​數控機（jī）床的基本組成及工作原理你（nǐ）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（kòng）製係統的自動化機床。該控製係統能（néng）夠邏輯地處理具（jù）有控製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程（chéng）序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息（xī）載體輸入數控裝置。經運（yùn）算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作（zuò），按圖紙（zhǐ）要求的形狀（zhuàng）和尺寸，自動地將零件（jiàn）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（zhǒng）柔性的、高效能的自動化機床，代表了現（xiàn）代機床控製技術的發展方向，是一（yī）種典型的機電一體化產品。

數控（kòng）機床一般由數控（kòng）係統、包含伺（sì）服電動機和檢測反（fǎn）饋裝（zhuāng）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。加上虛線部分即可表示數（shù）控加工的基本工（gōng）作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組（zǔ）成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自（zì）動加工的（de）核心。主要有操（cāo）作係統、主控製係統（tǒng）、可編程控製器、各類輸（shū）出接（jiē）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（shù）碼管、CRT、液晶等多種形式。主（zhǔ）控製（zhì）係統與計算機主板有所類同，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（xiè）量，以及溫度、壓力、流量等（děng）物理量。

其控製方式（shì）又可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主（zhǔ）控製器內（nèi）的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編（biān）譯等信息處理後，進行相（xiàng）應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位（wèi）置、速（sù）度反（fǎn）饋信號比較，從而控製機床各個（gè）坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可（kě）編（biān）程式控製器PLC來完成，它（tā）根據機床加工過程中的（de）各個動作要求（qiú）進行協調，按各檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序工（gōng）作。

二、伺服係統

它是（shì）數控係統與機床本體之間的電傳（chuán）動聯係環節。主要由（yóu）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。數控係統（tǒng）發生的指令信（xìn）號與位置檢測反饋信號比較後作為位移（yí）指令，再經驅動控（kòng）製係統（tǒng）功串（chuàn）放大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工（gōng）作台或刀架運動。

伺服（fú）係（xì）統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進（jìn）給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信（xìn）息，經功率（lǜ）放大、整形處理後，轉換（huàn）成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位（wèi）移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性（xìng）能將直（zhí）接影響數控機床的精度（dù）和速度等技（jì）術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置（zhì），要求具有良好的快速反應性能，準（zhǔn）確而靈敏地跟蹤數控裝置（zhì）發出的數字指令（lìng）信號，並能忠實地執行來自數（shù）控裝置的指令，提高係統（tǒng）的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

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

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控（kòng）裝（zhuāng）置中，數控裝置對反饋回來的實際位移（yí）值與指令值進行比較（jiào），並向伺服係統輸出達到設定（dìng）值所需的（de）位移（yí）量指令。

三、加工（gōng）程序載體

數控機床工作（zuò）時，不需（xū）要工（gōng）人直接去操（cāo）作機（jī）床（chuáng），要（yào）對數（shù）控機床進行控製，必（bì）須編製加工程序。零件加工程序中，包括機（jī）床上（shàng）刀具和工件的相對運動（dòng）軌跡、工藝參數（shù）（進給量主（zhǔ）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代碼，存儲在一（yī）種程（chéng）序載體（tǐ）上，如（rú）穿孔（kǒng）紙（zhǐ）帶（dài）、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床（chuáng）的輸（shū）入裝置，將程序信息輸（shū）入到CNC單元。

四、數控裝置（zhì）

數控裝置是數控機床的（de）核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序（xù）化的軟（ruǎn）件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位（wèi）置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌（guǐ）跡，然後輸（shū）出到執行部件加（jiā）工（gōng）出所需要的（de）零件。因此，數控裝置主要由（yóu）輸入、處理和輸出（chū）三個基本部分構成。而所有這（zhè）些工作都由計算機的（de）係統程序進行合理地組織，使整個（gè）係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令輸入給數（shù）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、磁盤輸入（rù）、CAD/CAM係統直接通信方（fāng）式（shì）輸入和連接（jiē）上級計算機的DNC（直接數控）輸（shū）入，現仍有不少係統還（hái）保（bǎo）留有光電閱讀機的紙帶輸入形（xíng）式。

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

（2）MDI手（shǒu）動數據輸（shū）入方（fāng）式。操作者可利用操作麵板上的鍵（jiàn）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（zhuàng）態（EDIT）下（xià），用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器（qì）中，這種輸入（rù）方法可重複使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有（yǒu）會話編程（chéng）功能的數控（kòng）裝置上，可按照顯示器（qì）上提示的問題，選擇不（bú）同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸（cùn）數字，就可自動生成（chéng）加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算（suàn）機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方（fāng）式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直（zhí）接生（shēng）成零件程序的情況（kuàng）。

2、信息處理：輸入裝（zhuāng）置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能（néng）識別的信息（xī），由信息（xī）處理部分（fèn）按照控製程序的規定，逐步存儲並（bìng）進行處理後（hòu），通過輸出單元（yuán）發出位置和（hé）速度指令給伺服係統和主運動控製部分（fèn）。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓（kuò）信息（起點、終（zhōng）點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速（sù）、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。數據處理程序還（hái）包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功（gōng）能的（de）處理等。

3、輸（shū）出裝置：輸出裝置與（yǔ）伺服（fú）機（jī）構相聯。輸出（chū）裝置根據控製器的命令（lìng）接受運算（suàn）器的輸出（chū）脈衝，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而（ér）控（kòng）製機床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部（bù）件之（zhī）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（chuáng）都要求實現（xiàn）無級調速（sù）來滿足（zú）各種（zhǒng）加工（gōng）工藝（yì）的要求，它主（zhǔ）要由主軸驅動（dòng）控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機構等組成。

六、強（qiáng）電控製櫃（guì）

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣（qì）元器件，除了提（tí）供數（shù）控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及（jí）各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編（biān）程控製（zhì）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梁聯（lián）結作用，即控製機（jī）床輔助裝置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電（diàn）磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量等（děng）作用。

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間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子（zǐ）和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通（tōng）機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係（xì）統的（de）抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必（bì）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（diàn）纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括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、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置（zhì）、過（guò）載與限位保護功能等部分。機床加工（gōng）功能（néng）與興型不同，所（suǒ）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所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓（yā）裝置，排屑裝置（zhì），冷卻、潤滑（huá）裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床（chuáng）機（jī）械結構實體（tǐ）。它於傳（chuán）統的普（pǔ）通機床相比較，同樣由（yóu）主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，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（fāng）麵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（shù）的要求和充（chōng）分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的主體（tǐ）。它包括床身、底（dǐ）座、立柱、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（děng）機械部件。鈦（tài）浩機械（xiè）是以回轉頂尖、絲杠、軸加（jiā）工、數控車床加工、刀柄刀（dāo）杆（gǎn）、夾頭（tóu）接杆為公司的主打產品，它（tā）是在數控機床上自動地完成各種切削加工的（de）機（jī）械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下（xià）結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變（biàn）形的機床新（xīn）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頻率等方（fāng）法來提高機床主機的剛度和抗震性，使（shǐ）機床主體能適應數控機床連（lián）續自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、控製（zhì）溫（wēn）升及采用熱位移補償等（děng）措施，可減少熱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，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結（jié）構（gòu）。

3、采用高傳動效率、高（gāo）精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠（zhū）絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌（guǐ）等。