數控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是（shì）數字（zì）控製機床的簡稱（chēng），是一種裝有程序（xù）控製（zhì）係統的（de）自動化機（jī）床。該控製係統能夠邏輯（jí）地處理具有控製編碼或其他符號指令規定的（de）程序，並將其譯碼（mǎ），用代（dài）碼（mǎ）化的（de）數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的動作，按圖紙（zhǐ）要（yào）求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地（dì）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（xiàn）代機床控製技術的發展方向，是一種典型（xíng）的機（jī）電（diàn）一體化（huà）產品。

數控機床一般由數（shù）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、強電控製櫃、機床本體和（hé）各類輔助裝簧組成。加上虛線部分（fèn）即可（kě）表示數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）組成部分略有不同（tóng）。

一、數（shù）控係統

它是機床實現自動加工的核（hé）心（xīn）。主要（yào）有操作係統、主控（kòng）製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其（qí）中操作係統由顯示器和操縱（zòng）鍵盤組成，顯示器有數碼管（guǎn）、CRT、液晶等多（duō）種形式。主控製係統與（yǔ）計算機主（zhǔ）板有所類同，主要（yào）由CPU、存儲器、控製器等部分組成。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（yā）力、流量（liàng）等物理量。

其控（kòng）製方（fāng）式又可分為數據運算處理控製和時序（xù）邏輯控製兩大類，其中主（zhǔ）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（guò）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）與各坐標伺服係統的位置、速度反（fǎn）饋信號（hào）比較，從（cóng）而控製機床各個坐標軸的位移（yí）；而（ér）時序邏輯控製通常主要由可編程式控製（zhì）器PLC來完（wán）成，它根據機床（chuáng）加工過程（chéng）中的各個（gè）動作要（yào）求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條（tiáo）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動聯係環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋（kuì）裝置等組成。伺服電動機是係統的（de）執（zhí）行元件，驅動控（kòng）製係統則是伺服（fú）電動機的（de）動力源。數控係（xì）統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比（bǐ）較（jiào）後作（zuò）為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動（dòng）電動機運（yùn）轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要組成部（bù）分，用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的（de）作（zuò）用是把接受（shòu）來自數控裝置的（de）指令信息（xī），經功率放大、整形處理後，轉（zhuǎn）換（huàn）成機（jī）床（chuáng）執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床（chuáng）的最後環節，其性能將直接（jiē）影響數控機床的精度和速（sù）度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝（zhuāng）置，要（yào）求具有良好的快速反應性能，準確而（ér）靈敏地（dì）跟蹤（zōng）數控裝置發出（chū）的數字（zì）指令信號（hào），並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的（de）動態跟隨特性和靜態跟蹤精度（dù）。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構（gòu）兩大部分。驅動裝置由（yóu）主軸驅動（dòng）單元、進給驅動單元（yuán）和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流（liú）伺服電動（dòng）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來並經反饋係統輸入到（dào）機床的（de）數（shù）控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與（yǔ）指令值進行比（bǐ）較，並向（xiàng）伺服係統輸出達（dá）到設定值所需的（de）位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作（zuò）時，不需要工人直接去操作機床，要對（duì）數控機床（chuáng）進行控製，必（bì）須編製加工程序。零件加工程序中（zhōng），包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉（zhuǎn）速等）和輔助（zhù）運動等。將零件加工（gōng）程序用一定的格式和代碼，存儲在（zài）一種程（chéng）序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶（dài）、軟磁盤等，通過（guò）數控機床（chuáng）的輸入裝置，將程序信（xìn）息（xī）輸（shū）入到CNC單元。

四、數控裝置

數控（kòng）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（zhì）一般使用多個微處理器（qì），以程序化的軟件形式實現數控（kòng）功能，因此又稱軟件數控（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，然後輸出到執行部件加工出（chū）所需要的零件。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（gōng）作都由計算機的係統程序進行合理地組織，使（shǐ）整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控指令輸入給數控裝置（zhì），根據程序載體的不同，相（xiàng）應（yīng）有不同的輸入裝置。主要有（yǒu）鍵盤輸入、磁（cí）盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接（jiē）上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少（shǎo）係統還（hái）保留有光電閱讀機（jī）的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶（dài）光電閱讀機讀（dú）入零件程序，直接控製機床運動，也可以將（jiāng）紙帶內容（róng）讀入存儲器，用存儲器中儲（chǔ）存的（de）零件程序控製（zhì）機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存（cún）入控製裝置的存儲器（qì）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，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數（shù）控輸入方式。把零件程序保存在上級計（jì）算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後續程（chéng）序段。DNC方（fāng）式（shì）多用於采用（yòng）CAD/CAM軟（ruǎn）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：輸入裝置將加（jiā）工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐（zhú）步（bù）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（fú）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、圓弧等（děng））、加工速度及其他輔助加工信（xìn）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（qián）的準備工作。數據處理程序還包（bāo）括刀具半徑補償、速度計算及輔助（zhù）功能的處理等。

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

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要（yào）部件之一。一般分為齒輪有級（jí）變速和電氣無級調速兩種（zhǒng）類型，較（jiào）高檔的數控機（jī）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係統、主軸電動機以及主軸機械傳動（dòng）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（jiàn），除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源（yuán），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（qì）PLC的輸出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置的電氣執行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合器等，主要（yào）起到擴展接點散和擴大觸點容量等（děng）作用。

另外，它也與機床（chuáng）操作台的有（yǒu）關手控按鈕連接。強電控製櫃由各（gè）種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接（jiē）線端子（zǐ）和各類電氣保護元器件等（děng）構成。它與一般的普通機床電氣類（lèi）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動機、接（jiē）觸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求（qiú）用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包（bāo）括（kuò）ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件（jiàn）夾（jiá）緊放鬆機構、回轉工作（zuò）台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位保（bǎo）護（hù）功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保（bǎo）證充分發揮數控機床功（gōng）能所必需的配（pèi）套裝置（zhì），常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）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，照明等各種輔助（zhù）裝置。

八、機床本體

它指（zhǐ）的是數控機床機械結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作（zuò）台、床身以及立柱等部分組成，但數（shù）控機床的整體布局（jú）、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生（shēng）了很大的變化。這種變化的（de）目的是為了滿足（zú）數控技術的要求和充（chōng）分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的主體。它包（bāo）括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進（jìn）給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件（jiàn）。鈦浩機械是以回（huí）轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）床加工、刀柄刀杆、夾頭（tóu）接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完成各種切削加（jiā）工的機械部分。與傳統的機床（chuáng）相比，數控機床主體具（jù）有（yǒu）如下（xià）結構特點：

1、采用具（jù）有高剛（gāng）度、高抗震性及較小熱變形的機床新結（jié）構。通常用提高（gāo）結構係統的靜（jìng）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性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取（qǔ）改善機床結構布局、減少發熱（rè）、控製溫升及采用熱位移（yí）補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影（yǐng）響。

2、廣泛采用高性（xìng）能的主軸（zhóu）伺服驅（qū）動和進給（gěi）伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈（liàn）縮短，簡化了機（jī）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動部件，如（rú）滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。