數控機床的基本組成及工作原理你都（dōu）了解嗎

數（shù）控機床是數字（zì）控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統（tǒng）的自動化（huà）機床。該（gāi）控製係統（tǒng）能夠邏輯地處理具有控製編（biān）碼或（huò）其他符號指令規定（dìng）的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通（tōng）過信息載（zǎi）體輸入數控裝置。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（de）形狀（zhuàng）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、精密、小批量、多品種（zhǒng）的零件加工問題，是一種柔（róu）性的、高效能的自動化機床，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（pǐn）。

數控（kòng）機床一般由數控係（xì）統、包含伺服電動機和（hé）檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統（tǒng）、強電（diàn）控製櫃、機（jī）床本體和各類輔助裝簧組成。加（jiā）上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功（gōng）能的數控機床，其（qí）組成部（bù）分略有不同。

一、數控係統

它是機（jī）床實現自動加工（gōng）的（de）核心。主要有操作係（xì）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（xì）統由顯示器和操縱鍵盤組成（chéng），顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算（suàn）機主板有所類同，主要（yào）由CPU、存儲器、控製器等部（bù）分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等機械（xiè）量，以及溫度、壓力（lì）、流量等物理量。

其控製方式（shì）又可分為數據運算處理控（kòng）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（jù）所讀入的零（líng）件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後（hòu），進行相應（yīng）的刀軌跡插（chā）樸運算，並通過與各（gè）坐標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各（gè）個坐標軸的位移；而（ér）時序（xù）邏輯控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它（tā）根據機床加工過程中（zhōng）的各個動作要求進行協調，按各（gè）檢測信號（hào）進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有（yǒu）條不（bú）紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要（yào）由伺服電動機、驅動控製係統及位置（zhì）檢測反饋裝置（zhì）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。數控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較（jiào）後作為位移指令，再（zài）經（jīng）驅動控製係統功串放大後，驅動電動機運轉，從（cóng）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（zǔ）成部分，用於實現數控機床的（de）進給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控裝置（zhì）的指令信息，經功率放大、整形處（chù）理後，轉換成機床執行部件的直線位移（yí）或角位移運動。由於伺服係統是（shì）數控機床的最後環（huán）節，其（qí）性能（néng）將直接影響數控機（jī）床的（de）精度（dù）和速度等技術指標，因此，對數（shù）控機床的伺（sì）服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠（zhōng）實地執行來自數（shù）控裝置的指令，提高係統（tǒng）的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

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

測量元件將數控（kòng）機床各坐標軸的實際位移值檢測（cè）出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對（duì）反饋回（huí）來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加（jiā）工（gōng）程序（xù）載（zǎi）體

數控（kòng）機床工作時，不需要工人（rén）直接去操（cāo）作機床，要對數控機床進行控製，必須（xū）編製加工程序。零件（jiàn）加工程序（xù）中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡（jì）、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運（yùn）動等。將零件加工程序用一定的格（gé）式和（hé）代碼（mǎ），存儲在一種（zhǒng）程序載體上，如穿孔紙帶（dài）、盒（hé）式磁帶、軟磁盤等，通過數（shù）控機床的（de）輸（shū）入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四（sì）、數控裝置

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，以程序化的軟件形式實現數控功（gōng）能（néng），因此又（yòu）稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種（zhǒng）位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的（de）運動軌跡（jì），然後輸出到執行（háng）部件加工出所需要的零件。因此，數（shù）控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分（fèn）構成。而所有這些工作都由計算機（jī）的係統程序進行（háng）合理地組織，使整個係統協調地（dì）進行工作。

1、輸入裝置：將數控（kòng）指（zhǐ）令輸入給數控裝置，根據（jù）程序載體的（de）不同，相應有不同的輸（shū）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機（jī）的DNC（直接數控）輸入，現仍（réng）有不少係統（tǒng）還保留有光電閱讀機（jī）的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控製機床運動（dòng），也可（kě）以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床運動。

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

在控製裝置編（biān）輯狀態（EDIT）下，用軟（ruǎn）件輸入加工程序（xù），並存入（rù）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（zài）具有會話編程功能的數控（kòng）裝置（zhì）上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同（tóng）的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自（zì）動生成（chéng）加工程序。

（3）采用DNC直接（jiē）數控（kòng）輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC係（xì）統一邊加（jiā）工（gōng）一邊接收來自計（jì）算機的後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件（jiàn）設計的複雜工件並直接生成（chéng）零件程序的情況。

2、信息（xī）處理：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（chéng）序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元（yuán）發出位置和速度指令給伺服（fú）係統和主運動控製部分。CNC係統（tǒng）的輸入數據包括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度（dù）及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運（yùn）算前的準備工作。數據處理程序（xù）還（hái）包括刀具半（bàn）徑補償、速度計算及輔（fǔ）助功能的處理等。

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

五、主傳動係（xì）統

它（tā）是機床切削加工時傳遞（dì）轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無（wú）級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調（diào）速來滿足各種（zhǒng）加工工藝的要（yào）求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機（jī）械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃（guì）

它主要用（yòng）來安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類（lèi）弱電控製係統的（de）輸入電源，以及（jí）各種（zhǒng）短路、過載、欠壓等（děng）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器（qì）件之間起橋梁（liáng）聯結作用，即（jí）控製機床輔助裝（zhuāng）置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥（fá）或電（diàn）磁離合器等（děng），主要起到擴展接點散和（hé）擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操（cāo）作台的有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變（biàn）壓器（qì）、電源開（kāi）關、接線端子（zǐ）和各類電氣保護（hù）元器件等構成。它與一般的普通機床（chuáng）電氣類似，但為了提高對弱電控（kòng）製係（xì）統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動（dòng）或（huò）切換的電（diàn）動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸（xī）收器，對各種（zhǒng）檢測信（xìn）號的輸入均要求用屏蔽電纜（lǎn）連（lián）接（jiē）。

七、輔助裝置

它主要（yào）包括ATC刀自動交換機構（gòu）、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統（tǒng）、潤滑裝置（zhì）、過載與限位保護功能（néng）等部分。機床（chuáng）加工功能與興型不同（tóng），所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數（shù）控機床功能所必需的配套裝置（zhì），常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）壓裝置，排屑裝置，冷（lěng）卻、潤滑裝（zhuāng）置，回轉工作台和數控分（fèn）度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是（shì）數控機床機械（xiè）結構實體。它於傳統的普通機（jī）床相比較，同（tóng）樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作（zuò）台、床身以及立柱（zhù）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（děng）方（fāng）麵都（dōu）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（qiú）和充分發揮數控機床的特點。

機（jī）床（chuáng）主機是數（shù）控機（jī）床的（de）主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱（xiāng）、進給機（jī）構、刀（dāo）架及自動換刀裝（zhuāng）置等機（jī）械部（bù）件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲（sī）杠、軸加工、數（shù）控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司（sī）的主打產品（pǐn），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，數控機床主體（tǐ）具有如下結構特點（diǎn）：

1、采用具有高剛（gāng）度、高抗震性及較小熱變（biàn）形（xíng）的機床新結構。通（tōng）常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼、調整結（jié）構（gòu）件質量和固有頻率等方法（fǎ）來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自（zì）動（dòng）地進行切削（xuē）加工的需要。采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措施，可減少熱變（biàn）形對機（jī）床主機的影響。

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

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