數控機床（chuáng）的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱，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地處理具有控（kòng）製編碼或其他符（fú）號（hào）指令規定的程序（xù），並將其（qí）譯碼，用代碼化的（de）數（shù）字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處（chù）理由數控裝置發出各種控（kòng）製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零（líng）件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加（jiā）工問題（tí），是一種柔性的、高效能的（de）自動化（huà）機床，代表了現代（dài）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（hé）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（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（chéng）。對具體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（xì）統、主（zhǔ）控（kòng）製係（xì）統、可編（biān）程控製器、各類輸出接口等組（zǔ）成。其（qí）中操作係統由（yóu）顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管（guǎn）、CRT、液晶等多種形（xíng）式。主控（kòng）製係統與計算機主板有所類同，主要由（yóu）CPU、存儲器、控製器（qì）等部分組成。數控係統所控製的（de）是一般對（duì）象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓（yā）力、流量等物理量。

其控製（zhì）方式（shì）又可分為數據運（yùn）算處理控（kòng）製和時序邏輯控製兩（liǎng）大類，其中主控製器內的插補運算模塊就是（shì）根據（jù）所讀入（rù）的零件程序，通過譯碼、編（biān）譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運（yùn）算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速（sù）度反饋信號比（bǐ）較，從而控（kòng）製（zhì）機床（chuáng）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（háng）協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床（chuáng）各個部（bù）件（jiàn）有條不紊地按序工作。

二、伺服（fú）係統

它是數控係統與機（jī）床本（běn）體之間的電（diàn）傳動聯係環節。主要由伺服電動機、驅動控製（zhì）係統及位置檢測反饋裝（zhuāng）置等組成。伺服電動（dòng）機是係統的執行元件，驅動控製係統則（zé）是（shì）伺服電動機的動力源。數（shù）控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號（hào）比較後作為位移指令，再經驅動控製係（xì）統功串放大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳（chuán）動裝置拖動工作台或刀（dāo）架運（yùn）動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進（jìn）給伺服（fú）控製和（hé）主（zhǔ）軸伺服控製。伺服係統的作用是把（bǎ）接受來自數控裝（zhuāng）置的指令信息，經功（gōng）率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線位移或（huò）角位移運動。由於伺服（fú）係統是數控機床（chuáng）的最後環節，其（qí）性能將直（zhí）接影響（xiǎng）數控機床的精度和速度等技術指標，因此，對（duì）數控機床的伺服驅動裝置，要（yào）求具（jù）有良好的快速反應性能，準確而靈（líng）敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並（bìng）能（néng）忠實地執行來自數控（kòng）裝置的指令（lìng），提高（gāo）係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤（zōng）精度。

伺服係統（tǒng）包括（kuò）驅動裝置和（hé）執行機構（gòu）兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單（dān）元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給伺服（fú）電動機組成。步進電（diàn）動機（jī）、直流伺（sì）服電動機和交（jiāo）流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床（chuáng）各坐標軸的實際位移值檢測出（chū）來並（bìng）經反饋係統輸入到機床的數控裝置中（zhōng），數控裝置（zhì）對反饋回來的實際位移值與指（zhǐ）令值進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出（chū）達到設定值所需（xū）的位移量指令（lìng）。

三、加（jiā）工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接（jiē）去操作機床（chuáng），要對數控機床進行（háng）控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包（bāo）括（kuò）機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝（yì）參數（shù）（進給量主軸轉速（sù）等）和輔（fǔ）助運（yùn）動等。將零件加工程序用一定的格式和（hé）代碼，存（cún）儲在一種程序載體（tǐ）上，如穿孔紙帶、盒（hé）式磁帶、軟磁盤等，通過數（shù）控機床的輸入裝置，將程序信息輸入（rù）到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數（shù）控機床的（de）核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一（yī）般使用多個微處理器，以程（chéng）序化（huà）的軟件形式實現數控（kòng）功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工（gōng）出所需要的零（líng）件。因此，數控裝置（zhì）主要由輸入、處理和輸出三個基（jī）本（běn）部（bù）分（fèn）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，根據程序（xù）載體的不同，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（tǒng）直接通信方式輸入和（hé）連接上級（jí）計算機的DNC（直接數控）輸入，現（xiàn）仍（réng）有不少係統還保留有光電閱（yuè）讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用（yòng）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（dài）內容讀入存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者（zhě）可利用操作麵（miàn）板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用於比較（jiào）短的程（chéng）序。

在（zài）控製裝置（zhì）編輯狀態（EDIT）下，用（yòng）軟件輸入（rù）加工（gōng）程序，並存入控（kòng）製裝置的存儲器中，這種輸（shū）入方（fāng）法可（kě）重（chóng）複使用程序（xù）。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上（shàng），可按照顯示器上提示的問題（tí），選（xuǎn）擇不同的菜單，用人機（jī）對話的方法，輸（shū）入有關的尺寸數（shù）字，就可自動生成加（jiā）工程序。

（3）采用DNC直接數控輸（shū）入方式。把零件程（chéng）序保存在上級計算機中，CNC係統一邊（biān）加工一邊接收來自（zì）計算機的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設（shè）計（jì）的複雜工件（jiàn）並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部（bù）分按照控製程序的規（guī）定，逐步存儲並進行處理後，通（tōng）過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統（tǒng）和主運動控（kòng）製部分（fèn）。CNC係統的輸入數據包括：零（líng）件的輪廓信息（起（qǐ）點、終點、直線（xiàn）、圓弧等）、加工速度（dù）及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），數據處理的目（mù）的是完成插補運算前的準備工作。數據處（chù）理程序還包括（kuò）刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的（de）處理等。

3、輸出裝（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受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐標的伺服（fú）控製係統，經過功率放大，驅動伺（sì）服係統，從而控製機（jī）床按（àn）規定要求運動。

五、主（zhǔ）傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級（jí）變速和電氣無級調（diào）速兩（liǎng）種類（lèi）型（xíng），較高（gāo）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（yào）求，它（tā）主要由主軸驅（qū）動控（kòng）製係統、主軸電動（dòng）機以及主軸機械傳（chuán）動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來（lái）安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統（tǒng）的輸入電源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠壓（yā）等（děng）電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床各（gè）類輔助裝置的電氣執行元器件之間（jiān）起橋梁聯結作用，即控製機床輔助（zhù）裝置的各種交流電動機、液壓係統（tǒng）電磁閥或電磁離合器等，主要起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（kāi）關、接線端子和各類電氣（qì）保（bǎo）護元器件等構成。它與一般的（de）普通機床電氣類似，但為了提高對（duì）弱電控製（zhì）係統的抗幹擾性，要求各類（lèi）頻繁（fán）啟（qǐ）動或切換（huàn）的電動機、接觸器等電磁感（gǎn）應器件均必須並接RC阻容吸收器（qì），對（duì）各（gè）種（zhǒng）檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連（lián）接。

七、輔助裝置

它主要包（bāo）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（gòu）、回轉工作台、液壓控（kòng）製係統、潤（rùn）滑裝（zhuāng）置、過載與限位保護功能等部分。機床加工（gōng）功能與興型不同（tóng），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，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻（què）、潤滑裝置，回轉工作台和（hé）數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的（de）是數控機床機械結構實（shí）體。它於傳（chuán）統的普通機床相比較，同樣由主（zhǔ）傳動機構、進給傳（chuán）動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數（shù）控機床的整體布局（jú）、外觀造型、傳動機構、刀係統及（jí）操作機構等方麵都發生（shēng）了很大的變化。這（zhè）種變化的目的是為了滿足數控技術的要求和充分發（fā）揮（huī）數控機床的特點。

機床主機是數控機床的主（zhǔ）體。它包括床身、底（dǐ）座、立（lì）柱、橫梁、滑（huá）座、工作台、主軸箱、進給機構、刀（dāo）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、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（wán）成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機（jī）床主（zhǔ）體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通（tōng）常用提高結構係統的靜（jìng）剛度、增加阻尼（ní）、調整結構件質量和固有頻率等方（fāng）法來提高機（jī）床主機的剛度和抗震（zhèn）性（xìng），使機床主體能適（shì）應數（shù）控（kòng）機床連續自動地進行切削加工的需要。采取（qǔ）改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施，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進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈（liàn）縮短，簡化了（le）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，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動（dòng）導軌（guǐ）、直線滾動導軌、靜壓導（dǎo）軌等。