機床是數字（zì）控製機床（chuáng）的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床（chuáng）。該控（kòng）製係（xì）統能夠邏輯（jí）地處理具有控（kòng）製編碼或其他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用（yòng）代（dài）碼化的數（shù）字表示，通過信息載（zǎi）體輸入數控裝置。經運算處理（lǐ）由數控裝（zhuāng）置發出各種控製（zhì）信號，控製機床的動作（zuò），按圖紙要（yào）求的形狀和尺（chǐ）寸，自（zì）動地將零件（jiàn）加工出來。鈦數控機床（chuáng）較好地解決了複雜（zá）、精密、小批量、多（duō）品種的零件加工（gōng）問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控製技術的發展方向（xiàng），是一種典型的機電一體化（huà）產品。

數控機床一（yī）般（bān）由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係（xì）統、主傳動係統、強電控製櫃、機床（chuáng）本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表（biǎo）示數控加（jiā）工的基本工作（zuò）過程（chéng）。對具體備類不同（tóng）功能（néng）的數控機床，其組成（chéng）部分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加（jiā）工（gōng）的核心。主要有操（cāo）作（zuò）係統、主控（kòng）製（zhì）係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中（zhōng）操作係統由顯示器和操縱（zòng）鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶（jīng）等多種形式。主（zhǔ）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（fèn）組成。數控係（xì）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、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算（suàn）模塊就是根據（jù）所（suǒ）讀入的零件程序（xù），通過（guò）譯碼（mǎ）、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運（yùn）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；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控（kòng）製器PLC來完成，它（tā）根據機床加工過程中的各個動（dòng）作要求（qiú）進行協調，按各檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從（cóng）而控製機床各個（gè）部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主（zhǔ）要由伺服電動機、驅動控製係統及位（wèi）置檢測反饋（kuì）裝置等組成。伺服電動機是係統（tǒng）的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的（de）動力源（yuán）。數控係統發（fā）生的指令（lìng）信號與（yǔ）位置檢（jiǎn）測反饋（kuì）信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動電動機（jī）運轉，從而通過機械傳動裝置拖（tuō）動工作台或刀（dāo）架運動。

伺服係統是數控機床的（de）重要組成部分，用於實現數控機床的進（jìn）給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大（dà）、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。由於伺服係（xì）統是（shì）數控機床的最後環節，其性能將直（zhí）接影響數控機（jī）床的精度和速度等技術（shù）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，準確而靈敏地跟蹤（zōng）數（shù）控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的（de）指令，提（tí）高（gāo）係統的動態（tài）跟（gēn）隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服（fú）係統（tǒng）包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動（dòng）裝（zhuāng）置由主軸驅動單元（yuán）、進給驅動單（dān）元和主軸伺服電動機、進（jìn）給伺服電動機組成。步進電動機（jī）、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅（qū）動裝置。

測量元件將（jiāng）數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來（lái）並經反（fǎn）饋係統（tǒng）輸入到（dào）機床的數控裝（zhuāng）置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值（zhí）與指令值進（jìn）行比較，並向伺服係統輸出（chū）達到設定（dìng）值所需的位移量指令。

三、加（jiā）工程序載（zǎi）體

數控機床工作（zuò）時，不需要工人（rén）直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編（biān）製（zhì）加工程序。零（líng）件加工程序中，包括機床上刀具和工件的（de）相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和（hé）輔助運動等。將零件加（jiā）工程序用（yòng）一定的格式和代碼，存（cún）儲在一種程序載體（tǐ）上，如穿孔紙（zhǐ）帶（dài）、盒式（shì）磁帶、軟磁盤（pán）等，通過數控機床的輸入裝置，將程（chéng）序信（xìn）息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數（shù）控裝置（zhì）是數控機床的核心（xīn）。現（xiàn）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（de）軟件形式實現數控（kòng）功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它（tā）是根據輸入數據插補出理想的（de）運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件（jiàn）。因此（cǐ），數控（kòng）裝置主要由輸入、處理和（hé）輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係（xì）統（tǒng）程序（xù）進行合（hé）理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入（rù）裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序（xù）載（zǎi）體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有（yǒu）鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上級計算機（jī）的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統（tǒng）還保留有（yǒu）光電閱讀機的紙帶輸入形式。

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

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

在控製裝置編輯狀態（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（fǎ）可重複使用程序。一般手工編（biān）程均采用這（zhè）種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用（yòng）人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可（kě）自動（dòng）生成（chéng）加工程序。

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

2、信息處理：輸（shū）入裝（zhuāng）置將加（jiā）工信息傳給CNC單（dān）元，編（biān）譯（yì）成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控製（zhì）程序的（de）規定，逐步存儲並進行處理後（hòu），通過（guò）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（jù）包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速（sù）度及其他輔助加工信息（如換（huàn）刀、變速、冷卻液（yè）開關等），數據處理的目的是完成插補運算（suàn）前（qián）的準（zhǔn）備工作。數據處理程（chéng）序還（hái）包括刀具半徑補償、速度計算（suàn）及輔助功能的處理等。

3、輸出（chū）裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接（jiē）受運算（suàn）器的輸出（chū）脈衝，並把它（tā）送到（dào）各坐標的伺服控製係統，經過（guò）功率放大，驅（qū）動（dòng）伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳動（dòng）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電氣無級（jí）調速（sù）兩（liǎng）種類型，較高檔的數控機（jī）床都要求（qiú）實現無（wú）級調速來（lái）滿足各種加工工藝的要求，它（tā）主要由主軸驅動控製係統、主（zhǔ）軸（zhóu）電動（dòng）機以及主軸機械傳動機構等組（zǔ）成。

六、強電（diàn）控製櫃

它主要用來安裝機床（chuáng）強電控製的各種電氣元器件，除了提供（gòng）數控、伺（sì）服等（děng）類弱電（diàn）控製係統的輸入電源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在（zài）可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁（liáng）聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓係（xì）統電磁閥或電磁離合器等（děng），主要起到擴（kuò）展接點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台的有關（guān）手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器（qì）、變壓器、電源開關、接線端子和各類（lèi）電氣保護元器件等構成。它與一般的（de）普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或（huò）切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器（qì），對（duì）各種檢測（cè）信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）置（zhì）

它主要包括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（guò）載與限位保護功能等部分。機床加（jiā）工功能與興型（xíng）不同，所包含（hán）的（de）部分也不同（tóng）。輔（fǔ）助裝置是保證充（chōng）分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常（cháng）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（zhuǎn）工作台和數控分度頭，防護（hù），照（zhào）明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它（tā）指的是數控機床機械結構實體。它於傳統（tǒng）的普通機床相比較，同樣（yàng）由主傳動機構、進（jìn）給傳動機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等部分組（zǔ）成（chéng），但數控機床的整體布局（jú）、外觀造型、傳動機構（gòu）、刀係統及操作（zuò）機構等方麵都發（fā）生了很（hěn）大的變化。這種（zhǒng）變化的目的是（shì）為（wéi）了滿足數控技術的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控（kòng）機床的主體。它包括床身、底座（zuò）、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構（gòu）、刀架及（jí）自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲（sī）杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀（dāo）杆、夾頭接杆為公司（sī）的主（zhǔ）打（dǎ）產品，它（tā）是（shì）在數控機（jī）床上（shàng）自動（dòng）地（dì）完（wán）成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控（kòng）機床主體具有如下結構特點（diǎn）：

1、采（cǎi）用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來（lái）提高機床主機的剛度和抗震性，使（shǐ）機床主體能適應數控機（jī）床連續自動（dòng）地進（jìn）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（kě）減少熱變形對機床主機的影響。

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

3、采（cǎi）用（yòng）高傳動效率、高精度、無間隙的傳動（dòng）裝置（zhì）和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料（liào）滑動導軌、直線滾動（dòng）導（dǎo）軌、靜壓導軌（guǐ）等。