數控機床的基本組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數（shù）控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製（zhì）係統的自動化機床。該控（kòng）製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他（tā）符號指令規定的程序，並將（jiāng）其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入（rù）數控裝（zhuāng）置。經運算處理由數控裝（zhuāng）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，自動地將零件加工出來。鈦數控機（jī）床較好地解決了複雜、精密（mì）、小批量、多品種的零件加工問題，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（de）發展方向，是一種典型（xíng）的機電一體（tǐ）化（huà）產品。

數控機床一般由數控係統、包含伺服（fú）電動機和檢（jiǎn）測反饋裝（zhuāng）置的伺服係統、主傳動係統、強電控製（zhì）櫃、機（jī）床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示（shì）數控加工的基（jī）本工作過程。對具體備類不同功能的（de）數控（kòng）機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現自（zì）動（dòng）加工的（de）核心。主（zhǔ）要有操作係統、主控製係統、可編程（chéng）控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和（hé）操縱鍵盤組（zǔ）成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製（zhì）係統與計算機主（zhǔ）板（bǎn）有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分（fèn）組成。數控係統所控製（zhì）的是一（yī）般對（duì）象的位置（zhì）、角度、速度等機械量，以及（jí）溫度、壓力、流量等物理（lǐ）量。

其（qí）控（kòng）製方式又（yòu）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模塊（kuài）就是（shì）根（gēn）據所讀入的零件程（chéng）序（xù），通過譯（yì）碼、編譯等（děng）信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通（tōng）過（guò）與各坐標（biāo）伺服係（xì）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（jí）控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根據機床加工（gōng）過程中的各個動作要求進行（háng）協調，按各檢測信號進行邏輯判（pàn）別，從而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按序工作（zuò）。

二、伺服係統

它是數控係統與（yǔ）機床本體（tǐ）之間的電傳動聯係環節。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（sì）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位置（zhì）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，驅動電動機運轉，從而通（tōng）過（guò）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（shù）控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺（sì）服係統的作用（yòng）是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床的最後（hòu）環節，其性能將直接影響數控（kòng）機（jī）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，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏（mǐn）地（dì）跟蹤數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。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構（gòu）兩大部分。驅動裝置（zhì）由主軸（zhóu）驅動單（dān）元、進給驅動單元和主軸伺服電動機（jī）、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服電動機是常用的驅動裝置。

測量（liàng）元件將數（shù）控機（jī）床各坐標軸的（de）實際位移值檢測出來並經（jīng）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際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統（tǒng）輸出（chū）達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需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，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（shù）（進給（gěi）量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一（yī）定的（de）格式和代碼，存儲在一種程序（xù）載體上，如穿（chuān）孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通（tōng）過數控機床的輸入裝置，將程序信息（xī）輸入到CNC單元。

四、數控（kòng）裝置

數（shù）控裝置是數控（kòng）機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一（yī）般使用多個微處理器，以（yǐ）程（chéng）序化的（de）軟件形（xíng）式（shì）實現數控功能，因此又稱軟件數（shù）控（Software NC）。CNC係統是一種位置控（kòng）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（zhí）行部件（jiàn）加（jiā）工出所需要的零件。因此，數控裝置主（zhǔ）要由輸入、處理和輸出三個（gè）基本部分構（gòu）成（chéng）。而（ér）所有這些工作都由（yóu）計算機的係統程序進行合理地（dì）組織，使整個（gè）係統協調地進行工作。

1、輸入裝（zhuāng）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（rù）裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信（xìn）方式輸入和連（lián）接上級計算機的DNC（直接數控（kòng））輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶（dài）輸入形式。

（1）紙帶輸（shū）入方式。可用紙帶光電閱讀（dú）機讀入零件程序，直（zhí）接（jiē）控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入（rù）存儲器，用（yòng）存儲器中儲存（cún）的零件程序（xù）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（miàn）板上的鍵（jiàn）盤輸入加工程序的指令（lìng），它適用於比較短的程（chéng）序。

在控製裝（zhuāng）置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入（rù）控製裝置的存儲器中，這種（zhǒng）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裝（zhuāng）置上，可按照顯示器上提示的問題，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（zì）動生成加工程序。

（3）采（cǎi）用DNC直接數控輸入方式。把零件程（chéng）序（xù）保存在上級（jí）計算機中，CNC係統一邊（biān）加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采（cǎi）用CAD/CAM軟件設（shè）計（jì）的複雜工（gōng）件並直接生成零件（jiàn）程序的情況。

2、信息（xī）處理：輸入（rù）裝置將加工信息傳（chuán）給CNC單元，編譯成計（jì）算機能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規（guī）定，逐步存（cún）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（tǒng）的輸（shū）入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等（děng））、加工速度（dù）及（jí）其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關（guān）等），數據處（chù）理（lǐ）的目的是完成（chéng）插補運算前的準備工作。數據（jù）處理程（chéng）序還（hái）包括刀具半徑補償、速（sù）度（dù）計算（suàn）及輔助功（gōng）能（néng）的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服（fú）機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接受運（yùn）算器的輸出脈（mò）衝，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經過（guò）功率放大，驅動伺服係統，從而（ér）控製機床（chuáng）按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分（fèn）為齒輪有級（jí）變速（sù）和電氣無級調（diào）速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來滿（mǎn）足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機構等組成。

六、強（qiáng）電控製櫃

它主要（yào）用來安裝機床強電控製的各種電氣元（yuán）器件，除了提供（gòng）數控、伺服等類弱電控（kòng）製係統的輸入電源，以及各種短路、過載（zǎi）、欠壓等電氣保護外，主要（yào）在可（kě）編程控製器PLC的輸出接口（kǒu）與機（jī）床各類輔助裝置的電氣執行元（yuán）器件之間起橋梁聯結作用，即控（kòng）製機床輔助裝置的各種交流電動機（jī）、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點（diǎn）散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台的（de）有關（guān）手控按鈕連接。強電控（kòng）製（zhì）櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器（qì）、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構（gòu）成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了（le）提高對弱（ruò）電控製係統的抗幹擾性，要（yào）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，對各種（zhǒng）檢測信號（hào）的（de）輸入均要求用（yòng）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工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機（jī）構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑（huá）裝置（zhì）、過載與限（xiàn）位保護功（gōng）能等部分。機床加工功能與（yǔ）興型不同，所包含的部分也不同（tóng）。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（zhì）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（fèn）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（shí）體。它於傳統的普通機床相比較，同樣（yàng）由主傳動機（jī）構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控（kòng）機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種（zhǒng）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（zhǔ）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、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械（xiè）是以回轉頂尖（jiān）、絲杠、軸加（jiā）工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接（jiē）杆為公司的（de）主（zhǔ）打產品，它是在數（shù）控機床上（shàng）自動地（dì）完成各種切削加工的（de）機（jī）械部分。與傳統的機床相比，數控機床主（zhǔ）體具有如下結構特點：

1、采用具（jù）有高（gāo）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（gāng）度、增加阻尼、調整結構件質量（liàng）和固有頻率等方法來提高機（jī）床主機的剛度和抗震（zhèn）性，使機床主體能適應（yīng）數控機床連（lián）續自（zì）動地進行切削（xuē）加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製（zhì）溫升（shēng）及（jí）采用熱位移補償等措施，可減（jiǎn）少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高（gāo）性能（néng）的主軸（zhóu）伺服（fú）驅（qū）動和（hé）進給伺服驅動裝置，使數控機（jī）床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床機（jī）械傳動係統的結（jié）構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳（chuán）動裝（zhuāng）置和運動部件，如滾（gǔn）珠絲杠螺母（mǔ）副、塑料滑動（dòng）導軌、直（zhí）線滾動導軌、靜壓導（dǎo）軌等。