數控機床的基本（běn）組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

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自（zì）動化機床。該控（kòng）製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他符（fú）號指令規定的程序（xù），並將（jiāng）其譯碼，用代碼化的數字表示，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控（kòng）製信（xìn）號，控製機床的動作，按圖紙要求（qiú）的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機（jī）床較好地解決了複雜、精（jīng）密（mì）、小批量、多品（pǐn）種（zhǒng）的（de）零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機（jī）床，代表了現代機床控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

數控機床一般由（yóu）數控係統、包含伺服電動（dòng）機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃（guì）、機（jī）床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組成。加上虛線部分即可（kě）表示數控（kòng）加工的基本工作過程。對具體備類不同（tóng）功能的數（shù）控機床，其組成部分略有不同（tóng）。

一、數控（kòng）係統

它是機床實現自動加（jiā）工的核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程控製器、各（gè）類（lèi）輸出接口等組成。其中操作係統由顯示（shì）器和操縱鍵盤組成，顯（xiǎn）示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製（zhì）係統（tǒng）與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲（chǔ）器、控製器等部分組成。數控係統所控（kòng）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（děng）物理量。

其控製方式又可分（fèn）為數據運算處理控製和時（shí）序邏輯控製兩大類（lèi），其中主控製（zhì）器內的插補運算模（mó）塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼（mǎ）、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通（tōng）過與各坐標伺服係統（tǒng）的（de）位置、速度反饋信號比較，從而控製（zhì）機床各個坐（zuò）標軸的位移（yí）；而時序邏輯控製通常主要由可編程式（shì）控製器PLC來（lái）完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢（jiǎn）測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部（bù）件有條（tiáo）不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數（shù）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裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生（shēng）的指令信號與位置檢測反饋信號比（bǐ）較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動電動機（jī）運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀架運（yùn）動。

伺服係統（tǒng）是數（shù）控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的（de）進（jìn）給伺服控製（zhì）和（hé）主軸伺服控製。伺服（fú）係統的（de）作用是（shì）把接受來（lái）自數控裝置的指令信息，經（jīng）功率（lǜ）放大、整形處（chù）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機（jī）床的最後環節，其性能（néng）將直接影響數控機床的精度和速度等（děng）技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置（zhì），要求具有（yǒu）良（liáng）好的快速反應性能（néng），準（zhǔn）確而靈敏地跟蹤數控裝置發出（chū）的數字指令信號，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態跟蹤（zōng）精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進（jìn）給驅動單元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給伺服電動（dòng）機（jī）組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的（de）驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標（biāo）軸（zhóu）的實際位移值檢測出來並（bìng）經反饋係統輸入到機床的數控（kòng）裝置中，數控裝（zhuāng）置對反（fǎn）饋（kuì）回來（lái）的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸（shū）出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載（zǎi）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（kòng）製，必須編製加工程（chéng）序。零件加工程序中（zhōng），包（bāo）括機床上刀具和工件的（de）相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼（mǎ），存（cún）儲在一（yī）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（zhì），將程序信息輸入到CNC單元。

四（sì）、數控裝（zhuāng）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（zhè）種CNC裝置（zhì）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，因此又稱軟（ruǎn）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軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的（de）零件。因此，數控裝（zhuāng）置主要由（yóu）輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都（dōu）由計（jì）算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給（gěi）數控裝置，根據程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置（zhì）。主（zhǔ）要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入（rù）和連接上級計算機（jī）的DNC（直接數控（kòng））輸入，現仍有不少係統（tǒng）還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形（xíng）式。

（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（zhì）機床運動，也可（kě）以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件（jiàn）程序控製機床運動（dòng）。

（2）MDI手動數據（jù）輸（shū）入方式。操作者可（kě）利（lì）用操作麵板上的鍵盤（pán）輸入加工程序的指令（lìng），它適用於比較短的程序。

在控製裝置（zhì）編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這（zhè）種輸（shū）入方法可重複使用程序。一般（bān）手工編程均采用這種方法。

在（zài）具有會話編程（chéng）功能的數控裝置上，可按照顯示器上提示的（de）問題，選（xuǎn）擇不同的菜單，用人（rén）機對話的方法，輸入有（yǒu）關的尺寸數字，就可自動生成加工程序（xù）。

（3）采用DNC直接數（shù）控輸入方式。把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程（chéng）序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零（líng）件（jiàn）程（chéng）序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計（jì）算（suàn）機能識（shí）別的信息，由信息處理部（bù）分按照（zhào）控製程序（xù）的規定，逐步存儲並進行（háng）處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統（tǒng）和主運動控製部分。CNC係統的輸入數據包括：零（líng）件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加（jiā）工速（sù）度及其他（tā）輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程（chéng）序還包括刀具半徑補償、速度計算（suàn）及輔助（zhù）功能（néng）的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置（zhì）與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接受運（yùn）算器（qì）的輸出脈衝，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（kòng）製機床按規定（dìng）要求運動。

五、主傳動係統

它是機（jī）床切（qiē）削加工時傳遞轉矩的主要部件之（zhī）一。一般分為齒輪有級（jí）變速和電（diàn）氣無級調速兩種類型，較高檔的數（shù）控機床都（dōu）要求實現無級調速（sù）來滿足（zú）各種加工工藝的要（yào）求，它（tā）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。

六、強電（diàn）控製櫃

它主要用來安裝機（jī）床強（qiáng）電控（kòng）製的各（gè）種電（diàn）氣元器件，除了提供數（shù）控、伺服等類弱電控製（zhì）係統的輸入（rù）電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸出接口與機床各類輔（fǔ）助裝置的電氣執行元器件之間起橋（qiáo）梁（liáng）聯結作用，即控製機床輔助（zhù）裝置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點散（sàn）和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕（niǔ）連接（jiē）。強電控製櫃（guì）由各種中間繼（jì）電器、接觸器、變壓器、電源開（kāi）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（tōng）機床電氣類（lèi）似，但為了提（tí）高對弱電控製係統的抗幹擾性（xìng），要求各類頻繁啟動或切換（huàn）的（de）電動機、接觸器等電磁感應器（qì）件均必須（xū）並接RC阻（zǔ）容（róng）吸收器，對各種（zhǒng）檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀（dāo）自動交換機構、APC工件自動（dòng）變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統（tǒng）、潤滑（huá）裝置（zhì）、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興（xìng）型不同，所包含（hán）的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的（de）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（zhuāng）置，回轉（zhuǎn）工（gōng）作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數（shù）控機（jī）床機械（xiè）結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同樣（yàng）由主（zhǔ）傳動機構、進給傳動（dòng）機構（gòu）、工作台、床身以（yǐ）及立柱（zhù）等部分組成，但數控機（jī）床的整體布局、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（dà）的變化。這種（zhǒng）變化的目的（de）是為了（le）滿足數控技術的要求（qiú）和充分發揮數控機床的特（tè）點。

機床主（zhǔ）機是數（shù）控（kòng）機床的主體。它包括床身（shēn）、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（xiè）是以回轉頂尖、絲杠、軸加工（gōng）、數控車床（chuáng）加工、刀（dāo）柄刀杆、夾頭接杆為公（gōng）司的（de）主打產品，它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比（bǐ），數控機床主體具（jù）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（fǎ）來提高機床（chuáng）主機的剛度和抗震性，使機床（chuáng）主體能適（shì）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（bù）局、減少發熱、控（kòng）製溫升（shēng）及采用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的（de）主軸伺服驅動和進（jìn）給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳（chuán）動係統（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（gàng）螺母副、塑（sù）料滑動（dòng）導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。