​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（kòng）製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自（zì）動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或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（xìn）息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發（fā）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（jiā）工出來。鈦數控機床較好地解決（jué）了複雜、精密、小批量、多品種的零件（jiàn）加工問題，是一種柔性的、高（gāo）效能的自動化機床，代（dài）表了現代機床控製技術的發展方向，是一種典（diǎn）型的機電一體化產（chǎn）品（pǐn）。

數控機床一般由（yóu）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（diàn）控製櫃、機床本體和各類輔（fǔ）助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工的基本（běn）工作過程。對具體備類不同功（gōng）能的數控機床，其組（zǔ）成（chéng）部分略有不同。

一、數控係統（tǒng）

它是機床實現自動加工（gōng）的（de）核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中（zhōng）操（cāo）作係統由（yóu）顯示器和操（cāo）縱鍵（jiàn）盤組成，顯示器有數碼（mǎ）管、CRT、液晶等多種形式。主控（kòng）製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、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。

其控（kòng）製方式又可分為數（shù）據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其（qí）中主控製器內的插補運算模塊就是（shì）根據所讀入（rù）的（de）零件程序，通過（guò）譯碼（mǎ）、編譯（yì）等信息處（chù）理後，進行相應的刀軌跡插樸運算（suàn），並通過與（yǔ）各坐標伺服係統的位（wèi）置、速度反饋信號比（bǐ）較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時（shí）序邏輯（jí）控製通常主要（yào）由可編程式控製器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（àn）各檢測信號進行邏輯判別，從（cóng）而（ér）控製（zhì）機床各個部件有（yǒu）條不紊地按序工作。

二、伺服係統（tǒng）

它是數控係統與機床本體之間的電傳（chuán）動聯係環（huán）節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測（cè）反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執（zhí）行元件（jiàn），驅動控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係（xì）統（tǒng）發生的指令信號與位置（zhì）檢測反饋信（xìn）號比較後作為（wéi）位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅（qū）動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖（tuō）動（dòng）工作台或刀架運（yùn）動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分（fèn），用於實現數控機床的進給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、整形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直線（xiàn）位移或角位移運（yùn）動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其（qí）性能將直接影響數控機床（chuáng）的精度和（hé）速度等技術指標，因此，對數（shù）控機床的伺（sì）服驅（qū）動裝（zhuāng）置（zhì），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指令信號，並能忠實地執行來自（zì）數控裝置的指令，提高係統的動（dòng）態跟隨特性和靜（jìng）態跟蹤精度。

伺服（fú）係統包括驅動裝置和執行機構（gòu）兩大部分。驅動裝（zhuāng）置由主軸驅動（dòng）單元、進給驅動單元和主軸伺服（fú）電動機、進給伺服電動機組（zǔ）成。步進電動機、直流（liú）伺（sì）服（fú）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值檢測出（chū）來並經反饋係統輸入到（dào）機床的數控裝置中，數控（kòng）裝置對反饋回來的實（shí）際位移值與指令值進行比較，並向伺（sì）服係統輸出達到設定值（zhí）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，要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀（dāo）具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給（gěi）量主（zhǔ）軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序（xù）信息輸入到（dào）CNC單元。

四（sì）、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝（zhuāng）置均（jun1）采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個（gè）微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此（cǐ）又稱軟件數（shù）控（Software NC）。CNC係統是一種位置控（kòng）製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後（hòu）輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和（hé）輸出三個基本部分構成（chéng）。而所有這些工作都由計算機的係統程序進（jìn）行（háng）合理地組織，使整個（gè）係統協調（diào）地進行工作。

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（zhuāng）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）連接上級計算機的（de）DNC（直接數控（kòng））輸入，現（xiàn）仍有不少係統還保留（liú）有光電閱讀機的紙帶（dài）輸入（rù）形式。

（1）紙帶輸入方式。可用（yòng）紙（zhǐ）帶（dài）光電閱（yuè）讀機讀入零件程序，直接控製機床（chuáng）運動，也可以（yǐ）將紙（zhǐ）帶內容讀入（rù）存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式（shì）。操作（zuò）者可利用操作麵板上的鍵盤輸入加工程序的指令（lìng），它適用於比較短的程序。

在控（kòng）製（zhì）裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件（jiàn）輸入（rù）加工程序（xù），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。一般手工編程均采用這種方法。

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

（3）采用DNC直（zhí）接數控輸入方（fāng）式（shì）。把零件（jiàn）程序保存在上級計算機中，CNC係（xì）統一邊（biān）加工一邊接收來自計（jì）算機（jī）的（de）後續程序段。DNC方（fāng）式多（duō）用於采用（yòng）CAD/CAM軟件設計的複雜（zá）工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入（rù）裝置將加工信息（xī）傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理（lǐ）部分按照控製程序的規定，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（de）輪廓信息（起點、終（zhōng）點（diǎn）、直線、圓弧等）、加工（gōng）速度及其（qí）他輔助加工信息（如換（huàn）刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目（mù）的是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、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝（zhuāng）置（zhì）與伺服機構相聯（lián）。輸出裝置根據控製器的（de）命令接受運算器的輸出脈衝，並把它（tā）送到各坐標（biāo）的伺（sì）服控製係統，經過功率放大，驅動伺（sì）服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳（chuán）動係統

它是機床切削加工時傳遞（dì）轉矩的主（zhǔ）要部件之一。一般分為齒輪有（yǒu）級變速和電氣無級調速兩種類型（xíng），較（jiào）高（gāo）檔的數控機床都要求實現無（wú）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（zhì）係（xì）統、主軸（zhóu）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（xì）統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等（děng）電氣保護（hù）外，主（zhǔ）要在可編程控（kòng）製（zhì）器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行（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電動機、液壓係（xì）統電磁閥或電磁離（lí）合（hé）器等，主要起（qǐ）到擴（kuò）展接（jiē）點散和擴大觸點（diǎn）容量等作用。

另外，它也與機床操作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（diàn）源開關（guān）、接（jiē）線（xiàn）端子（zǐ）和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統（tǒng）的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須（xū）並接RC阻容（róng）吸收器，對（duì）各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七（qī）、輔（fǔ）助裝置

它主要包括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊（jǐn）放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限（xiàn）位保護功能等部分。機床加工功能（néng）與興型不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機（jī）床功能所（suǒ）必需（xū）的配套裝置，常用的輔助裝（zhuāng）置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等（děng）各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的（de）是數控（kòng）機床機械（xiè）結構實體。它於（yú）傳統（tǒng）的普通機（jī）床相比較，同樣由主傳動（dòng）機構、進給傳動機構、工作台、床身（shēn）以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布（bù）局、外觀造型、傳動機構、刀係統（tǒng）及操（cāo）作機（jī）構等方麵都發生了很大的變（biàn）化。這種變化的目的是為了滿足數控（kòng）技術的要求（qiú）和充分（fèn）發揮數控機床的特點（diǎn）。

機床主機是數控機床的主體（tǐ）。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控（kòng）車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆（gǎn）為公（gōng）司的主打產品，它是在數控機床上自動地（dì）完成各種切削加工的機械部（bù）分。與傳（chuán）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構。通常用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（hé）抗震性，使機床主體能適應數控（kòng）機（jī）床（chuáng）連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局（jú）、減少發熱、控製溫升（shēng）及采用（yòng）熱位移（yí）補償等措施，可減少熱（rè）變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能（néng）的主（zhǔ）軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機（jī）床（chuáng）的傳動鏈縮短，簡化了機床機械（xiè）傳（chuán）動係統（tǒng）的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間（jiān）隙的傳動裝置和運動部件，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。