​數控機床的基本組（zǔ）成及工作原理你都了解嗎（ma）

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控（kòng）製係統（tǒng）的自動化機床（chuáng）。該控製係（xì）統能夠邏輯地處理（lǐ）具有控製編碼（mǎ）或其他符號指令規定（dìng）的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表（biǎo）示，通過信息載體輸入數（shù）控裝置。經運算處（chù）理由（yóu）數控裝置發出各種控製信號，控製（zhì）機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零（líng）件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多（duō）品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效（xiào）能的自（zì）動化機（jī）床，代表了（le）現（xiàn）代機床控（kòng）製（zhì）技術的發展（zhǎn）方向，是一（yī）種典型（xíng）的機電一（yī）體化產品。

數控機床一般由數控係統、包含伺服電動（dòng）機和檢（jiǎn）測反饋裝置的伺服係統（tǒng）、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和（hé）各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的（de）基（jī）本工作過程。對（duì）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（kòng）係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接（jiē）口等組成（chéng）。其中操（cāo）作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（lèi）同，主要由（yóu）CPU、存（cún）儲（chǔ）器、控製器等部（bù）分組成。數控係統所（suǒ）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（kě）分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類（lèi），其中主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入（rù）的零件程序，通過譯碼、編譯等信息（xī）處理後（hòu），進行相應的刀軌（guǐ）跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係（xì）統的位置、速度反饋信號（hào）比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而（ér）時序邏輯控製通常主（zhǔ）要由可編程式控（kòng）製器PLC來完成，它根據機床加工過程（chéng）中的各個動作要求進行協調，按（àn）各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從而控（kòng）製機床各個部（bù）件有條不紊地按序工作（zuò）。

二、伺服（fú）係（xì）統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係（xì）環節。主要（yào）由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反（fǎn）饋裝置等（děng）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（diàn）動機的（de）動力源。數控（kòng）係統發生的指令信號與位（wèi）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，驅動電動機運（yùn）轉，從而（ér）通過機械（xiè）傳動裝置拖動（dòng）工作台或刀架運動。

伺服係統是數（shù）控機床的重要（yào）組成部分（fèn），用（yòng）於實（shí）現數控（kòng）機床的進給伺服控（kòng）製和主軸伺（sì）服控製。伺服係統的作用是（shì）把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執（zhí）行部件的（de）直線（xiàn）位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床（chuáng）的最後環節，其性能將直接影響數（shù）控機床的精度和速度等技術指標（biāo），因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求（qiú）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（háng）來自（zì）數控裝置的指（zhǐ）令（lìng），提高（gāo）係統的動態（tài）跟隨（suí）特性（xìng）和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置（zhì）由主軸驅動單元、進給（gěi）驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺（sì）服（fú）電動機是常用的驅動裝置。

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，數控裝置對反饋回來的實（shí）際位移值與（yǔ）指令值進行比較，並（bìng）向伺服係統輸出達到（dào）設定值所需的位移量指令。

三、加工程序（xù）載體

數控機床工作時，不需要工人（rén）直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零（líng）件加工程序中，包括機床上刀具（jù）和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進（jìn）給量主軸轉速（sù）等）和輔助運動等。將（jiāng）零（líng）件加工程序用（yòng）一定的格式和代碼，存（cún）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，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置（zhì）是數控機床的核心。現代（dài）數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形（xíng）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（kòng）功能（néng），因此又稱軟（ruǎn）件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置（zhì）控製係統，它是根據輸入數據插補出理（lǐ）想的運動（dòng）軌跡（jì），然後輸出到執行部件加（jiā）工出所需要（yào）的零件。因此，數控裝置主（zhǔ）要由輸（shū）入、處理和輸出（chū）三個（gè）基本部（bù）分構成。而所有這（zhè）些工作都由計算（suàn）機的（de）係統程序進行合理地組織，使整個係統協調（diào）地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸（shū）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（jiàn）盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式（shì）輸入和（hé）連（lián）接上級（jí）計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方（fāng）式。可（kě）用紙（zhǐ）帶光電閱讀機讀入零件（jiàn）程序，直（zhí）接控製（zhì）機床運動，也（yě）可以將紙帶內（nèi）容讀入存儲（chǔ）器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手（shǒu）動數據輸入方式。操（cāo）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。

在控（kòng）製（zhì）裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸（shū）入加工程（chéng）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（yòng）程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話（huà）編程功能的數（shù）控裝置（zhì）上，可按照顯示器上提示的（de）問題，選（xuǎn）擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的（de）尺寸數（shù）字，就可自動生成加（jiā）工程序（xù）。

（3）采用DNC直接（jiē）數控輸（shū）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（biān）接收來自（zì）計算機的（de）後續程序段。DNC方（fāng）式多用於（yú）采（cǎi）用CAD/CAM軟（ruǎn）件設計的複雜工件並直（zhí）接生成零件程序的情況（kuàng）。

2、信息處理：輸入裝置將（jiāng）加工信息（xī）傳給CNC單（dān）元，編譯成計算機能識（shí）別的信息，由信息處理（lǐ）部分按（àn）照控製程序的（de）規定，逐步存（cún）儲並進行處理後，通過輸出單（dān）元發出位置（zhì）和速度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統（tǒng）的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助（zhù）加工信息（如換刀、變速、冷卻（què）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（chù）理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及（jí）輔助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機（jī）構相聯（lián）。輸（shū）出裝置根據控製器的命令接受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐（zuò）標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係（xì）統，從而（ér）控製（zhì）機床（chuáng）按規定要（yào）求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉（zhuǎn）矩的主要部件（jiàn）之一。一（yī）般分為（wéi）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滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控（kòng）製係統、主軸電（diàn）動（dòng）機（jī）以及主（zhǔ）軸機（jī）械（xiè）傳動機構等組成。

六、強電控（kòng）製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣元器件（jiàn），除了提供數控、伺服等類（lèi）弱電控製係統的輸（shū）入電源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出（chū）接（jiē）口與機（jī）床（chuáng）各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥（fá）或電磁離（lí）合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容（róng）量（liàng）等作用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連接。強電控（kòng）製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變（biàn）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（wéi）了提高對弱（ruò）電控製係統的抗幹擾（rǎo）性，要求各類頻（pín）繁啟動（dòng）或切（qiē）換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸（xī）收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換（huàn）機構、工件夾緊放鬆機構（gòu）、回轉工作台、液壓控製係統、潤（rùn）滑裝（zhuāng）置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同（tóng），所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助（zhù）裝置包括（kuò）：氣動（dòng）、液壓裝置（zhì），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（zhù）裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結構實體（tǐ）。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統（tǒng）及操作機構等方麵（miàn）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的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床（chuáng）的主體（tǐ）。它包（bāo）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（huàn）刀裝（zhuāng）置（zhì）等機械部件。鈦浩機械是以（yǐ）回（huí）轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接（jiē）杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自（zì）動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床（chuáng）相比，數（shù）控機（jī）床主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較（jiào）小熱變形的機床（chuáng）新結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增加（jiā）阻尼（ní）、調整結（jié）構件質量（liàng）和固（gù）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（néng）適應數控機（jī）床連續自動地進行切削加工的（de）需要。采取（qǔ）改善機床（chuáng）結構布局、減少發熱（rè）、控製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少（shǎo）熱變形對機床主機的（de）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，簡化了機床機械（xiè）傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間（jiān）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、直線滾動導軌、靜壓導軌等。