​數控（kòng）機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控（kòng）機床是數字控製機床（chuáng）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地處理具有控製編碼或其他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過（guò）信息載體輸入數控裝置。經運算處理（lǐ）由數控裝置發出各種控製信號（hào），控製機（jī）床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零（líng）件加工出來。鈦（tài）數控機床較好（hǎo）地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加（jiā）工問題，是一種柔性的、高效能的自動（dòng）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（dòng）機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和（hé）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（gōng）作（zuò）過程。對具（jù）體備類不同功能的數控機床，其組成部分略有不同（tóng）。

一、數控係統

它是機床實現自動（dòng）加工的核心（xīn）。主要有操作（zuò）係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操（cāo）作係統由顯示器（qì）和操縱鍵盤組成（chéng），顯示器有數碼管、CRT、液晶等多（duō）種（zhǒng）形式。主控製係統與計算機主（zhǔ）板有所類同，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、流量等物理量（liàng）。

其（qí）控製方式又可分為數據運算處理控製和（hé）時序（xù）邏輯控製兩大（dà）類，其中主控製器內的插補運算（suàn）模塊就是根據所（suǒ）讀入的（de）零件程序，通過（guò）譯碼（mǎ）、編譯等信息處（chù）理後，進行（háng）相應的刀軌跡插樸（pǔ）運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比（bǐ）較，從而控製機床各個坐標（biāo）軸的位移（yí）；而時序邏輯（jí）控製通常主要由可編程式控（kòng）製器PLC來完成，它（tā）根據機床（chuáng）加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯（jí）判別（bié），從而控製機床各（gè）個部件有條不紊（wěn）地按序工作（zuò）。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之（zhī）間的電傳動聯係環（huán）節。主（zhǔ）要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反（fǎn）饋裝置等組成。伺服電（diàn）動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動力源（yuán）。數控（kòng）係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作（zuò）為位移指令，再經（jīng）驅動控製係（xì）統功串放大後，驅動電動機運轉，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（jī）床的（de）重要組成部分，用於（yú）實現數（shù）控機（jī）床的進給伺服（fú）控製和主（zhǔ）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（lìng）信息，經功（gōng）率放大、整形處理後，轉（zhuǎn）換成機床（chuáng）執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控（kòng）機床的最後環節，其（qí）性能將直接影響數控機（jī）床的精度（dù）和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求（qiú）具（jù）有良好的快（kuài）速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發（fā）出的（de）數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提（tí）高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包（bāo）括驅動（dòng）裝置和執行機構兩大部分。驅（qū）動裝置由主（zhǔ）軸驅動（dòng）單（dān）元、進給驅動單元和主軸（zhóu）伺服電（diàn）動機、進（jìn）給伺服電動機組成。步（bù）進電（diàn）動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用（yòng）的驅動裝置。

測量元（yuán）件將數控機床各坐（zuò）標軸的實際位移值（zhí）檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝（zhuāng）置中，數控裝置（zhì）對反（fǎn）饋回來的（de）實際位移值與指令值進行比較，並向（xiàng）伺服係統輸出達到設定值所需的位移量（liàng）指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直（zhí）接去（qù）操作機（jī）床，要對數控（kòng）機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中（zhōng），包括機床上刀具和工件的相對（duì）運動軌跡、工藝參數（進（jìn）給量主軸轉速等）和輔助運（yùn）動等（děng）。將零件加工（gōng）程序用一定的格式和代碼，存儲在（zài）一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元（yuán）。

四、數控裝置

數控裝置（zhì）是數控機床的核心。現代數控（kòng）裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置（zhì）一（yī）般使用（yòng）多個（gè）微（wēi）處理器，以程序化（huà）的軟件形式實（shí）現數控功能（néng），因此又稱軟件（jiàn）數控（Software NC）。CNC係統（tǒng）是一種位置控製係統，它（tā）是根據（jù）輸入（rù）數據插補（bǔ）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（de）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。而所有這些工作都由計算機（jī）的係統程序進行（háng）合理地組織，使整個係統（tǒng）協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程（chéng）序載體的不同，相應有不（bú）同的輸入裝（zhuāng）置。主要有（yǒu）鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上（shàng）級計算機的DNC（直接數（shù）控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電（diàn）閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用（yòng）紙帶光電閱（yuè）讀機讀入零件程序，直接控（kòng）製機（jī）床運動，也（yě）可以將紙帶內容讀入存（cún）儲器，用存儲器中儲存（cún）的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者可利用操作麵板（bǎn）上的鍵盤輸入（rù）加工程序的指令，它適用於比較短的程序（xù）。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程（chéng）序，並存入（rù）控製（zhì）裝（zhuāng）置的存儲器中，這種輸入方法可重（chóng）複使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具（jù）有會話編程功能的數控裝置上，可（kě）按照顯示器上提示的問題，選擇不同的（de）菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺（chǐ）寸數字，就可自動（dòng）生成加工（gōng）程序。

（3）采用DNC直接數（shù）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收來自計算機的（de）後（hòu）續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複（fù）雜工件並直接生（shēng）成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將（jiāng）加工信息傳（chuán）給CNC單（dān）元（yuán），編譯成計算機能識別（bié）的（de）信息，由信息處理部分按照控製程（chéng）序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令（lìng）給伺服係統和主運動控製部分（fèn）。CNC係統（tǒng）的輸入數據包括（kuò）：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（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準備工作。數據處理（lǐ）程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能（néng）的處理（lǐ）等（děng）。

3、輸出（chū）裝置：輸出裝置與伺服機構（gòu）相聯。輸出（chū）裝（zhuāng）置根據控（kòng）製器的命令接受運算器的輸（shū）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（guī）定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切（qiē）削（xuē）加工時傳遞轉矩（jǔ）的（de）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（liǎng）種類型，較高檔的數控機床都要求實現（xiàn）無級調速來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動（dòng）機以及主軸機械傳動機構（gòu）等（děng）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（qì）元器件，除了提供數控、伺服（fú）等類弱電控製係（xì）統的輸入電源（yuán），以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護（hù）外，主要在（zài）可編程控製（zhì）器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元（yuán）器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓係統（tǒng）電磁閥或（huò）電磁離合器等，主要起到擴展接點（diǎn）散和擴大觸點容量等（děng）作用。

另外（wài），它也與機床（chuáng）操作台的（de）有關手控按鈕（niǔ）連接。強電控製（zhì）櫃（guì）由各種中間繼電（diàn）器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床電（diàn）氣類似，但為了提高（gāo）對弱電控（kòng）製係統的抗幹擾性（xìng），要求各類頻繁啟（qǐ）動或（huò）切換的電動機、接觸器等（děng）電磁（cí）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（zhì）係統、潤滑裝置、過載與限（xiàn）位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含（hán）的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮（huī）數控機床功能（néng）所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）壓（yā）裝置，排（pái）屑裝置（zhì），冷卻、潤滑裝置（zhì），回轉工作台和數控分（fèn）度（dù）頭，防（fáng）護，照明等各種輔助裝（zhuāng）置。

八、機床本體

它（tā）指（zhǐ）的是數（shù）控機床機械（xiè）結構實體。它於傳統的普通機床相比（bǐ）較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作台（tái）、床身（shēn）以（yǐ）及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目（mù）的是為了滿足數（shù）控（kòng）技術的要求和充分（fèn）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（zhù）、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工（gōng）、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司（sī）的（de）主打產品，它是（shì）在數控機床上自動地完成（chéng）各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比（bǐ），數控機床主體具有如下結構特點（diǎn）：

1、采用具有（yǒu）高剛度、高抗震性及（jí）較小熱變形的機床新結構。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）床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工（gōng）的需要。采（cǎi）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等措施，可減少熱變形對機床主（zhǔ）機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺（sì）服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床（chuáng）機械傳動係（xì）統的（de）結構。

3、采用高（gāo）傳（chuán）動效率（lǜ）、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾（gǔn）珠絲杠螺母副（fù）、塑料滑動（dòng）導軌、直線（xiàn）滾動導軌、靜壓導（dǎo）軌（guǐ）等。