數控機床的基本組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數（shù）控機床是數字控製機床的（de）簡稱，是一種（zhǒng）裝有程序控製係統（tǒng）的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理（lǐ）具有控製編碼或（huò）其他符號指令規定的程序（xù），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（zhì）。經運算處理由數控（kòng）裝置（zhì）發出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數（shù）控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件（jiàn）加工問題，是一（yī）種（zhǒng）柔性的、高效能的自動化（huà）機床，代表了現代機床控製技術的發（fā）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（hán）伺服電動機和檢測反（fǎn）饋裝置的伺服係統、主傳動係（xì）統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能（néng）的數控機床，其組成（chéng）部分略（luè）有不同。

一、數控係統

它是機床實現自（zì）動加工的核心。主要有操（cāo）作係統、主（zhǔ）控製係統、可編程控（kòng）製器、各類輸出接口等組成。其（qí）中（zhōng）操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼（mǎ）管、CRT、液晶等多種形式。主（zhǔ）控製係統與計算機主板有所類（lèi）同，主要由CPU、存儲器、控製器等部（bù）分（fèn）組成。數控係統所控製的是一般（bān）對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力（lì）、流（liú）量等物理量。

其控製方式又（yòu）可分（fèn）為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大（dà）類，其中（zhōng）主控製器內的插補運算模（mó）塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後（hòu），進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過（guò）與（yǔ）各坐標伺服係（xì）統的位置、速度反饋信號（hào）比較，從而控製機（jī）床各（gè）個坐標軸的位移；而時序邏輯（jí）控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根據（jù）機床加工過程中的（de）各個動作要（yào）求進行協調，按各檢測信號進（jìn）行邏（luó）輯判別，從而控製機床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（jī）床本（běn）體之間的（de）電傳動聯係環節（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（sì）服電動機（jī）是係統的執（zhí）行元件，驅動（dòng）控製係統（tǒng）則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位移（yí）指令，再經驅動控製（zhì）係（xì）統功串放大後，驅動電動機運轉，從而通過機（jī）械傳動裝置（zhì）拖動（dòng）工作台或刀架運動。

伺服係（xì）統是數（shù）控機床的（de）重要組成部分，用於實現（xiàn）數控機（jī）床的進給伺服控製和（hé）主（zhǔ）軸伺服（fú）控製。伺服係統的（de）作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機（jī）床執（zhí）行部件的直線位移或角位移運動（dòng）。由（yóu）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（jīng）度和速度等技術（shù）指標，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（yīng）性能，準確而靈敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能（néng）忠實地執行來自數控裝置（zhì）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（zhì）和執行（háng）機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺（sì）服電動機、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動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移（yí）值檢（jiǎn）測出來並經反饋係統輸入到機床的數（shù）控（kòng）裝置中，數控裝置對反饋（kuì）回來的實際位移值（zhí）與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數（shù）控機床進行控製，必須編製加工程序（xù）。零件加工程序中，包括（kuò）機床上刀具和工件的（de）相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工（gōng）程序（xù）用一定的格式（shì）和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙（zhǐ）帶、盒式磁帶、軟磁盤（pán）等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機（jī）床的核心。現代數控裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以（yǐ）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）統是一種位置控製係統，它是根（gēn）據（jù）輸入數據插補出理想的運動軌跡（jì），然後輸出到執行部件加工出所（suǒ）需（xū）要的（de）零件（jiàn）。因此，數控裝置主要由輸入、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的係統程序（xù）進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令輸入（rù）給數控裝置，根據程序載體的（de）不同（tóng），相應有不同的（de）輸入裝置。主要（yào）有鍵盤輸入、磁（cí）盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上級計算機的（de）DNC（直接數控（kòng））輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機（jī）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（chǔ）器，用存（cún）儲器中儲存的（de）零件程序控製機床運動。

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

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

在（zài）具（jù）有會話編程功能的數（shù）控裝置上，可按照顯示（shì）器上（shàng）提示（shì）的問題（tí），選擇不同的（de）菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動（dòng）生成加工程序。

（3）采用（yòng）DNC直接數控輸入方式。把零件程序保（bǎo）存（cún）在上級計算（suàn）機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後（hòu）續（xù）程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的（de）複（fù）雜工件並直接生（shēng）成零件（jiàn）程序的情況。

2、信息（xī）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（de）信息，由信息處（chù）理（lǐ）部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處（chù）理後，通過輸（shū）出單元發出位置和速度指令給伺服係統和主運動控製（zhì）部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終（zhōng）點、直線（xiàn）、圓弧等）、加工速（sù）度（dù）及其他輔助加工信息（xī）（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處（chù）理的目的是完（wán）成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出裝置（zhì）與伺服機構（gòu）相聯。輸出裝置根（gēn）據控（kòng）製器的命令接（jiē）受運算器的輸出脈衝，並把它送到各坐標的伺服控（kòng）製係統，經過功率放大，驅（qū）動（dòng）伺服係統，從而控製機床按規定（dìng）要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分（fèn）為齒輪有級變速和電（diàn）氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床（chuáng）都要求實現無級調速來滿足（zú）各（gè）種（zhǒng）加工工藝的要求（qiú），它主要由主軸驅動控（kòng）製係（xì）統、主軸電動機以及主軸（zhóu）機械傳動機構等組成。

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（diàn）氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床（chuáng）各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結（jié）作用，即控製機床輔助裝置的（de）各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合（hé）器等，主要起（qǐ）到擴（kuò）展接點散（sàn）和擴大（dà）觸點容量等作用（yòng）。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連接。強電（diàn）控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端（duān）子和各類電氣保護元器件等（děng）構成。它與一般的（de）普通機床電氣（qì）類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類（lèi）頻繁啟動或切換的電動機、接觸（chù）器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（yào）求用屏蔽電纜連接。

七、輔助（zhù）裝置

它主要包括ATC刀自（zì）動交換機構、APC工件自動變（biàn）換機構、工件夾緊（jǐn）放鬆機構、回轉工（gōng）作台、液壓控製（zhì）係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部（bù）分。機床加工功能與興（xìng）型不（bú）同，所包含的（de）部分也（yě）不同。輔助裝置是保證充分發揮（huī）數控（kòng）機（jī）床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置（zhì）包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝（zhuāng）置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機（jī）床本（běn）體

它指的是數控機（jī）床機械結構實體。它於傳統（tǒng）的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機（jī）構、工作台、床身以及立（lì）柱等（děng）部分組成（chéng），但數控機（jī）床的整體布局、外觀造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操（cāo）作（zuò）機構等方麵都發生了很大的變化。這（zhè）種變化的（de）目的是為了滿足數控技術（shù）的要求和（hé）充分發揮數控機床的特點。

機（jī）床主機是數控機床的主體。它包括（kuò）床身（shēn）、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱（xiāng）、進給機構、刀架（jià）及自動換刀裝置等（děng）機械（xiè）部件。鈦浩機械是（shì）以（yǐ）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（jī）床上（shàng）自動地完成各種切削加（jiā）工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具（jù）有如下結構特點：

1、采用具有（yǒu）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剛度、增加阻尼（ní）、調整結（jié）構件質量（liàng）和固（gù）有頻率等方法來提高機床主機的剛度和（hé）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。采取改善機床結構（gòu）布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補（bǔ）償等措施，可減少熱（rè）變形（xíng）對機床主機的影響。

2、廣泛（fàn）采（cǎi）用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機（jī）床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結（jié）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（mǔ）副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。