​數控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機（jī）床的簡稱，是一種裝有程序控製（zhì）係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其（qí）他符號指令規定的程序，並（bìng）將其譯碼，用代碼化的（de）數字表示，通過信息載體輸（shū）入（rù）數控裝（zhuāng）置。經運（yùn）算（suàn）處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸（cùn），自（zì）動地（dì）將零件加工出來。鈦（tài）數控機床較好地解決了複雜、精密、小（xiǎo）批量、多品種（zhǒng）的零件加工（gōng）問（wèn）題，是一種柔性的、高（gāo）效能的自動化機床，代表了現代機床（chuáng）控製技術的發展方向，是一種典型的（de）機電一體化產品。

數控機床一般由數（shù）控係統、包含伺服電動機（jī）和檢測反饋裝置的伺服係統、主（zhǔ）傳動係統、強電（diàn）控製櫃、機床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組成。加上虛（xū）線部分即可表示數控加工的基（jī）本工（gōng）作過程。對具體備類不（bú）同功能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它是（shì）機（jī）床（chuáng）實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程（chéng）控製器、各（gè）類輸出接口等組成。其中操作係統由顯（xiǎn）示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼（mǎ）管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板（bǎn）有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數（shù）控係（xì）統所控製的是（shì）一般對（duì）象的位置、角度（dù）、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控（kòng）製（zhì）和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運（yùn）算模塊就是根據（jù）所讀入的零（líng）件程序，通過譯碼、編（biān）譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速（sù）度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸（zhóu）的（de）位移；而時（shí）序邏輯控製通常主要由可編程式控製器（qì）PLC來完成，它（tā）根據機床（chuáng）加（jiā）工過程（chéng）中的各個動作要（yào）求進行協調，按（àn）各（gè）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（jī）床本體之間的電（diàn）傳動聯（lián）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。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是（shì）伺服電動機的動力源（yuán）。數控係統發生（shēng）的（de）指令信號（hào）與位置檢測反（fǎn）饋信號比較後作為位移指令，再（zài）經驅動控製係（xì）統功串放大後，驅動電動機運轉，從而通過（guò）機械傳（chuán）動裝置拖動工作台或刀（dāo）架運動。

伺服係統是（shì）數控機（jī）床（chuáng）的重要組成部分，用於實現數控機床（chuáng）的進給伺服控製和（hé）主軸伺服控製。伺服係統的（de）作用是（shì）把接受來自數控裝置的指令信息（xī），經功率放（fàng）大、整（zhěng）形處理後（hòu），轉換成（chéng）機（jī）床執行（háng）部件（jiàn）的直線位移或（huò）角位移運動（dòng）。由於伺服係統是數控機床的（de）最後環節，其性能將直接影響數控機床的（de）精度和（hé）速度等技術指標，因此（cǐ），對數控機床的（de）伺服（fú）驅動裝置，要求具有良好（hǎo）的（de）快速反應性能，準確而靈敏地跟（gēn）蹤（zōng）數控裝置發出的數字指令（lìng）信號，並能忠實地執行來自數控（kòng）裝置的指令，提高係統（tǒng）的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度（dù）。

伺服係統包括（kuò）驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝（zhuāng）置由主軸驅動單元、進（jìn）給驅動單（dān）元和主軸伺服電動機（jī）、進給伺（sì）服電（diàn）動機組成。步進電動（dòng）機、直流伺服電動機和交流伺（sì）服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數（shù）控機床各坐標軸（zhóu）的實（shí）際位移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床（chuáng）的數控裝置（zhì）中，數（shù）控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位（wèi）移量（liàng）指令（lìng）。

三、加（jiā）工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去（qù）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（進給量主軸轉速等）和（hé）輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和（hé）代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁（cí）盤等，通（tōng）過數控機床的（de）輸入（rù）裝置，將程序信息輸入到CNC單（dān）元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床（chuáng）的核心。現代（dài）數控裝置（zhì）均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多（duō）個（gè）微處理器，以程（chéng）序化的軟件（jiàn）形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係統，它是根據輸入數據（jù）插補出理想的運（yùn）動軌跡，然後輸出到（dào）執（zhí）行部件加工出所需要的（de）零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分（fèn）構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進（jìn）行合理地組織，使整個（gè）係統協調地進行工作（zuò）。

1、輸（shū）入裝置：將數控指令輸入給數控裝（zhuāng）置，根據（jù）程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上級計算機的（de）DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保（bǎo）留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零（líng）件程序，直（zhí）接控（kòng）製機床運動，也可以將（jiāng）紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床（chuáng）運動。

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

在控製裝置編（biān）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（zhè）種輸（shū）入方法可重複使用程序。一般手工（gōng）編程均采用這種方法。

在具有會話編程功（gōng）能的數控裝置上（shàng），可按照顯（xiǎn）示器上提示的問題，選擇不同的菜（cài）單，用人（rén）機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可（kě）自動生成加工程序。

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

2、信息（xī）處理：輸入（rù）裝置將加工信息（xī）傳給CNC單元（yuán），編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按（àn）照（zhào）控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元（yuán）發出（chū）位置和速度指（zhǐ）令給伺（sì）服係統和主（zhǔ）運動控製部（bù）分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直（zhí）線、圓弧等）、加工速（sù）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（lǐ）的目的是完成插補（bǔ）運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助（zhù）功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相（xiàng）聯。輸出裝置根據控製器的命令接受運算器的輸出脈衝，並把它送（sòng）到各坐標的伺服控製係統（tǒng），經過功率（lǜ）放大（dà），驅動伺服係統，從而控製機床按規定（dìng）要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加（jiā）工時傳遞轉（zhuǎn）矩的主要（yào）部件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要（yào）求實現無級調速來滿（mǎn）足各種加工工藝（yì）的要求，它主要由主軸驅動控製係統（tǒng）、主軸電（diàn）動機以及主軸機械傳動機構（gòu）等（děng）組（zǔ）成。

六、強電（diàn）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，除了提供數控、伺（sì）服等類弱電控製係統的輸入電源，以及（jí）各種短路、過載、欠壓等電氣保護（hù）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（zhí）行元器件之間起橋梁聯（lián）結作用，即控製機床輔助裝置的（de）各種交流電動機、液壓係（xì）統電磁閥或電磁離合器等，主要（yào）起到擴展接點散和擴大觸點（diǎn）容量等作用。

另外，它也與（yǔ）機床操作台的有（yǒu）關（guān）手控按鈕連接。強電控製櫃由各種（zhǒng）中間繼電器、接觸器（qì）、變壓器、電源開關、接（jiē）線端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的（de）普通機床電氣類（lèi）似，但為了提高對弱電控製（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（qì）等電（diàn）磁（cí）感應器件（jiàn）均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要（yào）求用屏蔽電纜連接。

七、輔（fǔ）助裝置

它主要（yào）包括ATC刀自（zì）動交換機構、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、過載與限位保護功能等部（bù）分。機床加工功能與興（xìng）型不同，所包含的部分也不（bú）同（tóng）。輔助裝置是保（bǎo）證充分發揮數控機（jī）床功能所必需的配（pèi）套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）壓（yā）裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作（zuò）台和數控分度頭，防護，照（zhào）明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械（xiè）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、進給傳動機構、工（gōng）作（zuò）台、床身以及立柱等部分組成（chéng），但數控機床的整體布局、外（wài）觀造型、傳（chuán）動機構、刀係統及操作機構等（děng）方麵（miàn）都發生了很大的變化。這種變（biàn）化的目的是為了滿（mǎn）足（zú）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的主體。它包括床身、底座、立柱（zhù）、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進（jìn）給機構、刀架及自動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（shù）控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完成（chéng）各種切削加（jiā）工的機械部分。與傳統的機（jī）床相比（bǐ），數（shù）控機床（chuáng）主體具有如下結構特點：

1、采用（yòng）具有（yǒu）高剛度、高抗（kàng）震性及較小熱變形的機床新結構。通常用（yòng）提高結構係統的靜剛度、增（zēng）加阻尼、調整結構件（jiàn）質量和固有（yǒu）頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應（yīng）數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機（jī）床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位（wèi）移補償等措施，可減少熱變形對機床（chuáng）主機的（de）影響。

2、廣泛采用高性能的（de）主軸伺（sì）服驅動和進給伺（sì）服驅動裝置，使數控機床的（de）傳動鏈縮短（duǎn），簡化了（le）機床（chuáng）機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部（bù）件，如滾珠絲杠螺母副、塑料（liào）滑動導（dǎo）軌、直線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌等（děng）。