​數控機床的基本組成及工（gōng）作原理你都了（le）解嗎

數控機床是數字控製機床（chuáng）的簡稱，是一種裝有程序控製係統的（de）自動化機床。該控製係統能夠（gòu）邏輯地處理具有控製編碼或其他符號指令規定的程序，並將其（qí）譯碼，用代碼化的數字表示，通過（guò）信息（xī）載（zǎi）體輸入數控裝置。經運算（suàn）處理由數控裝置（zhì）發（fā）出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的（de）形狀（zhuàng）和尺寸，自動地（dì）將零件加工出來。鈦數控機床（chuáng）較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控（kòng）製技（jì）術的發展方向，是（shì）一種典型的機電一體化產品。

數控機床一般（bān）由數控（kòng）係統、包含伺服電動機和（hé）檢測反饋（kuì）裝置的伺服係統、主傳動係統、強電（diàn）控製櫃、機（jī）床本體和各（gè）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（běn）工作過程。對具體備類不同（tóng）功能的數控機床，其組成（chéng）部分略有不同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現自動加工（gōng）的核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器（qì）、各類輸（shū）出接口等（děng）組成。其中（zhōng）操作係（xì）統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、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（yóu）CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控（kòng）製的是一般對（duì）象的位（wèi）置、角度（dù）、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式（shì）又可分為數據運算（suàn）處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算模（mó）塊就是（shì）根據所讀入的零件（jiàn）程序，通過譯碼、編譯（yì）等信息處理後，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（dù）反饋信號比較，從而控製機床各（gè）個坐（zuò）標軸（zhóu）的位移；而時序邏輯控製通（tōng）常主（zhǔ）要由可編程（chéng）式控（kòng）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（háng）協調，按各檢測（cè）信號進行邏輯判別，從而（ér）控製機床各個部件有條不紊地按（àn）序工作。

二、伺服係統（tǒng）

它是數控係統與機床本體之間的（de）電（diàn）傳動（dòng）聯係環節。主要由伺服電（diàn）動（dòng）機（jī）、驅動控製係統及（jí）位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元（yuán）件，驅（qū）動控（kòng）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測反饋信號比較後（hòu）作為位移（yí）指令，再經驅（qū）動控（kòng）製係統功串放大後，驅（qū）動電動機運（yùn）轉，從而（ér）通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統（tǒng）是數控機床的重要組成部分，用於實（shí）現數控機床的進給伺服控製和（hé）主（zhǔ）軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自（zì）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的直線位（wèi）移或角位移運動。由於伺服係統是數控（kòng）機床的最後環（huán）節，其性能將直接影響數控機（jī）床的精度和速度（dù）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（kuài）速反應（yīng）性能，準確而靈敏地跟（gēn）蹤數控裝（zhuāng）置發出的數（shù）字指令信號（hào），並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜（jìng）態（tài）跟蹤（zōng）精度。

伺服係統包括驅動（dòng）裝（zhuāng）置和執行（háng）機（jī）構兩大部分。驅動裝置由（yóu）主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動（dòng）機、進給伺服電動（dòng）機組成。步進電動機（jī）、直流伺服電動機和交流伺服電動機（jī）是常用的驅動裝置（zhì）。

測量元件將數控機（jī）床各坐標軸的實際位移值檢測出（chū）來並經（jīng）反饋係統輸入到機床（chuáng）的數控裝置中，數控裝置（zhì）對反饋回來的實際（jì）位移值與指令（lìng）值進行比較，並向伺服係統（tǒng）輸出達（dá）到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體（tǐ）

數控機床工作時，不需要工人直接去（qù）操（cāo）作機床，要對數控機床進行控（kòng）製，必須編製加工程序。零（líng）件加工程序中，包（bāo）括機床上刀具和（hé）工（gōng）件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔（fǔ）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（cí）帶、軟（ruǎn）磁盤等（děng），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（kòng）裝置是數控機（jī）床的核心。現代數（shù）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，以程序化的軟件形式實現數控功能（néng），因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統（tǒng）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（jì），然後輸（shū）出到（dào）執行部（bù）件加工出所需要的（de）零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基（jī）本部分構（gòu）成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行合理地組織（zhī），使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令（lìng）輸入給數控（kòng）裝置，根據程序載（zǎi）體的不同（tóng），相應（yīng）有不（bú）同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統（tǒng）直接通信方式輸入和連接上級計算（suàn）機的DNC（直（zhí）接數控）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。可用紙帶光電閱讀機讀（dú）入零件程序，直接控製機床運動，也（yě）可以將紙帶內容讀（dú）入存儲器，用（yòng）存儲器中儲存的零件程序控製機床運動。

（2）MDI手動數（shù）據輸（shū）入方式。操（cāo）作者可利用操作麵板上的（de）鍵盤（pán）輸入加工程序的指令，它適用於（yú）比較短的（de）程序。

在控製裝置編輯狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，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（kě）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（kě）自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入（rù）方式。把零件程序保存在上級（jí）計算機中，CNC係統一邊加工一邊（biān）接收來（lái）自計算（suàn）機的後續程序段。DNC方（fāng）式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信（xìn）息處（chù）理：輸入裝置將加工信息傳給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（guī）定，逐步存儲並進（jìn）行處（chù）理後，通過輸出單元發（fā）出位置和速度指（zhǐ）令給伺（sì）服係（xì）統和主運動控製部分。CNC係統的（de）輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及（jí）其他輔助加工（gōng）信息（如換刀、變速、冷卻液開關（guān）等），數（shù）據處理的目的是完成插補運算前的（de）準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度（dù）計算及輔助功能的（de）處理等。

3、輸出裝置：輸（shū）出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控（kòng）製器的命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（fàng）大，驅（qū）動伺服係統，從而（ér）控製機床按（àn）規（guī）定要求運動。

五（wǔ）、主傳動係統

它是（shì）機床切削加（jiā）工時（shí）傳遞轉矩的主（zhǔ）要部件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調（diào）速兩種類（lèi）型，較高檔的數控機床（chuáng）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構等組成（chéng）。

六、強電控製櫃

它主要用來安（ān）裝機床強電控製的各種電（diàn）氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及（jí）各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在（zài）可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置（zhì）的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助（zhù）裝置的各種交流電動機、液壓係統（tǒng）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作用。

另外，它也與機床操作台的有（yǒu）關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接（jiē）觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類（lèi）電氣保護（hù）元器件（jiàn）等（děng）構成。它與（yǔ）一般的普通機床電氣類似（sì），但為了提高對弱電控（kòng）製係統的（de）抗幹擾性，要（yào）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並接RC阻容吸收器（qì），對各種檢測信號的輸（shū）入均要求用屏蔽（bì）電纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）置

它主要包（bāo）括ATC刀自動交換機構、APC工件自動（dòng）變換機構、工件夾緊放鬆機（jī）構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑（huá）裝置、過載與限位保護（hù）功能等部分（fèn）。機床加工功能與興型不（bú）同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發（fā）揮數控機床功（gōng）能所必需（xū）的配套裝置（zhì），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（zuò）台（tái）和數控分度頭，防（fáng）護，照明等各種輔（fǔ）助裝置。

八、機床本體

它（tā）指的是數控機床機械結構實（shí）體。它於傳統的普通機床相（xiàng）比較，同樣由主傳動機構、進給（gěi）傳動機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等（děng）部分組成，但數控機（jī）床的整體（tǐ）布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目的是（shì）為了滿足數控技術的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床（chuáng）的主體（tǐ）。它包括床身、底座、立（lì）柱、橫梁、滑座、工作台、主（zhǔ）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（dāo）柄刀杆、夾頭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（xiè）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（xìng）及較小熱變形的機床（chuáng）新結構。通常用提高結（jié）構係統的靜（jìng）剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率（lǜ）等（děng）方法來提高機（jī）床主機的剛（gāng）度和抗震性，使機（jī）床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局（jú）、減少發熱（rè）、控（kòng）製溫升及采（cǎi）用熱位移補償等措施，可減（jiǎn）少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛（fàn）采用高性能的主軸伺（sì）服驅（qū）動和進給伺服驅動（dòng）裝置，使（shǐ）數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構（gòu）。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝（zhuāng）置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直（zhí）線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌等。