​數控機床（chuáng）的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控（kòng）機床是數字控製機床的簡稱，是（shì）一種裝有程序控製係統（tǒng）的自動化機床。該（gāi）控製係統能夠邏輯地處（chù）理具有控製編碼或（huò）其他符號指令（lìng）規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數（shù）控裝置。經運（yùn）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（zhǐ）要（yào）求的形（xíng）狀和尺寸，自（zì）動地將（jiāng）零件加（jiā）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題，是一（yī）種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控製（zhì）技術的發展方向，是一種典（diǎn）型的機電一體化產品。

數控機床一般由數控（kòng）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（chuáng）本體和各類輔助裝簧組（zǔ）成。加上虛線部分即可表示數（shù）控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其（qí）組成部分略有不（bú）同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現自動加工的核心。主要（yào）有操作係統、主（zhǔ）控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示（shì）器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機（jī）主板有所類同（tóng），主要由CPU、存儲器、控（kòng）製器等（děng）部分組成。數控係統所控（kòng）製的是一般對象的位置、角度、速（sù）度等（děng）機械量，以及溫度（dù）、壓（yā）力（lì）、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製（zhì）兩大類，其中主控製器內的插補運（yùn）算模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，並通過與各坐標伺（sì）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；而時序邏輯控製通常（cháng）主要由可編程式控製器PLC來完成，它根（gēn）據機床加工過程（chéng）中的各（gè）個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控（kòng）製機床各個（gè）部件有條不紊地按序工作。

二、伺（sì）服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節（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。伺服電動機是係統的執（zhí）行元件，驅動（dòng）控製係統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（jiǎn）測反饋信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係（xì）統功串放大（dà）後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是（shì）數控機床的重要組成部分，用（yòng）於實現數控機床（chuáng）的進給（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（fàng）大、整形處理（lǐ）後（hòu），轉（zhuǎn）換成機床（chuáng）執行（háng）部件的直線位移或角位移運（yùn）動。由於伺服（fú）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度等技術指標，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性能（néng），準確而（ér）靈（líng）敏地跟（gēn）蹤數控裝置發出（chū）的數字指令（lìng）信號，並能（néng）忠（zhōng）實地執行來自數控（kòng）裝（zhuāng）置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態（tài）跟蹤精度（dù）。

伺服係（xì）統包（bāo）括（kuò）驅動裝置和執行機構（gòu）兩大部分。驅動裝置由主軸驅動（dòng）單（dān）元（yuán）、進給驅（qū）動單（dān）元和主（zhǔ）軸伺服電動（dòng）機、進給伺服電動機（jī）組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺（sì）服電動機是常用（yòng）的驅動裝置。

測量元件將數控機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到設定值所需的位移量指令（lìng）。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人（rén）直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零（líng）件加工（gōng）程序中，包（bāo）括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工（gōng）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（yòng）一定的（de）格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙（zhǐ）帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控（kòng）機床的（de）輸入裝（zhuāng）置，將（jiāng）程序信（xìn）息輸入到CNC單元。

四、數（shù）控（kòng）裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用（yòng）多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此又稱（chēng）軟（ruǎn）件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是（shì）一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動（dòng）軌跡，然後輸出（chū）到執行（háng）部件加（jiā）工出所需要（yào）的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出（chū）三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機（jī）的係統程（chéng）序進（jìn）行（háng）合理地組織，使整個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入（rù）裝置：將數控（kòng）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（pán）輸入、磁盤輸入（rù）、CAD/CAM係統（tǒng）直接通信（xìn）方（fāng）式輸入和連接上級（jí）計算機的DNC（直（zhí）接數控）輸入，現仍有不少係（xì）統還保留（liú）有光電閱讀機的紙（zhǐ）帶輸入形式（shì）。

（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）內容讀入存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存（cún）的（de）零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據（jù）輸入方式。操（cāo）作者可（kě）利用操（cāo）作麵板上的鍵盤輸入（rù）加工（gōng）程（chéng）序的指令，它適用於比較（jiào）短的程序。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸（shū）入加工（gōng）程序（xù），並存入（rù）控製裝置的存儲器中，這種輸（shū）入方法可重（chóng）複使用程序。一般手（shǒu）工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能（néng）的數控裝置上，可按照顯示器上提示（shì）的問題（tí），選擇（zé）不同的菜單，用人機對話的方（fāng）法，輸入有關的尺（chǐ）寸數字，就可自動生成加工程（chéng）序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零（líng）件程序保存在上級計算機（jī）中，CNC係統一邊（biān）加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟（ruǎn）件（jiàn）設（shè）計的複雜（zá）工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入（rù）裝（zhuāng）置將加工信息傳給CNC單（dān）元（yuán），編譯成計算（suàn）機能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步（bù）存（cún）儲（chǔ）並進（jìn）行處理後，通過輸出單元發出位置和速（sù）度（dù）指（zhǐ）令給伺服係統和主運動控製部（bù）分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信（xìn）息（起點、終點、直線、圓弧等）、加（jiā）工速度及其他輔助加（jiā）工信息（xī）（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的（de）目的是（shì）完成插補運算前的準備工作。數（shù）據處理程序還包括刀具半徑補償（cháng）、速度（dù）計算及輔助功能的處（chù）理（lǐ）等。

3、輸出裝置：輸出裝置與（yǔ）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（shū）出脈衝，並把它送到各坐標的伺（sì）服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從（cóng）而控製機床（chuáng）按規定要求運動。

五（wǔ）、主傳動係統

它是（shì）機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般（bān）分為齒輪有（yǒu）級變速和電（diàn）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種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機（jī）構等組成。

六（liù）、強電控製（zhì）櫃

它主要用來安（ān）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（diàn）控製係統的輸入電源，以及各種（zhǒng）短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程（chéng）控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置的電氣（qì）執行元器件之（zhī）間起橋梁聯結作用，即控（kòng）製（zhì）機床輔助裝置的各（gè）種交流電動機、液壓係統電磁（cí）閥或電磁離合器等，主要起到（dào）擴展接點散和擴大（dà）觸點容量等作用。

另外，它也與（yǔ）機床操作（zuò）台的有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接（jiē）線端子和各類電氣保護元器件（jiàn）等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製（zhì）係統的（de）抗（kàng）幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電（diàn）動機、接觸（chù）器等電磁感應器件均必須並（bìng）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、輔助裝置（zhì）

它主要包（bāo）括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動（dòng）變換（huàn）機構（gòu）、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台（tái）、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機（jī）床加工（gōng）功能與興型不同，所包（bāo）含的部分也不同。輔助裝置是保（bǎo）證充分發（fā）揮數控機（jī）床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、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（dù）頭，防護，照明等各種輔助（zhù）裝置。

八、機床本體

它指（zhǐ）的是數控機床機械（xiè）結構實體。它於傳統的普通（tōng）機床相比較，同樣由主傳動機構、進給（gěi）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局、外觀造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操作機構等方麵（miàn）都發生了很大的（de）變化。這種變化的目的是為了（le）滿足數控技術的要求和充分發（fā）揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的主體。它包（bāo）括床（chuáng）身、底座、立柱、橫梁、滑座、工（gōng）作台、主軸箱、進給機構、刀（dāo）架及自動換刀裝置等（děng）機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、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（zài）數控機床上自動地（dì）完成各（gè）種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比（bǐ），數控機（jī）床主體具有（yǒu）如（rú）下結構特（tè）點：

1、采用具有高剛度、高抗震性（xìng）及（jí）較小熱變形的機床新結構。通（tōng）常用提（tí）高結構係統的靜剛度（dù）、增加阻尼、調整結構件（jiàn）質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗（kàng）震性，使（shǐ）機床主體能（néng）適應數控機床連續自動地進（jìn）行切削（xuē）加工的需要。采（cǎi）取（qǔ）改善機床結構布局、減（jiǎn）少發熱、控製溫升及采（cǎi）用熱位移補償等措施，可減少熱變（biàn）形對（duì）機床主機（jī）的影（yǐng）響。

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

3、采用高傳動效率、高精（jīng）度、無間隙的傳動裝置和運（yùn）動部件，如滾珠絲杠螺（luó）母（mǔ）副、塑料滑動導軌、直（zhí）線滾（gǔn）動導軌、靜壓導軌等（děng）。