​數控機床的基本組成及工作原理（lǐ）你都了解嗎

數控（kòng）機床是數（shù）字控製（zhì）機（jī）床的簡稱，是（shì）一種（zhǒng）裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能（néng）夠邏（luó）輯（jí）地處理具有控（kòng）製編碼或其他符號指令規定的（de）程序，並將其譯碼，用（yòng）代碼化的數字表示，通（tōng）過信息載體輸入數控裝置。經運算（suàn）處理由數控裝置發出各種控製信號（hào），控製機床的動作，按圖（tú）紙要（yào）求的形狀和尺寸，自動地將零件（jiàn）加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問（wèn）題，是一種柔（róu）性的、高效能的（de）自動（dòng）化機床，代表了現（xiàn）代機床控製技術的發展方向（xiàng），是一種（zhǒng）典型的機電一體（tǐ）化產品（pǐn）。

數控機（jī）床一般由（yóu）數控係統、包含伺服電動（dòng）機和檢測反饋裝置的伺（sì）服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各（gè）類輔助裝簧組（zǔ）成。加上虛（xū）線（xiàn）部分即可表示數控加工（gōng）的基本工作過程。對具體備（bèi）類（lèi）不同功能的數控機（jī）床，其組（zǔ）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。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組（zǔ）成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤（pán）組成，顯示器（qì）有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板有所（suǒ）類同，主要由CPU、存儲器、控製器等（děng）部分組成。數（shù）控係（xì）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（lì）、流量等物理（lǐ）量。

其控（kòng）製方式又可分為數（shù）據運算處（chù）理控（kòng）製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信（xìn）息處理後，進行相應的刀（dāo）軌（guǐ）跡插樸運（yùn）算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比（bǐ）較，從而控（kòng）製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控（kòng）製通常主要（yào）由（yóu）可編程式控製（zhì）器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進（jìn）行協調，按各檢測信號（hào）進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按（àn）序工作。

二、伺服係統

它是（shì）數控係統與機床本體之間的電（diàn）傳動聯係環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位（wèi）置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動力（lì）源。數控係統發生的（de）指令信號與位置（zhì）檢測反饋信號比較後作為位移（yí）指令，再經驅動（dòng）控製係統功串放大（dà）後，驅動電動機（jī）運轉，從而通過機械傳動裝置（zhì）拖動工作台或刀架運（yùn）動。

伺服係（xì）統是數控機床的（de）重要組成部分，用於實（shí）現數控（kòng）機床的進給伺服控製和（hé）主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自（zì）數控裝置（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的直（zhí）線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控（kòng）機床的最後環節，其（qí）性能（néng）將直接影響數控（kòng）機床的精度（dù）和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動（dòng）裝置，要（yào）求具有良好的快（kuài）速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字（zì）指令（lìng）信（xìn）號，並（bìng）能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動（dòng）態跟（gēn）隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係（xì）統包括（kuò）驅動裝置和執行機構兩大部分（fèn）。驅（qū）動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給伺服電動（dòng）機組成。步進電動機、直（zhí）流伺（sì）服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測（cè）量元（yuán）件（jiàn）將（jiāng）數控機（jī）床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達（dá）到設（shè）定值所需的位移量（liàng）指令。

三、加工程序載（zǎi）體

數控機床工作時，不需要工人直接去操（cāo）作機（jī）床，要對數控機床進（jìn）行控製，必須編製加工（gōng）程序。零件加工程序中，包括機床（chuáng）上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉（zhuǎn）速（sù）等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼（mǎ），存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁（cí）盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝（zhuāng）置（zhì）

數控裝置（zhì）是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控（kòng）功能，因此（cǐ）又稱（chēng）軟件數控（Software NC）。CNC係（xì）統是一種位置（zhì）控製係統，它是根據輸（shū）入數據插補出理想（xiǎng）的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此（cǐ），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（zhè）些工作都由（yóu）計算機的係統（tǒng）程序（xù）進行合（hé）理地組織，使（shǐ）整個係統協調（diào）地進行工作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令輸入給數控裝置（zhì），根據程序載體的不（bú）同（tóng），相應有不同的輸（shū）入裝置。主要有鍵（jiàn）盤（pán）輸（shū）入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直（zhí）接（jiē）數控）輸入，現仍有不少係統還（hái）保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式（shì）。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶內（nèi）容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床運動（dòng）。

（2）MDI手動（dòng）數（shù）據輸入方式。操作（zuò）者可利用操作麵板上的鍵盤（pán）輸入加工程序（xù）的指令，它適用於比較短的程序。

在控製裝置編輯（jí）狀態（EDIT）下，用（yòng）軟件輸入加工程（chéng）序，並存（cún）入控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複使用程（chéng）序。一般手工編程均采用這（zhè）種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上，可按（àn）照顯示器上（shàng）提示的問題，選擇（zé）不同（tóng）的菜單，用人（rén）機對話的方法，輸入有關的尺寸（cùn）數字，就可自動（dòng）生成加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在（zài）上級（jí）計算機中，CNC係統一邊加工一（yī）邊接收來自計（jì）算機的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件（jiàn）設計的複雜工件並直接生成零件程（chéng）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（jī）能識別（bié）的信息，由信息處理部（bù）分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行（háng）處（chù）理後（hòu），通過輸出單元發出位（wèi）置和速度指令給伺服係統和主運動（dòng）控製（zhì）部分。CNC係（xì）統的輸入數據包括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助（zhù）加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），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（chéng）序（xù）還包（bāo）括刀具（jù）半（bàn）徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

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（mìng）令接受運算器的輸出脈衝，並把它送到各（gè）坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床（chuáng）按（àn）規定要求（qiú）運動。

五、主傳動係統

它（tā）是機床切削加工時傳（chuán）遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪（lún）有級變速和電（diàn）氣（qì）無級調速兩種類型，較高（gāo）檔的數控機床都要求實（shí）現無級調速來滿足各種（zhǒng）加工工藝的要求，它主（zhǔ）要由（yóu）主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機（jī）械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它（tā）主要用來（lái）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（děng）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，主要（yào）在可編程控製器PLC的（de）輸出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（fǔ）助裝置的各種（zhǒng）交流電（diàn）動機、液壓係統電（diàn）磁閥或電磁離（lí）合器等，主要起到（dào）擴（kuò）展接點散和擴大觸點容量等（děng）作（zuò）用。

另（lìng）外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連接。強（qiáng）電控製櫃由（yóu）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（bǎo）護元器件等構成。它與一般的普通機床電（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切換的電（diàn）動機、接觸器等電磁感應器件均必須（xū）並（bìng）接RC阻容吸收器，對（duì）各種檢測信（xìn）號的輸入均要求用屏蔽電纜連接（jiē）。

七、輔助裝置

它主要（yào）包括ATC刀自動交換機構、APC工（gōng）件自動（dòng）變換機構、工件夾緊放鬆機構（gòu）、回轉工作台、液壓控製（zhì）係統、潤滑裝置、過載（zǎi）與限位（wèi）保護（hù）功能等部分。機（jī）床加（jiā）工功能與（yǔ）興型不同，所包含的部分（fèn）也不同。輔助裝置是保證充（chōng）分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔（fǔ）助裝置包括：氣（qì）動、液壓裝置，排屑裝置，冷（lěng）卻、潤滑裝置，回轉工作台（tái）和數控分度頭，防護，照明等各種輔助（zhù）裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機（jī）械結構（gòu）實體。它於傳統的普（pǔ）通機床相比較，同樣由主傳（chuán）動機構（gòu）、進（jìn）給傳動機構、工作台、床身（shēn）以及立柱等（děng）部分組成，但數（shù）控機床的（de）整體（tǐ）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的變化。這種（zhǒng）變化的目的是為了滿足數控技術的要（yào）求和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（kuò）床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換（huàn）刀（dāo）裝置等機械部件。鈦（tài）浩機械是以回轉頂（dǐng）尖、絲（sī）杠（gàng）、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆（gǎn）為公司的主（zhǔ）打產品，它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結（jié）構。通常用（yòng）提高結構係統的靜剛度、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（zhèn）性，使機（jī）床主體能（néng）適應數控機床連續自動地（dì）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（jī）床主（zhǔ）機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和（hé）進給伺服驅動（dòng）裝置，使數控機床的傳動鏈（liàn）縮短，簡化了機床機（jī）械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙（xì）的傳動裝置和運（yùn）動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。