​數（shù）控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機（jī）床的簡稱，是一種裝有程序控製係（xì）統的（de）自動化機床。該（gāi）控製係統能夠邏輯地處（chù）理具有控製編（biān）碼或其他符號（hào）指令規定的程序，並將其譯碼，用（yòng）代碼化的數字表示（shì），通過（guò）信息載體輸入（rù）數控裝置。經運算處理由數控裝（zhuāng）置發出各（gè）種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要（yào）求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜（zá）、精密（mì）、小（xiǎo）批量、多品種的零件加（jiā）工問題，是一種柔性的、高效能的（de）自動（dòng）化機（jī）床，代表了現代機床控製技術（shù）的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

數控機床一般由數控係（xì）統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服（fú）係統、主傳動係統、強電（diàn）控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即（jí）可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，其組成部分略有不同。

一、數控係統（tǒng）

它是機床實現自動加工的（de）核心。主要有操作係統（tǒng）、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接（jiē）口等組成。其中操作係統由顯示器和（hé）操縱鍵盤組成，顯示（shì）器有數碼管（guǎn）、CRT、液晶等多種形式。主控製（zhì）係統與（yǔ）計算機主板有所類同，主要由CPU、存（cún）儲器、控製器等（děng）部分組成。數（shù）控係統所（suǒ）控製（zhì）的是一般對象的位置、角（jiǎo）度、速度等機械量，以及溫（wēn）度、壓力、流量等物理（lǐ）量。

其控製（zhì）方式又（yòu）可分為數據運算（suàn）處理（lǐ）控製和時序邏輯控製兩大類（lèi），其中主控製器（qì）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（xī）處理（lǐ）後（hòu），進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐（zuò）標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各（gè）個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要（yào）求進行協調，按（àn）各（gè）檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從而控製機（jī）床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它（tā）是數（shù）控係（xì）統與機床本體之（zhī）間的電傳動聯（lián）係環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統（tǒng）及位置檢測反（fǎn）饋（kuì）裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅（qū）動控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指（zhǐ）令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位移（yí）指令，再經驅動（dòng）控製係統功串放大後（hòu），驅動電動機運轉，從而通過機（jī）械傳動裝置拖動工作台或刀架（jià）運動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺（sì）服（fú）控製和主軸伺服控製。伺服係（xì）統的作用（yòng）是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理（lǐ）後，轉換成機床執行部件的直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，其性能將直接影響（xiǎng）數控（kòng）機床的精（jīng）度和速度（dù）等（děng）技術指標，因此，對數控（kòng）機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性（xìng）能，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（dì）執行（háng）來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟（gēn）隨特性和靜（jìng）態跟蹤精度。

伺服（fú）係統包括（kuò）驅動裝置和執行機（jī）構（gòu）兩大部分。驅動裝置由主軸（zhóu）驅動單元、進給驅動單元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給伺服（fú）電動機組成。步進（jìn）電動機、直（zhí）流伺服電動機（jī）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（jì）位移值檢測出來並經反饋係（xì）統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回（huí）來（lái）的實（shí）際位移（yí）值與指令值進行比較，並（bìng）向伺服（fú）係統輸出達到設（shè）定（dìng）值所需的位移量指令。

三、加工（gōng）程序載體

數控機床（chuáng）工作時，不需要（yào）工人直接去操作機床，要對數控機床（chuáng）進行控製，必須編（biān）製加工程序。零件（jiàn）加工程序中，包（bāo）括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量（liàng）主軸轉速等）和輔助運動等。將零件（jiàn）加工程序（xù）用一定的格（gé）式和代碼，存儲在（zài）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（jī）床的輸入裝置（zhì），將程序信（xìn）息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝（zhuāng）置是數控機床（chuáng）的核心。現代數控裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使（shǐ）用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動（dòng）軌（guǐ）跡，然後輸出到執行部件加工出所需（xū）要的零件。因此，數控裝置（zhì）主要由輸（shū）入、處理和輸出三個基本部分構成。而（ér）所有這些工作（zuò）都（dōu）由計算機的係統程序進（jìn）行合理地組織，使整（zhěng）個係統（tǒng）協調（diào）地進行工作。

1、輸入裝置：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。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連（lián）接上級計算機的DNC（直接數控（kòng））輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸（shū）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（yě）可以將紙帶內（nèi）容讀入存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存的零件（jiàn）程序控（kòng）製機床運動。

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

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入（rù）控製裝置的存儲器中，這種（zhǒng）輸入方法可重複使用程（chéng）序。一般手工編程均采用這種（zhǒng）方法（fǎ）。

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（jī）對話的方法，輸入有（yǒu）關的尺寸數（shù）字，就可自動生成（chéng）加工程序。

（3）采用（yòng）DNC直接數控輸入方式。把（bǎ）零件程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後續（xù）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、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單（dān）元，編譯成計算機能識別的信（xìn）息，由（yóu）信息處理部分按照（zhào）控製程序（xù）的規定，逐步存儲並進行處（chù）理後，通（tōng）過輸出單元發出位置和速度（dù）指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包（bāo）括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線（xiàn）、圓弧等）、加（jiā）工速（sù）度及其（qí）他輔助加工信（xìn）息（如（rú）換刀、變速、冷卻液（yè）開（kāi）關等），數據處理（lǐ）的目的是完成插補運算（suàn）前的準備工作（zuò）。數據處理（lǐ）程（chéng）序還包括刀具半（bàn）徑補償、速度計算及輔助功（gōng）能的處理等。

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

五、主傳動（dòng）係統

它是機床切削加工時傳遞（dì）轉（zhuǎn）矩的主要部（bù）件之一。一般分（fèn）為齒輪有級變速和（hé）電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求（qiú）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（děng）組成。

六、強電（diàn）控製櫃

它主要用來安裝機床強電控製（zhì）的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控（kòng）製係統的輸入電源（yuán），以及各種（zhǒng）短路、過載、欠壓等電氣保護外，主（zhǔ）要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的（de）電氣執（zhí）行元器件之間起橋（qiáo）梁聯（lián）結作用，即控製機床輔助裝置（zhì）的各種交流電動機、液壓係（xì）統電磁閥或電磁離合器（qì）等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容（róng）量等作用。

另外，它也與機床操（cāo）作台的有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種（zhǒng）中（zhōng）間繼電器（qì）、接（jiē）觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類（lèi）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（gāo）對弱電控製係統的抗幹擾性，要求（qiú）各類頻繁啟（qǐ）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，對各種檢測信號（hào）的輸入均要求（qiú）用屏蔽電（diàn）纜連接。

七、輔助裝置（zhì）

它主要包括ATC刀自動（dòng）交換機（jī）構、APC工件自動變（biàn）換機（jī）構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控（kòng）製（zhì）係統、潤滑裝置、過載（zǎi）與限位保（bǎo）護功能等部分。機床加工功能與興（xìng）型不同，所包含的（de）部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套（tào）裝（zhuāng）置，常用的輔助裝置包（bāo）括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤（rùn）滑裝置，回轉（zhuǎn）工作台和數（shù）控分度頭，防護（hù），照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳（chuán）統的普通（tōng）機（jī）床相比較，同樣由主傳（chuán）動（dòng）機（jī）構、進給傳（chuán）動機構、工（gōng）作（zuò）台、床身以及立柱等部分組成（chéng），但數控機床的整體布局（jú）、外觀造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿（mǎn）足數控技術的要求和充分發揮數控機床的特（tè）點。

機床主機是數控機床（chuáng）的主體（tǐ）。它包括床身、底（dǐ）座、立柱、橫（héng）梁（liáng）、滑座、工作台、主軸箱（xiāng）、進給機構、刀（dāo）架及自（zì）動換刀裝（zhuāng）置等機械部件。鈦浩機械是以回轉（zhuǎn）頂（dǐng）尖（jiān）、絲杠、軸加工、數控車（chē）床加工、刀柄（bǐng）刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在（zài）數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統（tǒng）的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：

1、采（cǎi）用具有高剛度、高抗震性（xìng）及較小熱變形的機（jī）床新（xīn）結構。通常用提高（gāo）結構係統的靜剛度、增加阻尼、調整結構（gòu）件質量和固有頻率等方法來（lái）提高機（jī）床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床（chuáng）連續自動地進行切削加工（gōng）的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱（rè）變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主（zhǔ）軸伺服（fú）驅動和進（jìn）給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械（xiè）傳（chuán）動係（xì）統（tǒng）的結構。

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