​數控機床的（de）基本組成（chéng）及工（gōng）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（chuáng）。該控（kòng）製（zhì）係統（tǒng）能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他（tā）符號指令規定的（de）程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。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（hé）尺寸，自動地將零件加工出來。鈦（tài）數控機（jī）床較好地解決了複雜（zá）、精（jīng）密、小批量、多品種（zhǒng）的（de）零件加工問題，是一種柔（róu）性的、高效能的自（zì）動化機床，代表了現代機床控製技術的發展方向，是一種（zhǒng）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、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上（shàng）虛線部分即（jí）可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功（gōng）能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統（tǒng）

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、可編程控製器、各類輸出（chū）接口等組成。其中操（cāo）作係統由顯（xiǎn）示（shì）器和（hé）操縱鍵盤組成（chéng），顯示器有數碼管、CRT、液晶等多（duō）種形式。主（zhǔ）控（kòng）製係統與計算機主板有（yǒu）所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數（shù）控係統（tǒng）所控製的是一般對象的位置（zhì）、角度、速度等機械量，以及溫度、壓（yā）力、流量等物理量。

其控製方式又可分為（wéi）數據運算處理（lǐ）控製和時（shí）序邏輯控（kòng）製兩大類，其中（zhōng）主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序（xù），通過（guò）譯碼、編譯（yì）等信（xìn）息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並（bìng）通過與各坐標伺服係統（tǒng）的位置、速度反（fǎn）饋（kuì）信號比較，從（cóng）而控製機（jī）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（qì）PLC來完成，它根據機床加工過程中（zhōng）的各個動（dòng）作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床（chuáng）各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之（zhī）間的電（diàn）傳動聯係環節。主要由伺服電動（dòng）機、驅動控製係（xì）統及位置檢測反饋裝置（zhì）等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控（kòng）製係統則是伺服電（diàn）動機（jī）的動力源。數控係統發生（shēng）的指令信號與（yǔ）位置檢測（cè）反饋信（xìn）號比較後作為位移指令，再經驅動控製（zhì）係統功串放（fàng）大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖（tuō）動工（gōng）作（zuò）台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機（jī）床的進給（gěi）伺服控製和主軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用（yòng）是把接受（shòu）來自數控裝置的指令信息，經功率放大（dà）、整形（xíng）處理後，轉換成（chéng）機床執行部件的直線位移或角（jiǎo）位移運動。由於伺服係統是數控（kòng）機床的最後環節，其性能將直接（jiē）影響數（shù）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（yǒu）良好的快速反應性能，準確而靈敏地（dì）跟蹤（zōng）數（shù）控裝置發出（chū）的數字指（zhǐ）令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和（hé）靜態跟蹤精度。

伺服係（xì）統包括驅動裝置和執（zhí）行機構兩大（dà）部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機（jī）、進給伺服電動機組成。步進電（diàn）動機、直流伺服電動機（jī）和交流伺服電動機是常用（yòng）的（de）驅動（dòng）裝置。

測量元件將數控機床各（gè）坐標軸的實際位移值檢測出來並經反（fǎn）饋係統輸（shū）入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的（de）實（shí）際位移值與指令（lìng）值進行比較（jiào），並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程（chéng）序載體

數控機床工（gōng）作時，不需要工人直接去操作機床，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，包括機床上刀具和工件的相對運動軌（guǐ）跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程（chéng）序載體（tǐ）上，如穿孔（kǒng）紙帶（dài）、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置，將程序信息輸入（rù）到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床（chuáng）的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種（zhǒng）CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟（ruǎn）件形式實現數控功能，因此又稱（chēng）軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是（shì）根據輸入（rù）數據插補出理想的（de）運動軌跡（jì），然後輸出到執行（háng）部件加工出所（suǒ）需要的零件。因此，數（shù）控裝置主要由輸入、處理和輸（shū）出三（sān）個（gè）基本部分構（gòu）成。而所有這些工作都由（yóu）計算機的係統程序（xù）進行合（hé）理地（dì）組織，使（shǐ）整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指（zhǐ）令輸入給數（shù）控裝（zhuāng）置，根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入（rù）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）讀機（jī）的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入（rù）方式。可用紙帶光電閱讀（dú）機（jī）讀入零件程序，直接控製機床運（yùn）動，也可（kě）以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲（chǔ）存（cún）的零件程序控（kòng）製機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下（xià），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（zhǒng）輸入方法可重複（fù）使用程序。一般（bān）手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的數控（kòng）裝（zhuāng）置上，可按照顯示器上提（tí）示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入（rù）有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數控（kòng）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）收來自（zì）計算（suàn）機的後續程序段。DNC方式（shì）多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理（lǐ）：輸入裝（zhuāng）置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識（shí）別的信息（xī），由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統和（hé）主（zhǔ）運動控製（zhì）部分。CNC係統的輸入數據包（bāo）括：零件的（de）輪廓信息（起點、終點、直線、圓（yuán）弧等）、加工（gōng）速度及其他輔助（zhù）加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目（mù）的是完成插補運（yùn）算前的準備工作（zuò）。數據處理程序還包括刀具（jù）半（bàn）徑補償、速度計算及輔助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出裝置（zhì）與伺服機（jī）構相聯。輸出裝置（zhì）根據控製器的命令接受運算（suàn）器的輸出（chū）脈衝，並把它送（sòng）到各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統（tǒng），從而控製機床按規定要求運（yùn）動。

五、主傳動係統

它是機床切削（xuē）加工（gōng）時傳遞轉矩的主要部件（jiàn）之一。一般分為齒輪有級變速（sù）和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無（wú）級調速來滿足各種加工工藝的要求，它（tā）主要（yào）由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及（jí）主軸（zhóu）機械傳（chuán）動機構等組成。

六（liù）、強電控製（zhì）櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除（chú）了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電（diàn）氣保護外，主要在可編程（chéng）控製器PLC的輸出（chū）接口與機床各類輔助裝置的（de）電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝（zhuāng）置的各種（zhǒng）交流電動（dòng）機、液壓（yā）係統電磁閥或電磁離（lí）合器等，主要（yào）起到（dào）擴展接點散和擴大觸點容（róng）量等作用。

另外，它（tā）也與機床操（cāo）作台的有關手控按鈕連（lián）接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元（yuán）器件等構成。它（tā）與一般（bān）的（de）普通機床電（diàn）氣類似（sì），但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性（xìng），要求各類頻繁（fán）啟動或切（qiē）換的電動機、接觸器等（děng）電磁（cí）感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏（píng）蔽電纜（lǎn）連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動變換機（jī）構、工件夾緊放鬆機構（gòu）、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置（zhì）、過載與限位保護（hù）功能等（děng）部分。機床加工功能與興型不（bú）同，所包（bāo）含的部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置（zhì），常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑（huá）裝置，回（huí）轉工作台和數（shù）控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機（jī）床機械結構實體。它於傳統的普（pǔ）通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及（jí）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（dāo）係統及操作機構（gòu）等方麵都發（fā）生了很大的變化（huà）。這種變化的目的是為了滿足數控技術的（de）要求和充分發揮數控機床的特點（diǎn）。

機床主機（jī）是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工（gōng）作台、主（zhǔ）軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩（hào）機（jī）械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄（bǐng）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（dì）完（wán）成各（gè）種切削加工的機（jī）械（xiè）部分。與傳統的機床（chuáng）相比，數控機床主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（xīn）結構。通常（cháng）用提高結構係（xì）統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質（zhì）量和固有頻（pín）率等方法（fǎ）來提（tí）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需要。采取改善機床結構布局、減少發熱（rè）、控製溫升（shēng）及采用熱位（wèi）移補償（cháng）等措施，可減少（shǎo）熱變形對機床主機的影響。

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

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動（dòng）裝置（zhì）和運動部件，如滾珠絲杠螺（luó）母副、塑料滑動導（dǎo）軌（guǐ）、直線滾動導軌、靜壓導軌（guǐ）等。