​數控機床的基本（běn）組成及工（gōng）作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱（chēng），是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具（jù）有控製編碼或其他（tā）符號（hào）指令規定（dìng）的程序（xù），並（bìng）將（jiāng）其譯碼，用（yòng）代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控（kòng）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（jiàn）加工出來（lái）。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、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發展方向（xiàng），是一種典型的機電（diàn）一體化產品。

數控機床一（yī）般（bān）由數控係統、包含伺服電（diàn）動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳（chuán）動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助（zhù）裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工作（zuò）過程（chéng）。對具體備類不（bú）同功能的（de）數控機床，其組成（chéng）部（bù）分略有不同。

一、數控（kòng）係統

它（tā）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（biān）程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示（shì）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（xì）統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控（kòng）製器等部分組成。數控係（xì）統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等（děng）機（jī）械（xiè）量，以及溫度（dù）、壓力、流（liú）量等物理量。

其控製方式又可（kě）分為數據（jù）運算處理控製和時序邏輯（jí）控製兩大類，其中主控（kòng）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（lǐ）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置、速度（dù）反饋信（xìn）號比較（jiào），從（cóng）而控製機床各（gè）個坐標軸的位移；而時序邏輯（jí）控製通（tōng）常主要由可編程式控（kòng）製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協（xié）調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機（jī）床（chuáng）各個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（de）電（diàn）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。伺服電動機（jī）是係統（tǒng）的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動力（lì）源。數控係統（tǒng）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（chuàn）放大後，驅動電（diàn）動（dòng）機運轉（zhuǎn），從（cóng）而通過（guò）機械（xiè）傳（chuán）動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重（chóng）要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服控（kòng）製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把（bǎ）接受來自數控裝置的指（zhǐ）令信息，經功率放大（dà）、整形處理後，轉換成機床執行部（bù）件的直線位移或角位（wèi）移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性能將直接影響數控（kòng）機床的精度和（hé）速度等（děng）技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置（zhì），要（yào）求具有良好（hǎo）的快速反應性（xìng）能（néng），準確（què）而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實（shí）地執行來自數控裝（zhuāng）置的指令，提高（gāo）係統（tǒng）的動態跟隨特性和靜態跟蹤（zōng）精度。

伺服係統（tǒng）包括驅動裝（zhuāng）置和（hé）執行機構兩大部（bù）分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸（zhóu）伺服電動機、進給伺（sì）服電動機組成。步進電（diàn）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（cè）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（zhì）對反饋回（huí）來的實際位移（yí）值與指令值進行比較，並向（xiàng）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）機床工作時，不需要（yào）工人直接去（qù）操作機床，要對數控機床進行（háng）控製（zhì），必須編製加工（gōng）程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對（duì）運動軌跡、工藝參（cān）數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序（xù）載體上，如穿孔紙帶（dài）、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入（rù）裝置，將程（chéng）序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控（kòng）裝置是數控機床（chuáng）的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形（xíng）式，這種CNC裝置一般使用多個微（wēi）處理器，以程序化的軟（ruǎn）件形式實現數（shù）控功（gōng）能（néng），因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係（xì）統是一種位置控製係統，它是根（gēn）據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後（hòu）輸出到執行部件加工出所需（xū）要的零件（jiàn）。因此，數控裝（zhuāng）置主要由輸入（rù）、處理和輸出三個基本部分構（gòu）成。而所有這些工作都由計算機的係統（tǒng）程序進（jìn）行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝（zhuāng）置：將數控指令輸入（rù）給數控裝置，根據（jù）程序載體的不（bú）同，相應有（yǒu）不同的輸入裝置（zhì）。主要有鍵盤輸（shū）入、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係（xì）統（tǒng）直接通信方式輸入和連接上級計算機的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輸入形式。

（1）紙帶（dài）輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零（líng）件程序（xù），直接控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入（rù）存儲（chǔ）器，用存儲器中（zhōng）儲存（cún）的零件程序控製機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸（shū）入加工程序，並存入控（kòng）製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複使（shǐ）用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有（yǒu）會話編程功能的數控（kòng）裝置上，可按照顯示（shì）器上提示的問題，選擇不同的菜（cài）單，用人機（jī）對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可（kě）自動生成（chéng）加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式（shì）。把（bǎ）零件程序保存在上級計算（suàn）機中，CNC係統一邊加工一邊（biān）接收來自計算機的後續程序（xù）段。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（xù）的情況。

2、信（xìn）息處理：輸入裝置將加（jiā）工信息（xī）傳給CNC單元，編譯（yì）成計算（suàn）機能識（shí）別的信息，由（yóu）信息處理（lǐ）部分按照控製程（chéng）序的規定，逐步存儲並進行（háng）處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服（fú）係統和（hé）主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓（kuò）信息（起（qǐ）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、冷卻液（yè）開關等），數據處理（lǐ）的目的是（shì）完成插補（bǔ）運算前（qián）的準備工（gōng）作。數據處理程序還包（bāo）括刀具半（bàn）徑補（bǔ）償、速度計算及輔助功能的處理等（děng）。

3、輸（shū）出裝置：輸出裝置與伺服機構相（xiàng）聯。輸出裝置根據控製器的（de）命令接（jiē）受運算器的輸（shū）出脈衝（chōng），並把它送到各坐標（biāo）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（yào）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。一般分為齒輪有級變（biàn）速和電氣無級調速兩種類型，較（jiào）高檔的（de）數控機床（chuáng）都要（yào）求實現無級調速來滿足各種加工工藝的要求，它主要（yào）由主（zhǔ）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、強電控製櫃

它主要（yào）用來安裝機床強電控製的各種電（diàn）氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電（diàn）控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電（diàn）氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與機（jī）床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（dòng）機、液壓係統（tǒng）電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量（liàng）等作用。

另外，它也（yě）與機床操作（zuò）台的有關手控按鈕連（lián）接。強（qiáng）電控製櫃由各種中（zhōng）間繼（jì）電器、接觸器、變壓（yā）器、電源開關、接線端子和各類電氣保護（hù）元（yuán）器件等（děng）構成（chéng）。它與一（yī）般的普通機床電氣類似，但為了提高對（duì）弱電控製（zhì）係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號（hào）的輸入均要求用屏蔽電纜連接（jiē）。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製（zhì）係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，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（suǒ）必需的配套裝置，常用的（de）輔助裝置包（bāo）括：氣動、液壓裝置，排屑裝置（zhì），冷（lěng）卻、潤滑裝置（zhì），回轉工作台和（hé）數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝（zhuāng）置。

八、機床本體

它（tā）指的是數控機（jī）床機械結構實體。它於傳統的（de）普通（tōng）機（jī）床相（xiàng）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（zhù）等部（bù）分組成，但數控機床的整體布局、外（wài）觀造型（xíng）、傳（chuán）動（dòng）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（biàn）化的目的是為了滿足數控技術（shù）的要求和充分（fèn）發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的主（zhǔ）體。它包括床身、底座、立（lì）柱、橫梁、滑座、工作（zuò）台、主軸箱、進（jìn）給機構、刀架（jià）及自動換刀裝置等機（jī）械部件。鈦浩機械（xiè）是（shì）以回轉頂（dǐng）尖、絲杠、軸加工、數控車床加工（gōng）、刀（dāo）柄（bǐng）刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動（dòng）地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主（zhǔ）體具有如下結構（gòu）特點：

1、采用具有高剛度、高抗震（zhèn）性及（jí）較小熱變形的（de）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提高機床主機的剛（gāng）度和抗震性，使機床主體能適應數控（kòng）機床連續自（zì）動地進行切削加工（gōng）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，可減少熱變形（xíng）對機床主機的影響。

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

3、采用高（gāo）傳動（dòng）效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如（rú）滾（gǔn）珠絲杠螺母副、塑（sù）料滑動（dòng）導（dǎo）軌、直線滾動導（dǎo）軌、靜壓導軌等（děng）。