數控機床（chuáng）的基本組成及工作原理你都了解（jiě）嗎

數控機床是數字控製（zhì）機（jī）床的簡稱，是（shì）一種（zhǒng）裝有程序控製係統的自動化機床。該（gāi）控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他符號指令規定的程序（xù），並（bìng）將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信（xìn）息載體輸入（rù）數控裝置。經運算處理由數控（kòng）裝置發出（chū）各種控製信號，控製機床的動作（zuò），按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦（tài）數控機床較好地解（jiě）決了複雜（zá）、精（jīng）密、小批（pī）量、多品種的零件加（jiā）工問題，是一種柔性的、高效能的自動化（huà）機床，代表（biǎo）了現代機床控製技術的（de）發展方（fāng）向，是一種（zhǒng）典型的機電（diàn）一體化產品。

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

一、數控係統

它是機床實現自動加工的核（hé）心。主要有操（cāo）作係統、主控製係統、可編程控（kòng）製（zhì）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組成，顯示器（qì）有數碼管、CRT、液晶等多種（zhǒng）形式。主控（kòng）製係統與計算機主板有（yǒu）所類同，主要由（yóu）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（wèi）置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量（liàng）等物理量。

其（qí）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（de）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，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標（biāo）伺服係統的位置、速度反（fǎn）饋信號比較，從而控（kòng）製（zhì）機（jī）床各個坐標軸的位移；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個動作要求進行協調，按各檢測信號（hào）進行邏輯判別，從而控製（zhì）機床（chuáng）各個部件有條不（bú）紊地按序工作。

二、伺服係統

它（tā）是數控係統與機床本體（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裝置等（děng）組成。伺服電動機是係統（tǒng）的（de）執行元件，驅動（dòng）控製係統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（fǎn）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，驅動電動機運轉，從而通過機械傳（chuán）動裝置拖動工作台或刀架運（yùn）動（dòng）。

伺（sì）服係統是數控機床的重要（yào）組成部分，用於實現數控機床的進給伺（sì）服控製和主軸伺服控（kòng）製。伺服係統（tǒng）的作（zuò）用是把接（jiē）受（shòu）來自數控裝置的指令信息，經功率放（fàng）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的最後環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度（dù）等技（jì）術指標，因此（cǐ），對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快（kuài）速反應性能，準確而（ér）靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高（gāo）係（xì）統的動態跟隨特性（xìng）和靜態跟蹤精度（dù）。

伺服係統（tǒng）包括驅動裝（zhuāng）置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動（dòng）單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電（diàn）動（dòng）機組成。步（bù）進電動機、直流（liú）伺服電動機和交流伺服電動機是常用的（de）驅動裝置（zhì）。

測（cè）量元件（jiàn）將數控機床各坐標軸的實際位（wèi）移值檢測出來並經（jīng）反饋係統輸（shū）入到機（jī）床的數控裝置中（zhōng），數控裝置對反饋回來的（de）實（shí）際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達（dá）到設（shè）定值所需的位移量指令。

三、加工程（chéng）序載體

數（shù）控機床工作時，不需（xū）要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必（bì）須編製加工程序。零件加工程序中，包（bāo）括機床上（shàng）刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（shù）（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加（jiā）工程序用一（yī）定的（de）格式和代碼，存（cún）儲在一（yī）種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁（cí）帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入（rù）裝置，將程（chéng）序信息輸入到（dào）CNC單元。

四、數控裝（zhuāng）置

數（shù）控裝置是數（shù）控機床的核心。現代數（shù）控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種（zhǒng）CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化（huà）的軟件形式實現數控功能（néng），因此（cǐ）又稱軟件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是（shì）根（gēn）據輸入（rù）數據插補出理（lǐ）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（yóu）輸入、處理和輸出三個基（jī）本部分構成。而所有這些工作都由計算（suàn）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作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝（zhuāng）置，根據程序載體（tǐ）的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有（yǒu）鍵盤輸入（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機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電（diàn）閱（yuè）讀（dú）機的紙（zhǐ）帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光（guāng）電閱讀（dú）機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙（zhǐ）帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存（cún）的零件程序控製（zhì）機（jī）床運（yùn）動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者（zhě）可利用操（cāo）作（zuò）麵板（bǎn）上的鍵盤輸入加工程序（xù）的指令，它適用（yòng）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（zhuāng）置的存儲器中，這（zhè）種輸入方（fāng）法可重（chóng）複使用程序。一般手工編程均（jun1）采用這種方法。

在具有會（huì）話編程功能的數控裝置上，可按照（zhào）顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用（yòng）人機對話的方法，輸入有（yǒu）關的尺寸數（shù）字（zì），就可自動生成加（jiā）工程序。

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

2、信息處（chù）理：輸入裝置將（jiāng）加工信息傳給CNC單元（yuán），編譯成計（jì）算機能識別的（de）信（xìn）息，由信息處理部分按照控製程序的（de）規（guī）定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出（chū）單元發出位置和速度指（zhǐ）令給伺服係統和（hé）主運動控製部分（fèn）。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（děng））、加工速度及（jí）其他（tā）輔助加工信息（如（rú）換刀、變速、冷卻液（yè）開關等（děng）），數據處理的目（mù）的是完成插補運算前的準備（bèi）工作。數據處理程序還（hái）包括刀具半徑（jìng）補償、速度計算及輔助功能的處（chù）理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根（gēn）據控製器的命（mìng）令接受（shòu）運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐（zuò）標的伺服控製係統（tǒng），經過功率放大（dà），驅（qū）動伺服係統，從而控製機（jī）床按規定要求運（yùn）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。一般分為齒輪有級變速和（hé）電氣無級調速兩種類（lèi）型，較高檔的數控機床都要求實現無級調速來滿足各（gè）種加工工藝的要求，它主要由主軸驅（qū）動控（kòng）製係統、主軸電動機以及主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）電氣元器件，除了（le）提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸（shū）入（rù）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的輸出接口與（yǔ）機床各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機（jī）床（chuáng）輔助裝置的各種交（jiāo）流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點（diǎn）散和擴大觸點容量（liàng）等作用。

另（lìng）外，它也與機（jī）床操（cāo）作台的（de）有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸（chù）器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等（děng）構成（chéng）。它與一般的普通機（jī）床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性（xìng），要求各類頻繁啟（qǐ）動或切換（huàn）的電動機、接觸器等電磁感應器件（jiàn）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（lǎn）連接。

七、輔助（zhù）裝置

它主要包括ATC刀（dāo）自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾（jiá）緊放鬆機構、回轉工（gōng）作（zuò）台、液壓控製（zhì）係統（tǒng）、潤滑裝（zhuāng）置、過載與限位保護功能（néng）等部分。機床（chuáng）加工功能與興型不同，所包含的部分也不同。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（yòng）的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本（běn）體

它（tā）指的是數控機床機械結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等（děng）部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機（jī）構等方麵都發（fā）生（shēng）了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控技術的（de）要（yào）求和充分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控（kòng）機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫（héng）梁、滑座（zuò）、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部（bù）件。鈦浩（hào）機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機（jī）械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結（jié）構特點：

1、采用（yòng）具有高剛度、高抗震（zhèn）性（xìng）及較（jiào）小（xiǎo）熱（rè）變形的機床新結（jié）構。通（tōng）常用（yòng）提高結（jié）構係統（tǒng）的靜剛度、增加阻尼、調整結構件（jiàn）質量和固有頻率等方法來提高（gāo）機床（chuáng）主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需（xū）要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償（cháng）等措（cuò）施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛（fàn）采用高性（xìng）能的（de）主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈（liàn）縮短，簡化了機床機械（xiè）傳動係（xì）統的結構（gòu）。

3、采用高傳動效率、高精度、無間（jiān）隙的傳（chuán）動裝（zhuāng）置和（hé）運動（dòng）部件，如滾珠絲杠螺母副（fù）、塑（sù）料滑動導軌（guǐ）、直線滾動導軌、靜壓導軌等。