​數控機（jī）床的基本組成及工作原理你（nǐ）都了解嗎

數（shù）控（kòng）機床是數（shù）字（zì）控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該（gāi）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，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體（tǐ）輸（shū）入（rù）數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸（cùn），自（zì）動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解（jiě）決了複雜、精密、小批量（liàng）、多品種的（de）零件加工問題，是一種柔（róu）性（xìng）的、高效能的自動（dòng）化機（jī）床，代表了現（xiàn）代機床控製技（jì）術的（de）發展方向，是一種（zhǒng）典型的機電一體化（huà）產品。

數控（kòng）機床一（yī）般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋（kuì）裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類（lèi）輔助裝簧（huáng）組成（chéng）。加上虛線部分即可表示數控加（jiā）工的基本工作過程。對具體備類不同功能的（de）數控機床，其（qí）組成（chéng）部分（fèn）略有不同。

一、數（shù）控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操（cāo）作（zuò）係統、主控製係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組（zǔ）成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種（zhǒng）形式。主控製係統與計算（suàn）機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控（kòng）製器等部分（fèn）組成。數控係統所控製的是一般對象的位（wèi）置、角（jiǎo）度、速度等（děng）機械量，以及溫（wēn）度、壓力（lì）、流量等物理（lǐ）量。

其控製（zhì）方式又（yòu）可分（fèn）為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩（liǎng）大類，其中主（zhǔ）控製器內的插補運算模塊（kuài）就是根據（jù）所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時（shí）序邏輯控製通常主要（yào）由可編程式控製器PLC來完成，它根（gēn）據機床加（jiā）工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判（pàn）別，從而控製機床各個（gè）部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之間（jiān）的電（diàn）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（zhuāng）置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統（tǒng）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）動控製係統功串（chuàn）放大後，驅動（dòng）電動機運轉，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分，用於實現數控機床的進給伺（sì）服控製和主軸伺服（fú）控製。伺服（fú）係統的作用是把接受來（lái）自數控裝置的（de）指令信息，經功率放大、整（zhěng）形處理後（hòu），轉換成機床執行部（bù）件的直線位移（yí）或角位（wèi）移運動（dòng）。由於伺服（fú）係統是數控機床的最後環節（jiē），其性能將直接影響（xiǎng）數控機（jī）床的精度和速度等（děng）技術指標，因此，對數控（kòng）機（jī）床的伺（sì）服驅動裝置，要求具有良（liáng）好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號（hào），並（bìng）能忠實地執（zhí）行來自數控裝置的指令，提高（gāo）係統的動（dòng）態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺（sì）服係統包括驅動裝（zhuāng）置和執行機構兩（liǎng）大部（bù）分。驅（qū）動裝置（zhì）由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅動單元和主（zhǔ）軸伺服電（diàn）動機（jī）、進給（gěi）伺服電動（dòng）機（jī）組成。步（bù）進電動（dòng）機、直流（liú）伺服電動機和交流（liú）伺服（fú）電（diàn）動機是常用的驅動裝置。

測量（liàng）元件將數（shù）控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並（bìng）經反饋係統輸（shū）入到機床（chuáng）的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際（jì）位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達到設定（dìng）值所需的位移量指令。

三、加（jiā）工程序載體

數控機床（chuáng）工作時，不需要工人直接去操作（zuò）機（jī）床，要（yào）對數控機床進行控製，必須編製加工（gōng）程序。零件加工程序中（zhōng），包括機床上（shàng）刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主（zhǔ）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（zài）一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒（hé）式磁帶（dài）、軟磁盤等，通（tōng）過數（shù）控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控（kòng）裝置

數控裝置是數控機（jī）床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器（qì），以程序化的（de）軟件形式（shì）實現數控功能，因此（cǐ）又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統（tǒng）是一種位置控製係統（tǒng），它是根據輸入數據（jù）插補出理想的運動軌跡，然後輸出（chū）到執行部件加工出所（suǒ）需要的零件。因（yīn）此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出（chū）三個基本部分構成。而所（suǒ）有這些工作都由計算機的係（xì）統（tǒng）程序（xù）進行合（hé）理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控（kòng）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（jiàn）盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶（dài）輸入形式。

（1）紙（zhǐ）帶輸（shū）入方式。可用（yòng）紙帶光（guāng）電閱讀機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用（yòng）存儲器中儲存的零件程序控製機床運動。

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

在（zài）控製裝置編輯狀態（EDIT）下（xià），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（chéng）序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的（de）數控裝置（zhì）上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人（rén）機（jī）對話的方法，輸入有關的尺寸數字（zì），就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直（zhí）接數控輸入（rù）方式。把零件程序保存（cún）在上（shàng）級（jí）計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來（lái）自計算機的後續（xù）程序段（duàn）。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）件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算（suàn）機（jī）能識（shí）別的信息，由信息處理部分按照控（kòng）製程序的規定，逐步存儲並進行處理後（hòu），通（tōng）過輸（shū）出（chū）單元發出位置（zhì）和速（sù）度指令給伺（sì）服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）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關（guān）等），數據處理（lǐ）的目的是完成插補運算前（qián）的準備工作。數據（jù）處理程序還包括刀具半徑補償（cháng）、速度計算及輔助功（gōng）能的處理（lǐ）等。

3、輸出裝（zhuāng）置：輸出裝置與伺服機構相聯（lián）。輸出裝置根（gēn）據控製器的命令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，經過功率放大（dà），驅動（dòng）伺服係統，從而（ér）控製機床按（àn）規定要求（qiú）運動。

五、主（zhǔ）傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的（de）主要部件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣（qì）無級（jí）調速兩種類型，較高檔的數控機（jī）床都要求實現（xiàn）無級調速來滿足各種加工工藝的要求，它（tā）主（zhǔ）要由主（zhǔ）軸驅動控製（zhì）係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機（jī）構等組成。

六、強電控製（zhì）櫃

它（tā）主要用來安裝機床強電控製的各種（zhǒng）電氣元器（qì）件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，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（jiē）口與機床（chuáng）各類輔助裝置的電氣執行元器件之間（jiān）起橋（qiáo）梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到（dào）擴展（zhǎn）接點散和擴（kuò）大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台（tái）的有關手控按鈕連（lián）接。強電控製櫃（guì）由（yóu）各種中間繼（jì）電器、接觸器、變壓（yā）器、電源開關、接線端（duān）子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普（pǔ）通機床電氣（qì）類似，但為了提高對弱電控製係統的（de）抗幹擾性，要（yào）求各類頻繁啟動（dòng）或（huò）切換的電動（dòng）機、接觸（chù）器等（děng）電磁感應器（qì）件均（jun1）必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜（lǎn）連接。

七、輔助裝置（zhì）

它主要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動（dòng）變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係（xì）統、潤滑（huá）裝置、過載與限位保護功能等（děng）部分。機床（chuáng）加工功能與興型（xíng）不同，所包含的部分也不同。輔助裝置（zhì）是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包（bāo）括：氣（qì）動、液壓（yā）裝置，排屑裝置，冷卻、潤（rùn）滑裝置，回轉工作台和數控分（fèn）度（dù）頭，防護，照明（míng）等（děng）各種輔助（zhù）裝置。

八、機床（chuáng）本體

它指的是數（shù）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（dòng）機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、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的（de）變化。這種變化的目的是為了滿足數控技術的要（yào）求和充分發揮數控（kòng）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（lì）柱、橫梁、滑（huá）座、工作台、主軸箱、進給（gěi）機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是（shì）以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品（pǐn），它是在數控機床上自動地完成各（gè）種切削加工的機（jī）械（xiè）部分。與傳統的機床相（xiàng）比，數控機床主（zhǔ）體具（jù）有（yǒu）如下結（jié）構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機（jī）床新結構。通常用提高結（jié）構係統（tǒng）的靜剛度、增加阻尼、調（diào）整（zhěng）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（zhèn）性，使機（jī）床主體（tǐ）能適應數控機床連續自動地進行切削（xuē）加工的（de）需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升（shēng）及采用熱位移（yí）補償等措施，可減少熱變形對機床主（zhǔ）機的影（yǐng）響。

2、廣泛采用高性能的主（zhǔ）軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床（chuáng）的（de）傳（chuán）動鏈縮短，簡化了（le）機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率（lǜ）、高精度、無間隙的傳動裝置和運（yùn）動部件，如（rú）滾（gǔn）珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓（yā）導軌等。