​數控機床的基本組成（chéng）及工作原理你都了解嗎

數（shù）控機床是（shì）數字控製（zhì）機床（chuáng）的簡稱，是一（yī）種裝有（yǒu）程序控製係統的（de）自動化機床。該控製係（xì）統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他符號指令（lìng）規定的程序，並將其譯（yì）碼，用代（dài）碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝（zhuāng）置。經（jīng）運算處理（lǐ）由數控裝置發出各種（zhǒng）控製信號，控製機床的動（dòng）作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動（dòng）地將零件（jiàn）加工出來。鈦數控機床較好地解決（jué）了複雜、精密、小批量、多品種的零件（jiàn）加工問題（tí），是一種柔性的、高效能的自動（dòng）化機床，代表了現代機（jī）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（shù）控（kòng）機床一般由數控（kòng）係統、包含伺服電動機（jī）和檢測反饋裝置（zhì）的伺服（fú）係統、主傳動係統（tǒng）、強電（diàn）控製櫃、機床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組（zǔ）成。加上虛線部分即可表示數控加工的（de）基本工作過程。對具體備（bèi）類不同功能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它（tā）是（shì）機床實現自動加工的核心。主要有操作係統（tǒng）、主控製係統、可（kě）編程控製器、各類（lèi）輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操（cāo）縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種（zhǒng）形式。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等（děng）部分（fèn）組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速（sù）度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和（hé）時序邏輯控（kòng）製兩大類，其中主控製器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯（yì）碼、編譯等信息處理後，進行相（xiàng）應的刀軌跡插樸運（yùn）算（suàn），並通過與各坐標伺服係統的位置、速度反饋信號（hào）比較，從而控製機床各個坐（zuò）標軸的位（wèi）移；而時序邏（luó）輯控製通常（cháng）主要由（yóu）可編程式控製器PLC來完成，它根據機床加（jiā）工過程中的各個動作要求進行（háng）協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從（cóng）而控製機床各個部件有條不紊（wěn）地按序工（gōng）作。

二、伺服係統

它（tā）是數控係（xì）統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服電動（dòng）機（jī）、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（xì）統發生的指令信號與位置檢測（cè）反饋信號比較後作為位（wèi）移指（zhǐ）令，再經驅（qū）動控製係統功串放大後，驅動電動（dòng）機（jī）運轉，從而（ér）通（tōng）過機械傳動裝置拖動（dòng）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服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作（zuò）用是把接受（shòu）來自（zì）數控裝置的指令信息（xī），經功率放大、整形處（chù）理（lǐ）後，轉換成機床執行部件的直（zhí）線位移或角位移運動。由於伺服係統是數（shù）控機床的最後（hòu）環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技（jì）術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置（zhì），要求具有良好的快（kuài）速反應性能，準確（què）而靈（líng）敏地跟蹤數（shù）控裝置發出的數字指令信號，並能忠實（shí）地執行來自數控裝置的指令，提高係（xì）統的動態跟隨特性（xìng）和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置（zhì）和執行（háng）機構兩大部分。驅動裝置由主軸（zhóu）驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動（dòng）機、進（jìn）給伺（sì）服電動機組成（chéng）。步進電動機、直流伺服（fú）電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量（liàng）元件將數控機床各（gè）坐標軸的實際位移（yí）值檢測出來並經反（fǎn）饋係（xì）統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值（zhí）與指令值（zhí）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（lìng）。

三、加（jiā）工程序載體

數控機床工（gōng）作時，不（bú）需要工人直接去操作機床，要對數（shù）控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包括（kuò）機床上刀具和工件的相對（duì）運動軌跡、工藝參數（進給量（liàng）主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定（dìng）的格式和代碼，存儲在一種程序（xù）載（zǎi）體上，如穿孔紙（zhǐ）帶、盒式磁帶、軟磁盤等，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）裝置是數控機床的核（hé）心。現代數控（kòng）裝置（zhì）均（jun1）采用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（huà）的軟件形式（shì）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（xì）統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然（rán）後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝（zhuāng）置主（zhǔ）要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程（chéng）序進行合理地（dì）組織，使整（zhěng）個係統協調地進行工作。

1、輸（shū）入裝置：將數控（kòng）指令輸入給數控裝置，根據程（chéng）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接上級計算（suàn）機的DNC（直（zhí）接（jiē）數控）輸入，現（xiàn）仍有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（chéng）序（xù），直接控製機床（chuáng）運（yùn）動，也可以將紙帶內容讀入存儲器（qì），用存儲器中儲存的零件程序（xù）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（rù）加工程序的指（zhǐ）令，它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，並存入控製（zhì）裝置的存儲器中，這種（zhǒng）輸入方法可重複使用程序。一（yī）般手（shǒu）工編程均采用（yòng）這種方法（fǎ）。

在具有會話編程功能的數控裝置上，可按照（zhào）顯示（shì）器上提示的問題，選（xuǎn）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（gōng）程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊（biān）接收來自計算（suàn）機的後（hòu）續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟（ruǎn）件設計的複雜工（gōng）件並（bìng）直接生（shēng）成零（líng）件程序的情（qíng）況。

2、信（xìn）息處理：輸入（rù）裝置（zhì）將加工信息（xī）傳給（gěi）CNC單元，編譯成計算機能識（shí）別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規（guī）定，逐步存儲並進行處（chù）理後，通過輸出單元發出（chū）位置和速度指令給伺服係統和主運動控製部分（fèn）。CNC係統的輸入數（shù）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（rú）換刀、變速（sù）、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。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出（chū）裝置：輸出裝置與伺（sì）服機構相聯。輸出裝置根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（tǒng），經（jīng）過功率放大（dà），驅動伺服係統，從而控製（zhì）機床按規定要（yào）求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削（xuē）加（jiā）工時傳遞轉矩的主要（yào）部件之一。一般（bān）分為齒輪有級變速和電氣（qì）無級調速兩（liǎng）種類型（xíng），較高（gāo）檔的數控機（jī）床都要求實現無級調速來滿足各種加工工（gōng）藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以（yǐ）及主軸機械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機（jī）床（chuáng）強電控製（zhì）的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源（yuán），以及各種短路、過（guò）載、欠（qiàn）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助裝置的電氣執行元（yuán）器件之間起橋梁聯結作用，即（jí）控（kòng）製機床輔助裝置的各（gè）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和擴大觸點容（róng）量等作用。

另外（wài），它也與機床操作台的有關手控按（àn）鈕連接。強電控製櫃由（yóu）各種中（zhōng）間繼（jì）電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端（duān）子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟（qǐ）動或切（qiē）換的（de）電動機、接觸器等電（diàn）磁（cí）感應器件均必須並接RC阻容（róng）吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜（lǎn）連（lián）接。

七、輔助裝置

它主（zhǔ）要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動（dòng）變換（huàn）機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係（xì）統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部（bù）分。機床加工功能與興型不同，所包含的部分也不同。輔（fǔ）助裝置（zhì）是保證充分發揮（huī）數控機床功能所（suǒ）必需的配套裝置，常用的輔助裝（zhuāng）置包括：氣動、液壓裝置，排屑（xiè）裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照（zhào）明等各種輔（fǔ）助裝置。

八、機床（chuáng）本體

它指的是數控機床機械結構實體（tǐ）。它於傳（chuán）統的普通機床（chuáng）相比較，同樣由主傳動機構、進給（gěi）傳（chuán）動機構、工作台、床（chuáng）身以及立柱等部分組成，但數控機床的整（zhěng）體布局、外觀造型、傳動機構、刀（dāo）係統及操作機構等方麵都發生了很大（dà）的變化。這種變化的目的是為（wéi）了滿足數控技術的要求和充分發揮（huī）數控（kòng）機床的特點。

機床主機是數控機（jī）床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作（zuò）台、主軸（zhóu）箱、進（jìn）給機構、刀架及自動換（huàn）刀裝置等機（jī）械部件。鈦浩機（jī）械（xiè）是以回轉頂尖、絲杠、軸（zhóu）加工、數控車床加工、刀柄刀杆（gǎn）、夾（jiá）頭接（jiē）杆為公司的主打產品，它是在數控機床上（shàng）自（zì）動（dòng）地完成各種切（qiē）削加工的機（jī）械部分。與（yǔ）傳統的機床相（xiàng）比，數控機床主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱（rè）變形的機床新（xīn）結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增（zēng）加阻尼、調整結構件質（zhì）量（liàng）和固（gù）有頻率等方法來提高機床主機的剛（gāng）度和抗震性（xìng），使機床主體能適應數控機床連（lián）續自動地進行切削加（jiā）工的需要。采（cǎi）取改善機床結構布局、減少發熱、控（kòng）製溫升及采用熱位移補償等（děng）措（cuò）施（shī），可減少（shǎo）熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝（zhuāng）置，使數控機床（chuáng）的傳動鏈縮短，簡化了機（jī）床機械傳（chuán）動係統的結構。

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