數控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控（kòng）機床是（shì）數字控（kòng）製（zhì）機床的（de）簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該（gāi）控製（zhì）係統能夠邏輯地（dì）處理（lǐ）具有控（kòng）製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程（chéng）序，並將其譯碼，用代碼化（huà）的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數（shù）控裝置發出各種控製信號，控製機床的動（dòng）作，按圖紙要（yào）求的形狀（zhuàng）和尺寸，自動（dòng）地將零件加（jiā）工出（chū）來。鈦數（shù）控機床較好地解決（jué）了複（fù）雜、精密、小批量（liàng）、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能（néng）的自動化機床（chuáng），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（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（zhì）的伺服係統、主傳（chuán）動係統、強電控製櫃、機床本體和各（gè）類（lèi）輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示（shì）數控（kòng）加工的基本工作（zuò）過程。對具體備類不（bú）同功能的數控機床，其組成部分（fèn）略有不同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現自動加（jiā）工的（de）核心。主要有（yǒu）操作係統、主控製係統、可編程控製（zhì）器、各類輸出（chū）接口等（děng）組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有（yǒu）數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存（cún）儲器、控製器（qì）等部分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量（liàng）。

其控製方式又可分為數據（jù）運算處理控製（zhì）和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算（suàn）模（mó）塊就是根據所讀入的零（líng）件程序（xù），通（tōng）過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應（yīng）的刀軌跡插（chā）樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控（kòng）製通常主要由可編程式（shì）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）檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從而控製（zhì）機床各個部件有（yǒu）條不紊地按序工作。

二、伺（sì）服係統

它（tā）是數控係統與機床本體之間的電傳動（dòng）聯（lián）係環節（jiē）。主要由伺服電動機、驅動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（háng）元件，驅動控製係統則（zé）是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令信號與位置（zhì）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放（fàng）大後，驅動（dòng）電動機運轉，從而（ér）通過機械傳動裝置拖（tuō）動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的（de）重要組成部（bù）分，用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控（kòng）製（zhì）。伺服係統的作用是（shì）把接受來自數（shù）控（kòng）裝置（zhì）的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位移運（yùn）動。由於伺服係統是數控機床的最（zuì）後環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標（biāo），因此，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），準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字（zì）指令信號，並能忠實地（dì）執行來（lái）自（zì）數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和（hé）執行機（jī）構兩大部分。驅動裝（zhuāng）置由主軸驅動單元（yuán）、進給驅動單元和主軸伺服（fú）電動機、進給伺（sì）服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動（dòng）裝置。

測量元件將數控機床各坐標（biāo）軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統（tǒng）輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的（de）實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸（shū）出達到設定值所需（xū）的位移量（liàng）指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去（qù）操作機床，要對數（shù）控機床進行控製，必須編（biān）製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（shù）（進給（gěi）量主（zhǔ）軸轉速等）和輔助運動等。將（jiāng）零（líng）件加（jiā）工程序用（yòng）一定的格式和代碼，存儲在（zài）一種程序載體上，如穿孔（kǒng）紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸（shū）入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控（kòng）裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器（qì），以程序（xù）化的軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係（xì）統是一種（zhǒng）位置控製係統（tǒng），它（tā）是根據輸入數據插補出（chū）理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的（de）零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和（hé）輸出三個基（jī）本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行合（hé）理地組織（zhī），使整個係統協調（diào）地進行工作（zuò）。

1、輸入裝置：將數控（kòng）指令輸入給數控裝置，根據程（chéng）序載體的不（bú）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和（hé）連接（jiē）上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電閱（yuè）讀機的紙（zhǐ）帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入（rù）零件程序，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（cún）的零件程序（xù）控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操（cāo）作者可（kě）利用（yòng）操（cāo）作麵板上的鍵（jiàn）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，用軟（ruǎn）件輸入加（jiā）工程序，並存入控製裝置（zhì）的存儲器中，這種輸入方法可（kě）重複使（shǐ）用程序。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，可按照顯示器上提（tí）示的問題，選擇不同的（de）菜單，用人機對話的方法，輸入有關（guān）的（de）尺寸數（shù）字，就可自動生成加工程序。

（3）采用（yòng）DNC直接數控輸入方式（shì）。把零（líng）件程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收（shōu）來自計算機的後續程序段。DNC方式多用（yòng）於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生（shēng）成零件程序（xù）的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給（gěi）CNC單元，編譯成計算機能識別的（de）信息，由信息處理部分（fèn）按照（zhào）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主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線（xiàn）、圓弧等）、加（jiā）工（gōng）速度及其他輔助加（jiā）工信息（如換刀、變速、冷卻液開（kāi）關（guān）等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半（bàn）徑補償、速度計算及輔（fǔ）助功（gōng）能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構（gòu）相聯。輸出裝置根據控製器的命令（lìng）接受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐標的伺（sì）服控（kòng）製係統，經過功（gōng）率放大，驅動伺服係統，從而（ér）控製機床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加（jiā）工時傳遞轉矩的主要部件（jiàn）之（zhī）一。一般分為（wéi）齒輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實（shí）現無級調速來滿足各種加工工藝的要求（qiú），它主要由主軸驅動控（kòng）製係統、主軸電動機以及（jí）主軸機械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主（zhǔ）要用來安裝機床強電控製的各種電（diàn）氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主（zhǔ）要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助（zhù）裝置的電氣執行（háng）元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（liú）電動機、液壓係統電磁閥或電磁離（lí）合器等，主要起到（dào）擴展接點散和擴（kuò）大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台的（de）有關（guān）手控按鈕連接。強電控製（zhì）櫃由各種中間繼電器、接觸（chù）器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保（bǎo）護元器件（jiàn）等構成。它與一般的（de）普（pǔ）通機床（chuáng）電（diàn）氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或（huò）切換的電動機、接觸器等電磁感（gǎn）應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入（rù）均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔（fǔ）助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構（gòu）、APC工件自動（dòng）變換機構、工件夾緊（jǐn）放鬆機構、回（huí）轉工作台、液壓控製（zhì）係統、潤滑裝置、過載與（yǔ）限位保護功能等部分。機床加工功能與興型（xíng）不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必（bì）需（xū）的配（pèi）套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝（zhuāng）置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉（zhuǎn）工作台和數控分度（dù）頭，防護，照明等（děng）各（gè）種（zhǒng）輔（fǔ）助裝置。

八（bā）、機床本體

它指的是數控（kòng）機（jī）床機械結構實體。它於傳統的普通機床相（xiàng）比較，同樣由主傳（chuán）動機構、進給傳動機構、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（wài）觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構（gòu）等方麵都發生了（le）很大的變化。這種變（biàn）化的目的是為了滿足數控（kòng）技（jì）術的要求和充分發揮（huī）數（shù）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（lì）柱、橫梁、滑座（zuò）、工作台、主軸箱、進給（gěi）機構、刀架（jià）及自動換（huàn）刀裝置等機械部件。鈦浩機（jī）械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的（de）主打產品（pǐn），它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分（fèn）。與（yǔ）傳統的機床相比，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（xiǎo）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（jié）構件質量和固有頻率等方法來（lái）提高機床（chuáng）主機的剛（gāng）度（dù）和抗震性，使機床主（zhǔ）體能適應數控機床連續自（zì）動地進行切削（xuē）加工的需要（yào）。采取改（gǎi）善機（jī）床結構布（bù）局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施（shī），可減少熱變形對機床主機的（de）影響（xiǎng）。

2、廣泛采用高性能（néng）的（de）主軸伺服驅動和進（jìn）給伺服驅動裝置，使數控（kòng）機床的傳動（dòng）鏈縮短，簡化了機床機械傳動（dòng）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（sù）料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。