​數控機（jī）床的基本組成（chéng）及工作（zuò）原理（lǐ）你都了解嗎

數控機床是數字控製（zhì）機（jī）床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯（jí）地處理具有控製編碼或其他符號指令規定（dìng）的（de）程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置（zhì）。經運算處理由數控裝置發出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸（cùn），自動地將零件加工出來（lái）。鈦（tài）數控機床較好地解決了（le）複雜、精密、小批量、多品種的（de）零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化（huà）機床，代表了現代機床控製技術的發展方向，是一種典（diǎn）型的（de）機電一體化產品。

數控機床一般由數控係統、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（diàn）控（kòng）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（duì）具體（tǐ）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

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係統、可（kě）編（biān）程控（kòng）製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤（pán）組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形（xíng）式。主控製係（xì）統與計算機主板有所類（lèi）同，主（zhǔ）要由CPU、存儲器、控（kòng）製器等（děng）部分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速（sù）度等（děng）機械量（liàng），以及溫度（dù）、壓力、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運（yùn）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（xī）處理後，進行（háng）相應的刀軌跡插樸運算，並通過（guò）與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比（bǐ）較，從而控製機床各（gè）個坐（zuò）標軸的位移；而（ér）時序邏輯控製通常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（gè）個動作要求進（jìn）行協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從而（ér）控製（zhì）機床各個部件有條不紊地按序工（gōng）作。

二、伺服係（xì）統

它是數控（kòng）係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服電動（dòng）機、驅動控製係統及位置檢測反饋（kuì）裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統（tǒng）則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，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動。

伺服係統是數控機床的重要組（zǔ）成部分，用於實現數控機床的進給（gěi）伺（sì）服（fú）控製和主軸伺（sì）服（fú）控製。伺服係統的作用是把接（jiē）受來自數控裝置的指令信息，經功率（lǜ）放大、整形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床（chuáng）的最後環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數控（kòng）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（ér）靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行（háng）來自數控裝置的指（zhǐ）令，提高係（xì）統的動態跟（gēn）隨特性和靜態跟蹤（zōng）精度。

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

測量元件將數控機（jī）床各坐（zuò）標軸的實際位移值（zhí）檢測出來並經反（fǎn）饋係統輸入到機床的數（shù）控（kòng）裝置（zhì）中，數控裝置（zhì）對反饋回來的實（shí）際位移（yí）值（zhí）與（yǔ）指令值進行（háng）比較，並向伺（sì）服係統輸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（rén）直接去操（cāo）作機（jī）床，要對數控機床進行控製，必須（xū）編製加工程（chéng）序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件（jiàn）的（de）相對運（yùn）動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和（hé）輔助運動（dòng）等。將零（líng）件加工程序用一定的格（gé）式和代碼（mǎ），存儲在一種程序載體（tǐ）上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通（tōng）過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床（chuáng）的（de）核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式（shì），這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功（gōng）能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係（xì）統，它是根據（jù）輸入數據插補出理想的（de）運動軌跡（jì），然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數（shù）控裝置主要由（yóu）輸入、處理和輸出（chū）三個基（jī）本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行合理地組織，使（shǐ）整個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令輸入給數控裝置，根據（jù）程序載體的不（bú）同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁（cí）盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式（shì）輸入（rù）和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸（shū）入（rù），現仍有不少（shǎo）係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸（shū）入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存的零件（jiàn）程序控製機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複使用（yòng）程序。一般（bān）手工編程均采用這（zhè）種方（fāng）法。

在具（jù）有會話（huà）編程功能的數控裝置上（shàng），可按照顯示（shì）器上提示（shì）的問題，選擇不（bú）同（tóng）的（de）菜（cài）單，用人（rén）機（jī）對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就（jiù）可自動生成（chéng）加工程序。

（3）采用DNC直（zhí）接數控輸入方式（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）邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用（yòng）於采用CAD/CAM軟件設計的複雜（zá）工件並直（zhí）接生成零件程（chéng）序的情況。

2、信息（xī）處（chù）理：輸入裝置將（jiāng）加工信息傳給CNC單（dān）元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照（zhào）控製程序的規（guī）定，逐（zhú）步存儲並進行處理後，通過輸（shū）出單元（yuán）發出位置和速（sù）度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入數據（jù）包括：零件（jiàn）的輪廓信（xìn）息（xī）（起點、終點、直線、圓弧等）、加工（gōng）速度及其他輔助（zhù）加工信息（如（rú）換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目（mù）的是完成插補運算前（qián）的準備工作。數據處（chù）理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出（chū）裝（zhuāng）置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接（jiē）受運算器的輸出脈衝（chōng），並把它送到（dào）各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從（cóng）而控製機床按規定要求運動（dòng）。

五、主傳動係統

它是（shì）機床切削加工時（shí）傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級變速（sù）和（hé）電氣（qì）無級調速兩（liǎng）種類型，較高檔的數控機床都（dōu）要（yào）求實現無級調速來滿足各（gè）種加工工藝的要求，它主要由主（zhǔ）軸驅動控製（zhì）係統（tǒng）、主軸電動機以及主軸機（jī）械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣元（yuán）器件，除了提供數控、伺服等（děng）類弱（ruò）電（diàn）控（kòng）製係統的輸入電源，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PLC的輸出接口（kǒu）與機床各類輔（fǔ）助裝置的電氣執行元器件（jiàn）之間起橋梁聯結作用，即控製（zhì）機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓（yā）係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到（dào）擴展接點散和擴大觸（chù）點容量等作（zuò）用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連接。強（qiáng）電控製櫃（guì）由（yóu）各種中間（jiān）繼電器（qì）、接觸器（qì）、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保（bǎo）護元器件等構成。它與一般的（de）普（pǔ）通機床電氣類似，但為了提（tí）高對弱電控製係（xì）統的抗幹擾性，要求（qiú）各類頻繁啟動或切（qiē）換的電動機、接觸器等電磁感應（yīng）器件均必須（xū）並（bìng）接RC阻容吸收器，對（duì）各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置（zhì）

它主要包括ATC刀自動交換機（jī）構、APC工件自動變換（huàn）機構、工件夾緊放鬆機構、回（huí）轉工作台、液（yè）壓控製係統、潤滑裝置、過載（zǎi）與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含的部分也不（bú）同。輔（fǔ）助裝置是保證充分發揮數控（kòng）機床功能所必需的配套裝置，常用（yòng）的輔助裝置包括：氣（qì）動、液壓裝置，排屑（xiè）裝置，冷卻、潤（rùn）滑裝置（zhì），回轉工作台和（hé）數控分度頭，防護，照明（míng）等各種輔助裝置。

八、機床本體

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（xiàng）比較，同樣由主傳動機構、進給傳動（dòng）機構（gòu）、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外（wài）觀造型、傳動機構、刀係（xì）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的要（yào）求和充分（fèn）發揮數控機床的特點。

機床主機是數控（kòng）機床的主體。它包（bāo）括床身、底座（zuò）、立柱、橫梁、滑座、工（gōng）作台、主（zhǔ）軸箱、進給機構、刀架及（jí）自動換刀裝置等機械部（bù）件。鈦浩機械是以回轉頂（dǐng）尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀（dāo）柄刀杆（gǎn）、夾頭接杆為公司的主（zhǔ）打（dǎ）產（chǎn）品，它是在數控機床上自動地完（wán）成各種切削加工的機械部分（fèn）。與傳統的機床相比，數控（kòng）機床主體具有如下結構特點：

1、采（cǎi）用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形（xíng）的機床新結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼、調（diào）整結構件質量和固有頻率等方法（fǎ）來提高機床主機（jī）的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控（kòng）機床連續自（zì）動地進（jìn）行切削加工的需（xū）要。采取改善機床結構布局（jú）、減少發熱、控製溫（wēn）升及采用熱（rè）位移（yí）補償（cháng）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和（hé）進給伺服驅動裝置，使數控（kòng）機床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動（dòng）效率（lǜ）、高精度、無間隙的傳動（dòng）裝置（zhì）和運動部件，如滾珠絲杠（gàng）螺（luó）母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。