​數控機床的（de）基本組成（chéng）及（jí）工作原理你都了解嗎

數控（kòng）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（dì）處理具有控製編碼或（huò）其他符號指令規（guī）定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經（jīng）運算處（chù）理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動（dòng）作，按圖紙要求的形狀和尺寸（cùn），自動地（dì）將零件加工出來。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（chuáng）控製技術（shù）的發（fā）展方（fāng）向，是一種典型的機電一體化產品。

數控機（jī）床一般由數控係統、包含伺服電動（dòng）機和檢測反饋裝置的（de）伺服係統、主傳動係統、強（qiáng）電控製櫃、機床本體（tǐ）和各類輔助裝簧組成。加（jiā）上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成（chéng）部分略有不同。

一、數控係（xì）統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製（zhì）係統、可（kě）編（biān）程控製器、各類（lèi）輸出接口等組成。其中操作係統由（yóu）顯示器和操縱鍵盤（pán）組（zǔ）成，顯（xiǎn）示器有數碼管、CRT、液晶等（děng）多種形式。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器（qì）等部（bù）分組成。數控係統所控製的是一（yī）般（bān）對（duì）象的位置、角度、速度等機械（xiè）量，以及溫（wēn）度、壓力、流量等物理量。

其控（kòng）製方式又可分為數據運算處（chù）理控製和（hé）時序邏輯（jí）控製兩大類，其中主控製器（qì）內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通（tōng）過譯碼、編譯等信息處理後，進（jìn）行相應（yīng）的（de）刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較（jiào），從而控製機（jī）床各個坐標軸的位（wèi）移；而時序邏輯控（kòng）製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個（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。伺服電動機是係統（tǒng）的執行元（yuán）件，驅動控製（zhì）係統（tǒng）則是伺服電動機的（de）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，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架（jià）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（chuáng）的進（jìn）給伺服控製和主軸伺服控（kòng）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、整形處理後，轉（zhuǎn）換成機床執行部件的直線（xiàn）位移或（huò）角位移運動。由於伺服係（xì）統是數（shù）控機床的最後環節，其（qí）性能將直接（jiē）影響數控機床的精度和速度等技術指標，因（yīn）此，對數控機床的伺服驅（qū）動（dòng）裝（zhuāng）置，要（yào）求具（jù）有良好的快速反應性能，準（zhǔn）確而靈敏地跟蹤數控裝置發（fā）出的數字指令信（xìn）號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令（lìng），提高係統（tǒng）的動態跟隨特性（xìng）和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置（zhì）和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單（dān）元和主軸伺服電動機、進給伺服電（diàn）動機組成。步進電動機、直流伺（sì）服電動機和交流伺服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（yí）值檢測出來並經（jīng）反饋係統輸入到機床的數（shù）控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位（wèi）移值（zhí）與指令值進行比較（jiào），並向伺服係（xì）統輸出（chū）達到設定值所需的位移量（liàng）指令（lìng）。

三、加工程序載體

數控機（jī）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（zhì），必須編製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和（hé）工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉（zhuǎn）速等）和（hé）輔助運動（dòng）等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲（chǔ）在一種程序載體上，如穿（chuān）孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置（zhì），將程序信息輸入到CNC單元。

四（sì）、數控裝置（zhì）

數（shù）控裝置是數控機床的核心。現代數控（kòng）裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種（zhǒng）CNC裝（zhuāng）置一般使用（yòng）多個微處理器，以程序化的軟件形（xíng）式（shì）實現數（shù）控功能，因此（cǐ）又稱軟（ruǎn）件數（shù）控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插（chā）補出理想的運動軌跡，然後輸出（chū）到執行部（bù）件加工出所需要的零件。因此，數（shù）控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都（dōu）由（yóu）計算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝（zhuāng）置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置（zhì）。主要有鍵盤輸入（rù）、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係統直接（jiē）通信（xìn）方式輸入和連接上級計算（suàn）機的DNC（直接數控）輸入（rù），現仍有不少係統（tǒng）還保留有光電閱讀機的紙（zhǐ）帶輸入形式。

（1）紙帶輸入（rù）方式（shì）。可用紙帶光電（diàn）閱讀機讀入零件程（chéng）序（xù），直接（jiē）控製機床運動，也可（kě）以將紙帶內容（róng）讀入存儲器，用存（cún）儲器（qì）中儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入（rù）方式（shì）。操作（zuò）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（rù）方法可（kě）重複使用程序。一般手工編程均（jun1）采用這種方法。

在具有會話編程功能（néng）的數控裝置上，可按照顯示器上（shàng）提（tí）示的問題，選擇不同的菜單（dān），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直接數控輸入方式。把（bǎ）零件程序保存在上級計算機中，CNC係（xì）統一邊加工一邊接收來自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）複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信（xìn）息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單（dān）元，編譯成計算機能識別（bié）的信息，由信息處理部（bù）分按照控製程序的規定，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加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目（mù）的是完成插補運算（suàn）前的準備工作（zuò）。數據處理程（chéng）序還包括刀具半徑（jìng）補償、速度計算及輔助（zhù）功能的處（chù）理等。

3、輸出裝置（zhì）：輸出裝置與（yǔ）伺服機構相聯。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，經過功（gōng）率放大，驅動伺服係統（tǒng），從而控製機床按規（guī）定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時（shí）傳遞（dì）轉矩（jǔ）的（de）主要部件之一。一般分為齒輪有（yǒu）級（jí）變速和電氣無級調速兩種類型，較高（gāo）檔的數控機床都要（yào）求實現無級調速來滿足各種加（jiā）工工藝（yì）的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以（yǐ）及主軸（zhóu）機械傳（chuán）動機構等組成。

六（liù）、強電控製（zhì）櫃

它主要（yào）用來安（ān）裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提（tí）供數控、伺服等類（lèi）弱電控製係統的輸入電（diàn）源，以及各種短路（lù）、過載、欠壓等（děng）電氣保護外，主要在可編程控製器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（qiáo）梁聯結作用，即控製機床（chuáng）輔助裝置的各種交流電（diàn）動機、液壓係統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等作用。

另外，它也與機床操（cāo）作台（tái）的有關手（shǒu）控按鈕（niǔ）連接。強電控（kòng）製櫃由各種中間繼電器、接（jiē）觸器、變壓器、電源開（kāi）關、接線端子和各類電氣保護元器（qì）件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹（gàn）擾性，要求各類頻（pín）繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須（xū）並接（jiē）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。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動（dòng）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、過載與（yǔ）限（xiàn）位保護功能等部分（fèn）。機床加工（gōng）功能與興（xìng）型不（bú）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（néng）所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷（lěng）卻、潤（rùn）滑裝置，回（huí）轉工作（zuò）台和數控分度頭，防護，照明等各種（zhǒng）輔助裝置。

八、機（jī）床本體

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳統的普通機床相（xiàng）比較，同樣由主（zhǔ）傳動機構、進給傳動機構、工作台、床（chuáng）身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及（jí）操作機構等方麵都發生了很大的（de）變化。這種變化的目的（de）是為（wéi）了滿足數控技術（shù）的要求和（hé）充分發揮數控機（jī）床（chuáng）的特點。

機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱（xiāng）、進給機構（gòu）、刀架及自動（dòng）換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工（gōng）、刀柄刀杆（gǎn）、夾頭接杆為公司的主打產品（pǐn），它是在數控機床上自動地完成各種切削加工（gōng）的機械部分。與傳統的機床（chuáng）相比，數控機床主體具（jù）有如下結構特點：

1、采用（yòng）具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新（xīn）結（jié）構。通常（cháng）用提高結（jié）構係（xì）統的（de）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度和抗震性，使機床主（zhǔ）體能適應數控（kòng）機床（chuáng）連續自（zì）動地進行切削加工的需要。采取（qǔ）改善機床結構布局、減少發熱（rè）、控製（zhì）溫（wēn）升及（jí）采（cǎi）用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝（zhuāng）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（de）結構。

3、采用高傳動效率、高精度（dù）、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺（luó）母副、塑（sù）料滑動導（dǎo）軌（guǐ）、直線滾動（dòng）導（dǎo）軌（guǐ）、靜壓導軌等。