​數控機床的基本組（zǔ）成及（jí）工（gōng）作原理你都了解嗎

數（shù）控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控（kòng）製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地（dì）處理具有控製編碼或其他符號指令規定的程序，並將（jiāng）其譯碼，用代碼化（huà）的（de）數字表示，通過信息（xī）載體輸入數控裝（zhuāng）置。經運算處理由數控（kòng）裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求（qiú）的（de）形（xíng）狀和尺寸，自動地將零件（jiàn）加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜（zá）、精密、小批量、多品種的零件加工問題，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（de）機電一體化（huà）產（chǎn）品。

數（shù）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（zhù）裝簧組成。加上虛線部分即可表示數（shù）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，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工（gōng）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（zǔ）成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數（shù）碼管、CRT、液晶等多種形式（shì）。主控（kòng）製係統（tǒng）與計算機主（zhǔ）板有所類同，主要由CPU、存（cún）儲（chǔ）器、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一般對（duì）象的（de）位（wèi）置、角度、速度等機械量，以及溫（wēn）度、壓力（lì）、流（liú）量等物理量。

其控（kòng）製（zhì）方式又可（kě）分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控（kòng）製器內的（de）插（chā）補運（yùn）算模塊就是根據所讀入的（de）零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算（suàn），並通過與（yǔ）各（gè）坐標（biāo）伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而（ér）控製（zhì）機（jī）床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通（tōng）常主要由可編程式控製器PLC來完成（chéng），它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序（xù）工作。

二（èr）、伺服（fú）係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯（lián）係環（huán）節。主要由伺服電動機、驅（qū）動控製（zhì）係統（tǒng）及（jí）位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統（tǒng）則是伺服電動機的動（dòng）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（dòng）控製係統（tǒng）功串放大後，驅動電動機（jī）運轉，從而通過機械傳（chuán）動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要（yào）組（zǔ）成部分，用於實現數控機床的進（jìn）給（gěi）伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整（zhěng）形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位移（yí）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（sù）度等技術指標，因此，對數控機床的伺服（fú）驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈（líng）敏地跟蹤數（shù）控裝置發出的數（shù）字指令信號，並能忠（zhōng）實地（dì）執行來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性（xìng）和靜態跟蹤精度。

伺服係統（tǒng）包括驅動裝置和執行（háng）機構（gòu）兩大部分。驅動裝置由主軸驅（qū）動（dòng）單元、進給驅（qū）動單（dān）元和主軸（zhóu）伺服電動（dòng）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伺服電（diàn）動機是常用的驅動裝（zhuāng）置。

測量元件將數控機床（chuáng）各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋（kuì）係統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來（lái）的（de）實際位移值與指（zhǐ）令值（zhí）進行比較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令（lìng）。

三（sān）、加工程序載體

數控機床工作時，不（bú）需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控（kòng）製（zhì），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（de）相對運動軌跡、工藝參數（進給量（liàng）主軸（zhóu）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，存儲在一種程序（xù）載體上，如穿孔紙帶、盒式（shì）磁帶（dài）、軟磁盤（pán）等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信（xìn）息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現（xiàn）代數控裝置均采（cǎi）用（yòng）CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的（de）軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位（wèi）置（zhì）控製係統，它是根據輸入（rù）數（shù）據插補（bǔ）出理想的運動軌跡，然後輸出到執行（háng）部件加工（gōng）出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸（shū）入（rù）、處理和輸（shū）出三（sān）個基本部分構成。而所有這（zhè）些工（gōng）作都由計算機的係（xì）統程序（xù）進行合理地組織，使整個係統協調地進（jìn）行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，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（xì）統直接通信方式輸（shū）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（guāng）電閱讀機的紙帶輸入（rù）形（xíng）式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙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儲器，用存儲器中儲存的零件程（chéng）序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式（shì）。操作者可利（lì）用操作麵板上的鍵盤輸入加工程（chéng）序（xù）的指（zhǐ）令，它適（shì）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，並存入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複使用程序。一般手工編程均（jun1）采（cǎi）用這種方法。

在具有會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，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（yòng）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（biān）接收來自計算機的後（hòu）續程序段。DNC方式多用（yòng）於采用CAD/CAM軟件設（shè）計的複雜工件並直接（jiē）生成零件程序的情況。

2、信（xìn）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（bié）的信息，由信（xìn）息處理部分按照控製程序的規定，逐（zhú）步存儲並進行處理後，通過輸出（chū）單元發出位置和速度指令給伺服係統（tǒng）和主運動控製部分。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、圓弧等）、加工速度及其他輔助加（jiā）工信息（如換（huàn）刀、變速、冷（lěng）卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具（jù）半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置（zhì）：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根（gēn）據控製器的命令接受運算器的輸出脈（mò）衝，並把它送到各坐（zuò）標的伺服控製係統，經過（guò）功（gōng）率（lǜ）放大，驅動伺服係統，從而控製機床按（àn）規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳（chuán）遞轉（zhuǎn）矩的主要部件（jiàn）之一。一（yī）般分為齒輪有級變（biàn）速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級調速來滿足各（gè）種加工（gōng）工藝的要求，它主要由（yóu）主軸驅動控製係（xì）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（ān）裝機床強（qiáng）電（diàn）控（kòng）製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控（kòng）製係統的輸入（rù）電（diàn）源，以及各種短路、過載、欠（qiàn）壓等（děng）電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出（chū）接口（kǒu）與機床各類輔助裝置的電氣執行元器件之（zhī）間起橋梁聯結作用，即（jí）控製機床輔（fǔ）助裝置的各種交流（liú）電動（dòng）機、液壓係統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（wài），它也與機床（chuáng）操作台（tái）的有關手控按鈕連接。強電（diàn）控製（zhì）櫃由各種中間繼電器、接觸器、變（biàn）壓器、電源（yuán）開（kāi）關、接線端子和各類電氣（qì）保（bǎo）護元器件等構成。它與一般的普通（tōng）機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係（xì）統的抗幹擾（rǎo）性，要求各（gè）類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器（qì）等電磁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蔽電纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）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、液壓控製係統（tǒng）、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。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數控機床功（gōng）能所必（bì）需的配套裝置，常用（yòng）的輔助裝置（zhì）包（bāo）括：氣（qì）動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑（huá）裝置，回轉工作台和數控分度頭（tóu），防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控（kòng）機床機械結構實體（tǐ）。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進（jìn）給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組（zǔ）成，但數控機（jī）床的整體布局、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（dà）的變（biàn）化。這種變化的目的是為了滿足數控技（jì）術的要求和（hé）充分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（chuáng）身、底座、立柱、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（zhóu）加工、數控車（chē）床加（jiā）工、刀柄刀杆、夾頭接杆為（wéi）公（gōng）司的主打產（chǎn）品，它是在數控機床上自（zì）動地完成各種切削加工的機（jī）械部（bù）分（fèn）。與傳統的機床相比，數控機床主體具有（yǒu）如下結構特點：

1、采用具有高剛（gāng）度、高抗震性及較小熱變形的（de）機（jī）床新結構。通常用提高結構係統的靜剛度（dù）、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（xìng），使機床主體能適應數控機（jī）床連續自（zì）動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構（gòu）布局、減少發熱（rè）、控（kòng）製溫升及（jí）采用熱位（wèi）移補償等措施，可減（jiǎn）少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高（gāo）性能的（de）主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控（kòng）機床的傳動鏈縮短，簡化了（le）機（jī）床機械傳動係統的結構（gòu）。

3、采（cǎi）用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動（dòng）部件，如滾珠（zhū）絲杠螺母副、塑料滑（huá）動（dòng）導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。