​數控機床的基本組成（chéng）及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控（kòng）製機床的簡稱，是一種裝有程序控製（zhì）係統的自動化機床。該控製係（xì）統能（néng）夠邏輯地處理具有控製（zhì）編碼或其他符號指令（lìng）規定的程（chéng）序，並將其譯碼，用（yòng）代碼化的數字表示，通過信息載體輸（shū）入數控裝（zhuāng）置。經運算（suàn）處（chù）理由數控裝置發出各（gè）種控（kòng）製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控（kòng）機（jī）床較好（hǎo）地解決（jué）了複雜、精密、小批量、多品（pǐn）種的零件加工問題，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（fāng）向，是一（yī）種典（diǎn）型的機電一體化產品。

數控機床一般由數控係統、包含（hán）伺服（fú）電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機（jī）床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基（jī）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（yī）、數控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係（xì）統、可編程控製器、各類輸出接（jiē）口（kǒu）等組成。其中操（cāo）作係統由顯示器（qì）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（cún）儲器、控製器（qì）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（yǐ）及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式（shì）又可分為數據運算（suàn）處理控製和時（shí）序邏輯控製兩大（dà）類，其中主控（kòng）製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程（chéng）序，通過譯（yì）碼、編（biān）譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並（bìng）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的位（wèi）移；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根（gēn）據機床加工過程中的各（gè）個動作要（yào）求進行協調，按各檢測（cè）信號進行邏輯判別（bié），從而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按序（xù）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（huán）節。主要（yào）由（yóu）伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測（cè）反饋裝置（zhì）等組成。伺服電動機（jī）是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的（de）動力源。數控係統發生的指（zhǐ）令信號與位置檢測（cè）反饋信號比較（jiào）後（hòu）作為位移指令，再經驅動（dòng）控製係統功串放大後（hòu），驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖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進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（xī），經功率放大、整形處（chù）理（lǐ）後，轉換成機床執（zhí）行（háng）部件的直線位移或角位移運動。由於（yú）伺服係統是數控機床的最後環（huán）節，其性能將直接（jiē）影響數控機床（chuáng）的精度和速度等技術指標，因此，對（duì）數控機床的伺服驅動（dòng）裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而（ér）靈敏地跟蹤數控裝置（zhì）發出的數字指令信（xìn）號，並能忠實地執行來自數（shù）控裝置的（de）指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟（gēn）蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單（dān）元、進給驅動單元和主（zhǔ）軸（zhóu）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（dòng）機和（hé）交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

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

三、加工（gōng）程序載體

數控（kòng）機床（chuáng）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（jiā）工程序（xù）中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參（cān）數（進給量主（zhǔ）軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用（yòng）一定的格式和代碼，存（cún）儲在一種程序載體上，如穿孔紙（zhǐ）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）息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的（de）核心。現代數控裝置均（jun1）采用（yòng）CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處（chù）理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種（zhǒng）位置控製係統，它（tā）是根據輸入（rù）數據插補（bǔ）出理想的運動軌（guǐ）跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入（rù）、處（chù）理和輸出三個基本部分（fèn）構成。而（ér）所有這（zhè）些工作都由計算機的係統程序進行（háng）合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序載體（tǐ）的不同，相（xiàng）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（xìn）方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少（shǎo）係統還保留（liú）有光電閱讀（dú）機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光（guāng）電閱讀機讀入零（líng）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（chǔ）器中儲存的零件程序（xù）控（kòng）製機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（tài）（EDIT）下，用（yòng）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的數控（kòng）裝置上，可按照顯示器（qì）上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。

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

2、信（xìn）息處（chù）理：輸（shū）入（rù）裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算（suàn）機能識別的信息，由信息處理部分（fèn）按照控製程序的規定，逐步存（cún）儲並進行（háng）處理後，通過輸出單元發出（chū）位置和（hé）速度指令給伺服係統和主運動控製部分（fèn）。CNC係統的輸入數據包括：零件的（de）輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工（gōng）信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插（chā）補運算前的準備工作。數（shù）據處理程序還（hái）包括刀具半徑補償（cháng）、速度計算及輔助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝（zhuāng）置（zhì）：輸出裝置與伺服機構相（xiàng）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，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加（jiā）工時傳（chuán）遞轉矩的主（zhǔ）要部（bù）件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高（gāo）檔的數控機床都要求實現無（wú）級調速來滿足各種加（jiā）工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動（dòng）機（jī）以及主軸機械傳（chuán）動機構等組成。

六、強電控製櫃（guì）

它主要用來安裝（zhuāng）機床強電控製的（de）各（gè）種電氣元（yuán）器件，除（chú）了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓（yā）等電氣保（bǎo）護外，主要（yào）在可編程控製器PLC的輸（shū）出接口與機床各類輔助（zhù）裝置（zhì）的電氣執行元器件之間起橋梁（liáng）聯結作用，即控（kòng）製機床輔助裝置的各種交流電動（dòng）機、液（yè）壓係（xì）統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展（zhǎn）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手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電（diàn）器、接觸器、變壓器、電源開關、接（jiē）線端子和各類電氣保（bǎo）護元器件等構成。它與一（yī）般的普通機（jī）床電氣類（lèi）似，但為了提（tí）高對弱電控製係統（tǒng）的（de）抗幹擾（rǎo）性，要求各類頻（pín）繁（fán）啟動或切換的（de）電動機、接觸器等電磁（cí）感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測（cè）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（huàn）機構、APC工件自動變換機（jī）構、工件夾緊放鬆（sōng）機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤（rùn）滑裝置、過載與限位（wèi）保護功能等部分。機床（chuáng）加工功能與興型不同，所包含的部分也不同。輔（fǔ）助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套（tào）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，回轉工作台和數控分度頭，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（jī）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（jī）構、工作台、床（chuáng）身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布（bù）局、外（wài）觀（guān）造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這（zhè）種變化的目的是為了滿足數控技術的要（yào）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、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給（gěi）機（jī）構、刀架及（jí）自動換刀裝置等機（jī）械部件。鈦浩（hào）機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆（gǎn）為（wéi）公司的（de）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（yǔ）傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特（tè）點：

1、采用具有高剛度、高抗震（zhèn）性及較小熱（rè）變形的機床新結構。通（tōng）常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼、調整（zhěng）結構件質量和（hé）固（gù）有頻率等方法來提高（gāo）機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自動地（dì）進行切削加工的需要。采取改善機床結構布（bù）局（jú）、減少（shǎo）發熱、控製溫升及采用熱位（wèi）移補（bǔ）償等（děng）措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采（cǎi）用高性能的主軸（zhóu）伺服（fú）驅動和進給伺（sì）服驅（qū）動裝置，使數控機床的傳動鏈縮（suō）短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采用（yòng）高傳動效率、高精度（dù）、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠（gàng）螺母副、塑料滑動導（dǎo）軌、直線滾動導軌（guǐ）、靜壓導（dǎo）軌等。