數控機床（chuáng）的基本（běn）組（zǔ）成及工作原理你都了解嗎

數控機床（chuáng）是數字控製機（jī）床的（de）簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統（tǒng）能夠邏輯地處理具有（yǒu）控製編（biān）碼或其他（tā）符號（hào）指令規定的程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化的（de）數字表示（shì），通過信息載體輸入數控裝置。經運（yùn）算處理由數控裝置發出（chū）各種控製信號，控製機床（chuáng）的動作，按圖紙要求（qiú）的形狀和尺寸，自動（dòng）地將零件加工出（chū）來。鈦數控機床較好地（dì）解決了複雜、精密、小批量、多品種（zhǒng）的零件加工問（wèn）題，是一（yī）種柔性的、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。

數控機床一般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統（tǒng）、強（qiáng）電控（kòng）製櫃、機床本（běn）體（tǐ）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（néng）的數控機床（chuáng），其組成部分略有不同。

一、數（shù）控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主（zhǔ）控製係統（tǒng）、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統（tǒng）由顯（xiǎn）示器和（hé）操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形（xíng）式。主控製係統與計算機主（zhǔ）板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等（děng）部分（fèn）組成。數（shù）控（kòng）係統所（suǒ）控製的是（shì）一般對象的位置、角度、速度等（děng）機械量，以及溫度（dù）、壓力、流量等物理量。

其（qí）控製方式又可分（fèn）為數據運算處（chù）理控製和時序邏輯控（kòng）製兩大（dà）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，通過譯碼、編譯等信息處（chù）理後，進（jìn）行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的（de）位置、速度反饋信號比較，從而控製（zhì）機床各個坐標（biāo）軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編（biān）程式控製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的（de）各（gè）個動（dòng）作要求進行協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從而控製機床各（gè）個部件有條不紊地按序（xù）工作。

二、伺服係統

它是數控係（xì）統與機床本體之間的（de）電（diàn）傳動聯係（xì）環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統（tǒng）及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是（shì）係統的執行元件，驅動控（kòng）製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令（lìng）信號與位置檢測反饋（kuì）信號比較後作為位（wèi）移指令（lìng），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成部分，用於實現數控（kòng）機床的進給伺服控製和主軸（zhóu）伺服控製。伺服（fú）係統的（de）作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理（lǐ）後，轉換（huàn）成機床執行部件的直（zhí）線位移或角位移運動（dòng）。由於伺服係統是數控機床的最後環節，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，對數控機床的伺服驅動裝置，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，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高（gāo）係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度（dù）。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝（zhuāng）置由主軸驅（qū）動單元（yuán）、進（jìn）給驅動單元和（hé）主軸伺（sì）服電動（dòng）機、進給伺服電動機（jī）組成（chéng）。步進電動機、直流伺服電動機和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（jī）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裝置中，數（shù）控裝置（zhì）對反饋回來（lái）的實際位移（yí）值與指（zhǐ）令值進行比較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量（liàng）指令。

三、加工程序（xù）載（zǎi）體

數控（kòng）機床工作時，不需要工人（rén）直接去操作（zuò）機（jī）床，要對數（shù）控機床進行控製，必須（xū）編製加工程序。零件（jiàn）加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工（gōng）藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件（jiàn）加工程序用一定的格式（shì）和代碼（mǎ），存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟（ruǎn）磁（cí）盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單（dān）元。

四、數控裝置

數（shù）控裝置（zhì）是數控機床的核心。現代數（shù）控裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式（shì）實現數控功（gōng）能，因此又（yòu）稱（chēng）軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種（zhǒng）位置控製係統，它是根（gēn）據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件（jiàn）。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分（fèn）構成。而所有這些工作（zuò）都由計算機（jī）的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝（zhuāng）置：將數控指令輸入給數控（kòng）裝置（zhì），根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤（pán）輸入（rù）、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接（jiē）通信方式輸入和連接上級計算（suàn）機的DNC（直（zhí）接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的紙（zhǐ）帶輸入形（xíng）式。

（1）紙帶輸入（rù）方式。可用紙帶光電（diàn）閱讀機讀入零（líng）件程序，直接控製機（jī）床運動，也可以將紙帶內容（róng）讀入（rù）存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存（cún）的零件程序控製機（jī）床運動（dòng）。

（2）MDI手動數據輸（shū）入（rù）方式。操作者可利（lì）用操（cāo）作麵板上的鍵盤（pán）輸入加工程序的指令，它適用於比較短的程序。

在（zài）控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可（kě）重複使用程序。一般手工編程均采（cǎi）用這種（zhǒng）方法。

在具有會話編程功能的數控（kòng）裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇（zé）不同的菜單，用人機（jī）對話的（de）方法，輸（shū）入有關的尺寸數字，就可自動生成加工（gōng）程序。

（3）采用（yòng）DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接（jiē）收（shōu）來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設（shè）計的複雜工件並（bìng）直接（jiē）生成零件程序的情況。

2、信息（xī）處理：輸入裝置（zhì）將加工信息傳給CNC單元，編譯成（chéng）計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定（dìng），逐步存儲並進行處理後（hòu），通過輸（shū）出單元發出位（wèi）置和速度指令給伺服（fú）係統和主運（yùn）動控製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他（tā）輔助加工信（xìn）息（如換刀、變速、冷卻液開關（guān）等），數據處理的目的是完成插補運算前的（de）準備工作。數據處理程（chéng）序還包括刀具半徑補償、速（sù）度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出（chū）裝置與伺服機構相聯。輸（shū）出裝置根（gēn）據控製器（qì）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，經過功率放大，驅動伺服係統，從而控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（jǔ）的主要部件之一。一般（bān）分為齒輪（lún）有級變速和電氣無級調速兩種（zhǒng）類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來（lái）滿足（zú）各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製（zhì）係統、主軸電動（dòng）機以及主（zhǔ）軸機械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種（zhǒng）電氣元（yuán）器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠（qiàn）壓等電（diàn）氣保護外，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氣執（zhí）行（háng）元器件之間（jiān）起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置（zhì）的各種交流電動機、液壓（yā）係統電磁閥或電磁離合器（qì）等，主要起（qǐ）到擴展接點散和擴大觸點容量等作用。

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（jiē）線端子和各類電氣保護元器（qì）件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係（xì）統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機（jī）、接（jiē）觸器等電磁感應器（qì）件均必須並接RC阻容吸（xī）收器，對各種檢測信（xìn）號的輸入均要求用屏（píng）蔽電纜連接。

七、輔（fǔ）助（zhù）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（fàng）鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤（rùn）滑裝置（zhì）、過載與限位保護功能等（děng）部分。機床加工功（gōng）能（néng）與興型不同，所包（bāo）含的部分也（yě）不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所（suǒ）必需的配套裝置，常用（yòng）的輔（fǔ）助裝置包（bāo）括：氣動、液壓裝置，排屑（xiè）裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置（zhì）。

八、機床本（běn）體

它指的是數控機床機械結構實（shí）體（tǐ）。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機（jī）構、進給傳動機（jī）構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數（shù）控機床的整體（tǐ）布局（jú）、外觀造（zào）型、傳動機構、刀係統及（jí）操作機構等方麵都（dōu）發生了很大的變化（huà）。這種變化的目的是為（wéi）了滿足（zú）數控技術的要求（qiú）和（hé）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（jìn）給機構、刀（dāo）架及（jí）自動換刀裝置等機械部件。鈦（tài）浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床（chuáng）加工、刀柄刀（dāo）杆、夾頭接杆（gǎn）為（wéi）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（xuē）加工的機械部分。與傳統的機（jī）床相比，數控機床主體具有（yǒu）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（zēng）加阻尼、調整結構件質量和固有頻率（lǜ）等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機（jī）床主體能適應數控（kòng）機（jī）床連續自動地進（jìn）行切削加工的需要。采取（qǔ）改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升（shēng）及（jí）采用（yòng）熱位移補償等措施，可（kě）減少熱（rè）變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用（yòng）高性能的主軸伺服驅（qū）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（tǒng）的（de）結構。

3、采用高傳動效率、高（gāo）精度、無（wú）間隙的傳動（dòng）裝（zhuāng）置和運動（dòng）部（bù）件（jiàn），如滾珠絲杠（gàng）螺母副（fù）、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。