​數控機床的基本組成及工作原（yuán）理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統（tǒng）的（de）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他符號指令（lìng）規定的程序，並（bìng）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。經運（yùn）算處理由數控裝置發（fā）出各種控製信（xìn）號（hào），控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動（dòng）地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品（pǐn）種的零件加工問（wèn）題，是一種柔性的、高效能的自（zì）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（huà）產品。

數控機床一般由數（shù）控係統、包含伺服電動機和檢（jiǎn）測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加（jiā）上虛線部分即可表示數控加工的基本工作（zuò）過程。對具體（tǐ）備類不同功能的數（shù）控機床，其組成部分略有（yǒu）不同。

一、數控係統

它是（shì）機床（chuáng）實現自動加工的（de）核（hé）心。主要有操作係統、主控製（zhì）係統（tǒng）、可編程控製器、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，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主（zhǔ）控製係統與計算機主板（bǎn）有所類（lèi）同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流（liú）量等物理量。

其控製方式又（yòu）可分（fèn）為（wéi）數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類（lèi），其中主控製器內的插（chā）補運算模塊就是根據所讀入的零件程序（xù），通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸（pǔ）運算，並（bìng）通過與（yǔ）各坐標伺服係（xì）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（ér）時序邏（luó）輯控製通常（cháng）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（pàn）別，從（cóng）而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與（yǔ）機床本體（tǐ）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（kuì）裝置等組成。伺服電動機是係（xì）統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指（zhǐ）令信號與位（wèi）置檢測反饋信號比（bǐ）較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動（dòng）電動機運轉，從而通過機械（xiè）傳動裝置拖動工作台（tái）或刀架運動。

伺服係統是數（shù）控機床的重要組成部分（fèn），用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺（sì）服係統的作用是把接受來（lái）自數（shù）控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執（zhí）行部件的（de）直線位移或角位移運動。由於（yú）伺服係統是數控機床的最後環節，其性能將直接影響數（shù）控機床的精度和速度等技術指（zhǐ）標，因此，對數控機床（chuáng）的伺服（fú）驅動裝置，要求具有良好的快速反應性（xìng）能，準（zhǔn）確而（ér）靈（líng）敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信（xìn）號，並能忠實地執行來自數控裝置（zhì）的指令（lìng），提高係統的（de）動態跟（gēn）隨特性和（hé）靜（jìng）態（tài）跟蹤精度。

伺服係統包括（kuò）驅動裝置和執行機構兩大（dà）部分。驅動（dòng）裝置由主軸驅動單元、進（jìn）給驅動單（dān）元和（hé）主軸伺服電動機、進給伺服（fú）電動（dòng）機（jī）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（cè）量元件將數控機（jī）床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係（xì）統輸入到機床的數控裝置中，數控裝（zhuāng）置對反饋回來的實際位移值與指令值進（jìn）行比（bǐ）較，並（bìng）向伺服係統輸（shū）出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進（jìn）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）具和工件的相對運（yùn）動軌（guǐ）跡、工藝（yì）參數（進給量主軸轉速等）和輔助運（yùn）動等。將（jiāng）零件（jiàn）加工程（chéng）序用一定（dìng）的格式和（hé）代碼，存儲（chǔ）在（zài）一種程序載體上，如穿孔紙帶（dài）、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程（chéng）序（xù）信息輸入（rù）到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。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，以程序化的軟件形式實現數控功（gōng）能，因此又（yòu）稱軟件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一種位置（zhì）控製係統，它是（shì）根（gēn）據輸入數據插補出（chū）理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸（shū）入（rù）、處理和輸（shū）出三個基本部分構成。而所（suǒ）有這些工作都由計算機的係統程序進行合理地組織（zhī），使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指（zhǐ）令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同（tóng），相應有不同的輸入裝置。主（zhǔ）要有鍵盤輸入、磁盤輸入（rù）、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留有光電閱讀機（jī）的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸（shū）入方式。可用紙（zhǐ）帶光電閱（yuè）讀機讀（dú）入零件程序，直接控製機（jī）床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的（de）零件程序控製機床運動。

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

在（zài）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（zhuāng）置的存儲器中，這種輸入方法可重複使用程序。一般手工（gōng）編程均采用這種方（fāng）法。

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

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存（cún）在上級計（jì）算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機（jī）的後續（xù）程序段（duàn）。DNC方式（shì）多用於（yú）采用（yòng）CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接（jiē）生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工（gōng）信息（xī）傳給CNC單元，編譯成計（jì）算機（jī）能識別的信息，由信息處理部（bù）分按照控製（zhì）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（sù）度指令給伺服係統和主（zhǔ）運（yùn）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（biàn）速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準（zhǔn）備工作。數據處理程序還包括刀具（jù）半徑（jìng）補償、速度計算及輔助功（gōng）能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出（chū）裝置與伺服機構（gòu）相聯。輸（shū）出裝置根據控製器的命令接受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經過（guò）功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床按規定要（yào）求運動（dòng）。

五、主傳動係（xì）統（tǒng）

它是機床切削（xuē）加工時傳遞轉矩的主（zhǔ）要部件之一。一般分為齒輪（lún）有級變速和電氣（qì）無級調速兩種類型，較高檔的數控機床（chuáng）都要求實現無級調（diào）速來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機（jī）構等組成。

六（liù）、強電控製櫃

它主要用（yòng）來安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等（děng）類弱電控製係統的輸入（rù）電源，以及各種短路、過載、欠（qiàn）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（diàn）氣執行元器件之間起橋梁（liáng）聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動（dòng）機、液壓係統電磁閥（fá）或電（diàn）磁離合器等，主要（yào）起（qǐ）到擴展接點散和擴大觸點（diǎn）容量等作用。

另（lìng）外，它也與機床操作台的有關手（shǒu）控按鈕（niǔ）連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電（diàn）源開關、接線端子和各類電氣保（bǎo）護元器件等構成。它與一般的普通機床電（diàn）氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換（huàn）的電動機、接觸器等電磁感應器（qì）件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔（fǔ）助裝置

它主要包括ATC刀自動交（jiāo）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（rùn）滑裝置、過載與限位保護功能等（děng）部分。機床加工功能與興型不同，所包含的（de）部分也不（bú）同。輔（fǔ）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（zuò）台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

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（pǔ）通機床相比較，同樣由主傳動（dòng）機構、進給傳動機構、工作台、床（chuáng）身以及（jí）立柱等部分組成，但數控機（jī）床（chuáng）的整體布局、外觀造型、傳動機構（gòu）、刀（dāo）係統及操作機構等方麵都發生了很大（dà）的變化。這（zhè）種變（biàn）化的目的是為了滿足數控技術的（de）要求和充分發（fā）揮數控機床的特點。

機床主機是數控（kòng）機床的主體。它包括床身、底座（zuò）、立柱、橫梁、滑座、工作台（tái）、主軸（zhóu）箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件（jiàn）。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆（gǎn）為公司的主（zhǔ）打產品，它是在數控機（jī）床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的（de）機床相比，數控機（jī）床（chuáng）主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小（xiǎo）熱變（biàn）形的機床新結構。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（yǒu）頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續（xù）自動地進行切削加工（gōng）的需要。采取改善（shàn）機床結構布局、減少發熱（rè）、控製溫升（shēng）及采用熱位移補償等措施，可減（jiǎn）少熱（rè）變形對機（jī）床主（zhǔ）機（jī）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置（zhì），使數控機（jī）床的傳動鏈縮（suō）短，簡化了（le）機床機械傳動係統（tǒng）的結構。

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