​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（luó）輯地處理具（jù）有控製（zhì）編碼或其他符號指令（lìng）規定的程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化的數字表示（shì），通過信息載體輸入數（shù）控裝置。經運（yùn）算處理（lǐ）由數控（kòng）裝置發（fā）出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的動作（zuò），按圖紙要求的形狀和尺寸，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（de）零件加工問題（tí），是一種柔性的、高效能的自動化機（jī）床，代表（biǎo）了現代機床控製技（jì）術的發展方向（xiàng），是一種典型的機電一體化產品（pǐn）。

數控機床一般由數控係統、包含伺服電動機（jī）和檢（jiǎn）測反（fǎn）饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上（shàng）虛線部分即可表示數控加（jiā）工的基本（běn）工作過程。對具體備（bèi）類不同功能的數控機床（chuáng），其組成部分（fèn）略有不同。

一、數控（kòng）係統

它是機床實現自動加工的核（hé）心。主要（yào）有操作係統、主控製（zhì）係統、可編程控（kòng）製器、各類輸出接口等組成。其中操（cāo）作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯（xiǎn）示器有數碼管、CRT、液晶（jīng）等多種形式。主控製（zhì）係（xì）統與計算（suàn）機主板有所類（lèi）同，主要由CPU、存儲（chǔ）器、控製器等部分組（zǔ）成。數（shù）控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速（sù）度等機械量，以及溫度、壓力（lì）、流量等物理量。

其控製方式又可分為數（shù）據運算處理控製和（hé）時序邏輯控製（zhì）兩大（dà）類，其中主（zhǔ）控製器內（nèi）的插補（bǔ）運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等（děng）信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過（guò）與各（gè）坐標伺服（fú）係統的位置、速度（dù）反饋信號比較，從（cóng）而控製機（jī）床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要（yào）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（chuáng）各（gè）個部件有條不紊地按序工作（zuò）。

二（èr）、伺服係統

它是（shì）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（zhì）等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則（zé）是伺服電動機的動力源。數控係統發（fā）生的（de）指令信號與位置檢（jiǎn）測反饋信號比較後作為位移指（zhǐ）令，再經驅動控（kòng）製係統功串放大後，驅動電（diàn）動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運（yùn）動。

伺服係統是數（shù）控機床的（de）重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服（fú）控製和主軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數（shù）控裝置的指令（lìng）信息（xī），經功率放大、整形（xíng）處理（lǐ）後，轉換成機床執行部件的直（zhí）線位移（yí）或（huò）角位移運動。由於伺服係統是（shì）數控機床的最後環節，其性能將直接影響數控機（jī）床的精度和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速（sù）反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置（zhì）發出的數字指令信號（hào），並能忠實地執（zhí）行（háng）來自數控裝置的指令，提高係統的動態（tài）跟隨特性和靜態跟蹤精度。

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

測量元（yuán）件將數控（kòng）機床各坐標軸的實際位移值檢測（cè）出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝（zhuāng）置中，數控裝置對反饋回來的實際位（wèi）移值與指令值進行比較，並（bìng）向伺服係統輸出達到設定（dìng）值（zhí）所需的位移量指令。

三、加工（gōng）程序載體

數控（kòng）機（jī）床工作時，不需要工人（rén）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（dāo）具和工件的相對（duì）運動軌跡、工藝參數（shù）（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（chǔ）在一種程序載（zǎi）體上，如（rú）穿孔紙（zhǐ）帶、盒式磁帶（dài）、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（sì）、數控裝置

數控裝置（zhì）是數控機床（chuáng）的核（hé）心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置（zhì）一般（bān）使用多個微處理器，以程序（xù）化的軟（ruǎn）件形（xíng）式實現數控功能，因此（cǐ）又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部（bù）件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統（tǒng）程序進行合（hé）理地組織，使整（zhěng）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（kòng）裝置，根據程序載體的（de）不（bú）同，相應有不同的輸入裝（zhuāng）置。主（zhǔ）要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係（xì）統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電閱讀機的紙（zhǐ）帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電（diàn）閱讀機讀入零件程序，直接控製機（jī）床運動，也（yě）可以將紙帶內容讀入（rù）存儲器，用存儲器（qì）中儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方（fāng）式。操作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（duǎn）的程序。

在控製裝（zhuāng）置編輯（jí）狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件（jiàn）輸入加工程序，並存（cún）入控製裝置的存儲器（qì）中（zhōng），這（zhè）種輸入方法可重複使用程序。一般手工編程均采用這種（zhǒng）方法。

在具有會話編程功能的（de）數控裝置上，可（kě）按照顯（xiǎn）示器上提示的問題，選擇不（bú）同的菜單，用人機對話的方法，輸入有（yǒu）關的尺寸數字，就可自動生成（chéng）加工（gōng）程序。

（3）采（cǎi）用DNC直接數控輸入（rù）方式（shì）。把零件程序保存在上級計（jì）算機中，CNC係統一邊加工一（yī）邊（biān）接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采（cǎi）用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工（gōng）信（xìn）息傳給CNC單元（yuán），編譯成計算機能識別（bié）的信息，由信息處（chù）理部分按照控（kòng）製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，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（de）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），數據處理的目的是完成插補運算（suàn）前的準備工作。數據處理程（chéng）序還包括刀具半徑補償、速（sù）度計算（suàn）及輔（fǔ）助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根（gēn）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（xì）統，經過功率放大，驅動（dòng）伺服係統，從而控（kòng）製機床按（àn）規定要（yào）求運動。

五、主傳動（dòng）係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件（jiàn）之一（yī）。一般分為齒輪有級變速（sù）和電（diàn）氣無級調速（sù）兩種類型，較高檔的數（shù）控（kòng）機床都要求實現無級調速來滿足各種加工工藝（yì）的要求，它（tā）主要由（yóu）主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機構（gòu）等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來（lái）安（ān）裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了（le）提供數控、伺服等類弱電控製（zhì）係統的輸入電源（yuán），以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外（wài），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（zhī）間起（qǐ）橋梁聯結作用，即控製機床輔（fǔ）助裝（zhuāng）置的各種（zhǒng）交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點散和（hé）擴大（dà）觸點容量（liàng）等（děng）作（zuò）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（zhōng）間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成（chéng）。它與一（yī）般的普通機床電氣類似，但為（wéi）了提高對弱（ruò）電（diàn）控製（zhì）係統的抗幹擾性，要求各類頻繁（fán）啟動或切換的電動機、接觸（chù）器等電磁感（gǎn）應器件均必須並接RC阻容（róng）吸收器，對各（gè）種檢測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（dāo）自動交換機構（gòu）、APC工件自（zì）動變換機（jī）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）限位保護功能等部分。機床加工功（gōng）能與興型不（bú）同，所包含的（de）部分（fèn）也不同。輔助裝置是保（bǎo）證充分發揮數（shù）控機（jī）床功能所（suǒ）必需的配套裝（zhuāng）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（zhào）明等（děng）各種輔助裝置。

八、機床本（běn）體

它（tā）指的是數控機床機械結構實體（tǐ）。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主（zhǔ）傳動（dòng）機構（gòu）、進給（gěi）傳動機構、工作台、床身（shēn）以及立柱等部（bù）分組成，但數控機（jī）床的（de）整體布局、外觀造型、傳動機構（gòu）、刀係統及操作機構（gòu）等方麵（miàn）都發生了很大的變化。這種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、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、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產（chǎn）品，它是在（zài）數控機床上（shàng）自動地完成各種（zhǒng）切削加工的機械部分。與傳統的機床相（xiàng）比，數控（kòng）機床主體具有如下（xià）結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較（jiào）小熱變形的機床新結構（gòu）。通常用（yòng）提高結構係統的靜剛度（dù）、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來（lái）提高機床主機的（de）剛度和抗震（zhèn）性，使機床主體能適應數控機床連（lián）續自動地進行切（qiē）削加工的需要。采取（qǔ）改善（shàn）機（jī）床結構（gòu）布（bù）局、減少發熱、控製溫升（shēng）及采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（dòng）和進給伺服驅動裝（zhuāng）置，使數（shù）控機床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統（tǒng）的結（jié）構（gòu）。

3、采用高傳（chuán）動效（xiào）率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母（mǔ）副、塑（sù）料（liào）滑動（dòng）導軌、直線滾動導軌、靜（jìng）壓導軌等。