數控機床（chuáng）的基本組成及工作原理你都了解嗎（ma）

數控機床是數字控製機床的（de）簡稱，是一（yī）種裝有程序控（kòng）製係統的自動（dòng）化機（jī）床。該控製係統能夠（gòu）邏（luó）輯地處理具有控製編碼或其他符號（hào）指令規定（dìng）的程序，並將其譯碼，用代碼化（huà）的數字表示（shì），通過信息載體輸入（rù）數控（kòng）裝置。經運（yùn）算處理由數控裝置發出各種（zhǒng）控（kòng）製信號，控製（zhì）機床的（de）動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複（fù）雜、精密、小批量、多品種的零件加工（gōng）問（wèn）題，是一種（zhǒng）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，是一種典型的機電一體化產品。

數控機（jī）床一般由（yóu）數控係統、包含伺服電動（dòng）機和檢測反饋裝置的伺服（fú）係統（tǒng）、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，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它（tā）是（shì）機床實現自動加工的核（hé）心。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸（shū）出接口等組成。其中操作係統由顯示器（qì）和操縱鍵（jiàn）盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶（jīng）等（děng）多種形式。主控製係統與計算機主板有所（suǒ）類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數（shù）控係統所控製的是一般對（duì）象（xiàng）的位置、角度、速（sù）度等機械（xiè）量，以及溫度、壓力、流量（liàng）等物理量。

其控製方式又可分（fèn）為數據運算處理控製（zhì）和時序邏輯控製（zhì）兩大類，其中（zhōng）主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處（chù）理後，進行相應的刀軌跡（jì）插樸運（yùn）算，並通過與各坐（zuò）標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可（kě）編程式控製器PLC來完（wán）成，它根（gēn）據機床加（jiā）工過程中的各個動作要求進行（háng）協調，按各檢測信號（hào）進行邏輯判別（bié），從而控製機床各個部件（jiàn）有條不紊地（dì）按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本（běn）體之間的電傳（chuán）動（dòng）聯係環節。主要由伺（sì）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（fú）電（diàn）動機是係統的（de）執（zhí）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（zhǐ）令信號與位置檢測反饋信號比較（jiào）後作為位移指令（lìng），再經驅動控製係統功串放（fàng）大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動（dòng）裝置拖動（dòng）工作台或刀架運動。

伺服係統是（shì）數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的（de）進給伺服控製和主軸伺服（fú）控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功（gōng）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（fú）係統是數控機床的最後環節，其性能（néng）將直（zhí）接影響數控機床的精度和速度等技（jì）術指標，因此，對數控機床的（de）伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實（shí）地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動（dòng）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（liǎng）大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅（qū）動單元和主軸伺服電（diàn）動機（jī）、進給伺（sì）服電動機組成（chéng）。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電（diàn）動機是（shì）常用（yòng）的（de）驅（qū）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（jiào），並向伺服係（xì）統輸出達到設定值所需的位移（yí）量指令。

三、加工程序載體

數控（kòng）機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數（shù）控機床進行（háng）控製（zhì），必須編製加工（gōng）程序。零（líng）件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相（xiàng）對運動軌（guǐ）跡、工藝參數（進給量主軸轉（zhuǎn）速等（děng））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（zài）一種程（chéng）序載體上，如穿孔紙帶、盒（hé）式磁帶、軟磁盤等，通（tōng）過數控機（jī）床的輸入裝置，將程序信息（xī）輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機（jī）床的（de）核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使（shǐ）用多個微處理器，以程序化的軟件（jiàn）形式實現數控功能（néng），因（yīn）此又稱軟（ruǎn）件數控（Software NC）。CNC係（xì）統是一種（zhǒng）位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件（jiàn）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（yóu）計算機的係統程序進行合（hé）理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入（rù）裝（zhuāng）置：將數控（kòng）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（zhuāng）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帶（dài）輸入形式。

（1）紙（zhǐ）帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控（kòng）製機床運動，也可以將（jiāng）紙帶內容讀入存儲器，用（yòng）存儲器中儲存的零件程序（xù）控（kòng）製機床運動。

（2）MDI手（shǒu）動數（shù）據輸入方式。操作者可利用操作麵板上的鍵盤輸入（rù）加工程序的指令，它適用於（yú）比較短的程序。

在控製裝置編輯狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重（chóng）複使用（yòng）程（chéng）序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功（gōng）能的數（shù）控裝置上，可按照（zhào）顯示（shì）器上提示的問（wèn）題，選擇不（bú）同的菜單，用人（rén）機對話的方法，輸入有關的尺寸（cùn）數字，就可自動（dòng）生成加工程（chéng）序。

（3）采（cǎi）用DNC直接數控輸入方式。把零件程（chéng）序保（bǎo）存在（zài）上級計算機（jī）中，CNC係統一（yī）邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段（duàn）。DNC方式多用於（yú）采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並（bìng）直接生成（chéng）零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置（zhì）將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的（de）信息，由信息處（chù）理部分按（àn）照控製程序（xù）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（bù）分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起（qǐ）點、終點、直線、圓弧等）、加（jiā）工速度及其他輔助加工信息（如換（huàn）刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處（chù）理程序還包括刀具（jù）半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸（shū）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，並把它送到各（gè）坐標的（de）伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從（cóng）而控（kòng）製（zhì）機（jī）床按規定要求運動。

五、主傳動係統

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

六、強電控製櫃

它主（zhǔ）要用來安（ān）裝機（jī）床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服（fú）等類弱電控製係（xì）統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程控製器（qì）PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元器（qì）件之（zhī）間（jiān）起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交（jiāo）流電動機、液壓係統電磁閥或電磁（cí）離合器等，主要起到擴展（zhǎn）接點散和擴大觸點容量等作用。

另外（wài），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間繼電器、接觸器、變壓器、電源開（kāi）關、接線端（duān）子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般（bān）的（de）普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統（tǒng）的抗幹擾性，要求各類頻繁啟（qǐ）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，對各種檢測信號的（de）輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它（tā）主要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構（gòu）、回（huí）轉工作台、液壓控製係統、潤滑（huá）裝置、過載（zǎi）與限位保護功能等部分（fèn）。機床加工功能與興型不同，所包含（hán）的部（bù）分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的（de）輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻（què）、潤滑裝置，回轉工作台和（hé）數控分度頭，防護，照明等（děng）各種輔助（zhù）裝置。

八、機床本（běn）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，同樣由主傳動機構、進給傳動機構（gòu）、工作台、床身以及立柱等部分組成（chéng），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。這種變化的目的是為了滿足（zú）數控技術的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床（chuáng）主機是（shì）數（shù）控機床的主（zhǔ）體。它包括床身、底座（zuò）、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。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸（zhóu）加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公（gōng）司的主打（dǎ）產品，它是（shì）在數控機床上自動地完成各種切削加（jiā）工的機械部分。與（yǔ）傳（chuán）統的機床相比，數（shù）控機床主（zhǔ）體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛（gāng）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、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性（xìng），使機床主體能適應數控機（jī）床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床（chuáng）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（rè）變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性（xìng）能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構（gòu）。

3、采用高傳動效率、高精度、無（wú）間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副（fù）、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。