​數控機床的基本組（zǔ）成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數控機（jī）床是數字控（kòng）製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的（de）自動化（huà）機床。該控製係統能夠邏輯地處（chù）理具有（yǒu）控製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體（tǐ）輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地（dì）將零件加工出來。鈦數（shù）控機（jī）床較好地解決了複雜、精密、小批量（liàng）、多品種的零件加工問題，是一種柔（róu）性的、高效能（néng）的自動化機床，代（dài）表了現代機床控製技術（shù）的發（fā）展方向，是一種典型的機電一體化產品（pǐn）。

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（xì）統、主傳（chuán）動係統、強電控製（zhì）櫃、機床本（běn）體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分（fèn）即可表示數控加工的基本工作過（guò）程。對具體備類不同（tóng）功能的數控機床，其組（zǔ）成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係統（tǒng）、可編程控製器、各類（lèi）輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與（yǔ）計（jì）算（suàn）機主（zhǔ）板有所類（lèi）同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控（kòng）係統（tǒng）所控製的是一般對（duì）象的位置、角度（dù）、速度（dù）等機械量，以及溫度、壓力、流量等物（wù）理量。

其控製（zhì）方式又可分為數據運算處理控製和時序邏（luó）輯控製兩大類（lèi），其中主控（kòng）製（zhì）器內的插補運算模塊（kuài）就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯（yì）等信息處理後，進行相（xiàng）應的刀軌（guǐ）跡插樸運算，並通過（guò）與各坐標伺服係統（tǒng）的位置、速度（dù）反饋信號比較，從而（ér）控製機床各個坐標軸的位移；而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（gè）檢測信號（hào）進（jìn）行邏輯判別，從而控製機床各個部件（jiàn）有條（tiáo）不（bú）紊地按序工作。

二、伺服（fú）係（xì）統

它是數控係統與機床本體之（zhī）間的電傳動聯係環節。主要由伺服電動機、驅（qū）動（dòng）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（qū）動控（kòng）製係統則是伺服電（diàn）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（chuàn）放大後，驅動電動機運轉，從而通（tōng）過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控（kòng）機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服（fú）控製和（hé）主軸伺服控製。伺服係統的作用是（shì）把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換（huàn）成機床執行部件的直線位移（yí）或角位移運（yùn）動。由於伺服係（xì）統是數控機（jī）床的最後環（huán）節，其性能將直接影響數控機床的精度和（hé）速度等技術指標（biāo），因此（cǐ），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（néng），準確而靈敏地跟（gēn）蹤數控裝置發出的（de）數字指令信號（hào），並能忠實（shí）地執行來自（zì）數控（kòng）裝置的指令，提高係統的（de）動態跟隨特（tè）性和靜態跟（gēn）蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅（qū）動裝置由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅（qū）動單元和主軸伺（sì）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（liú）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裝置（zhì）中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值（zhí）進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移（yí）量指令。

三、加工程序載體

數控機床工（gōng）作時，不需要工人直接（jiē）去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編（biān）製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和（hé）工件的相對運動軌跡、工（gōng）藝參數（進給量主軸轉（zhuǎn）速等（děng））和輔助運動等。將零件加工程序（xù）用一定的格式和代碼，存儲在一種程（chéng）序載體上（shàng），如穿孔紙帶、盒式（shì）磁帶、軟磁盤等，通過數（shù）控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到（dào）CNC單元。

四、數控裝置

數（shù）控裝（zhuāng）置是數控機床的核心。現（xiàn）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（chù）理器，以程序化的軟件形式實現數控功能（néng），因此（cǐ）又稱軟（ruǎn）件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控（kòng）製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出（chū）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、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作（zuò）都由計算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程（chéng）序（xù）載體的不同，相應有不同的輸（shū）入裝置。主要有鍵（jiàn）盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接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閱讀機（jī）的紙帶輸入形式。

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

（2）MDI手動數據輸入（rù）方（fāng）式。操作者可利用操作麵（miàn）板上的鍵（jiàn）盤輸入加（jiā）工程（chéng）序的指令（lìng），它適用於比較短（duǎn）的程序。

在控製裝置編輯狀態（tài）（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這（zhè）種輸入方（fāng）法可重（chóng）複使用程（chéng）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，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單（dān），用（yòng）人機（jī）對話的方法，輸入有關的（de）尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接（jiē）數控輸入方式。把零件（jiàn）程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機（jī）的後續程序段。DNC方式多（duō）用於采用CAD/CAM軟（ruǎn）件（jiàn）設計的複雜工（gōng）件（jiàn）並直接生成零件程序的情（qíng）況。

2、信息處（chù）理：輸入裝置將加（jiā）工信息傳給CNC單元，編（biān）譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分（fèn）按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元（yuán）發出位置和速度指令給伺（sì）服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包（bāo）括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線（xiàn）、圓弧等）、加工速度（dù）及其他輔助（zhù）加工信息（如換刀、變（biàn）速、冷卻液開關等），數據（jù）處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速（sù）度計（jì）算及輔助功能（néng）的（de）處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據（jù）控製器的命令接（jiē）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（fàng）大，驅動伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳（chuán）動係（xì）統

它（tā）是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部（bù）件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調速兩種（zhǒng）類型，較高（gāo）檔的數控機床都要求實現無級調速來滿足各種（zhǒng）加工工藝的要求，它主要由主軸驅動（dòng）控（kòng）製係（xì）統、主軸電動機以（yǐ）及主（zhǔ）軸機（jī）械（xiè）傳動機構（gòu）等組成。

六、強電（diàn）控（kòng）製（zhì）櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣（qì）元器件，除了提供數（shù）控、伺服等類（lèi）弱電控製係統的輸入（rù）電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要（yào）在可編程控製器PLC的輸出接口與機（jī）床各類輔助裝置的電（diàn）氣執（zhí）行元器件之間（jiān）起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動機（jī）、液壓係統電磁（cí）閥（fá）或（huò）電磁離合器等，主要起到擴展接點散和（hé）擴（kuò）大（dà）觸點容量等作用。

另（lìng）外，它也（yě）與機床操作台的有關手控按（àn）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（kāi）關、接線（xiàn）端子和（hé）各類電氣保護元器（qì）件等構成。它與一般的（de）普（pǔ）通機床電氣類似，但（dàn）為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟（qǐ）動或切換的電動（dòng）機、接觸器等（děng）電磁感應器件均（jun1）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（píng）蔽電纜（lǎn）連接（jiē）。

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（jī）構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓（yā）控製係統、潤滑裝置、過（guò）載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型（xíng）不同，所包含的（de）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（xū）的配套裝置，常用的輔助裝置（zhì）包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻（què）、潤滑裝置，回轉工作台和（hé）數（shù）控分（fèn）度頭，防護，照明（míng）等（děng）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（de）普通機床相比較（jiào），同樣由（yóu）主傳動機構（gòu）、進給傳動（dòng）機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布（bù）局、外觀造型、傳動機構、刀係統及（jí）操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數（shù）控技術的要求和充分發揮數（shù）控機床的（de）特點。

機床主機是數控機床的主體。它包（bāo）括床身、底座、立柱、橫梁、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件。鈦浩機械是以（yǐ）回（huí）轉頂尖、絲杠、軸（zhóu）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（kòng）機床上自動地完成各種切削加工的機械部分（fèn）。與傳統的機床相比，數控機床（chuáng）主體具有如（rú）下結構特點：

1、采用具有（yǒu）高剛度、高抗震性及較小熱變形的（de）機床新結構（gòu）。通常用提高結構（gòu）係（xì）統的靜剛度、增加（jiā）阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體（tǐ）能適應數控機床連續自動地進行切削加工的（de）需要。采取改善機床結構布局、減（jiǎn）少發（fā）熱、控製溫升及采用熱位（wèi）移（yí）補（bǔ）償等措施，可減少（shǎo）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進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短（duǎn），簡化了機床機械傳動係統的結構。

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