數控機床（chuáng）的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機（jī）床是數字控製機床的簡稱（chēng），是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具（jù）有（yǒu）控製編碼或其（qí）他符號指令規定的程序（xù），並（bìng）將其譯（yì）碼，用代碼化的數字表示，通（tōng）過信息載體輸入數控裝（zhuāng）置。經運算處理（lǐ）由數控裝置發出各種控製信號，控製機（jī）床（chuáng）的動作，按圖紙要求的（de）形狀和尺寸，自動地將（jiāng）零件（jiàn）加工出（chū）來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小（xiǎo）批量、多品（pǐn）種的（de）零件加工問（wèn）題，是一種柔性的、高效能的自（zì）動化機床，代表了（le）現代機床控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體（tǐ）化產品。

數（shù）控機床一般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線（xiàn）部分即可表示（shì）數控加工的（de）基本（běn）工作過程。對具（jù）體備類不同功能的數控機床（chuáng），其組（zǔ）成部（bù）分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、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（cāo）縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多（duō）種形式。主控（kòng）製係統與計算機主板有所類同，主（zhǔ）要由CPU、存儲器（qì）、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等（děng）機械量，以及溫（wēn）度、壓力、流量等物理（lǐ）量。

其控製方式又可分（fèn）為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器（qì）內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程（chéng）序，通過譯（yì）碼、編譯等信（xìn）息處理後，進行相應（yīng）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（ér）控製機床各個坐標軸（zhóu）的位移；而時序邏輯控製通常主（zhǔ）要由可（kě）編程（chéng）式（shì）控製器PLC來完成（chéng），它根據機床加工（gōng）過程中的（de）各個動作要（yào）求進（jìn）行協調，按各檢測信號進行邏輯判（pàn）別，從而控製機床各個部（bù）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的電傳動聯係（xì）環節（jiē）。主要由伺（sì）服（fú）電（diàn）動機、驅動控製係統及位（wèi）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（kòng）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（kuì）信號比較（jiào）後作（zuò）為位移指令，再經驅動控製係統功（gōng）串放大（dà）後，驅動電（diàn）動（dòng）機運（yùn）轉，從而通過（guò）機械傳動裝置拖動工作台或刀（dāo）架運動。

伺服係統（tǒng）是數控機床的重要組成部分，用於（yú）實現數控機床的進給伺服（fú）控製（zhì）和主軸伺服控製。伺服係統的（de）作用是（shì）把接受來自（zì）數控裝置的指（zhǐ）令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機（jī）床執行部件的直線位（wèi）移或角位移運（yùn）動。由（yóu）於伺服係統是數控（kòng）機床的最（zuì）後（hòu）環節，其性能將直接影響（xiǎng）數控機床（chuáng）的精度和速度等（děng）技術指標（biāo），因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有（yǒu）良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出（chū）的數字指令信（xìn）號，並能忠實地執行（háng）來自數控裝置的指令（lìng），提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分（fèn）。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主（zhǔ）軸伺服電（diàn）動機、進給（gěi）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。

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝（zhuāng）置（zhì）中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較（jiào），並向伺服係統輸出達（dá）到設定值所（suǒ）需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控（kòng）機床工作時（shí），不需要工人直接去操作機床，要（yào）對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝（yì）參數（進給量主軸轉速等（děng））和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過（guò）數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四（sì）、數控裝置

數控裝置是（shì）數控機床的核心（xīn）。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（gè）微處理器，以程序化的（de）軟件形（xíng）式實現數控功能（néng），因此又稱軟件數（shù）控（Software NC）。CNC係統是一種位置控（kòng）製係統，它是根據輸（shū）入數據插補出理想的運動軌跡，然（rán）後輸出到（dào）執行部件加工出（chū）所需要的零件。因此，數控裝（zhuāng）置主要由輸入、處（chù）理和輸出（chū）三個基本部分（fèn）構成。而所有這些工作都（dōu）由計算機的係統程序進行合理地組織（zhī），使整個係統（tǒng）協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數（shù）控指（zhǐ）令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同（tóng），相應有不同的（de）輸入裝置。主要（yào）有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統（tǒng）直接通信方式輸入和連接上級（jí）計算機的DNC（直接（jiē）數控）輸入，現仍（réng）有不少係統還保留有光電閱讀（dú）機的紙帶輸入形式（shì）。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱（yuè）讀機讀入零件程序，直（zhí）接控製機（jī）床運動，也可以將紙帶內容（róng）讀入存儲器，用存儲器中儲存（cún）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（yòng）操作麵板上的鍵（jiàn）盤輸入加工程（chéng）序的指令，它適用於比較（jiào）短的程序。

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

在具有會話編程功能的數控裝置上，可（kě）按照顯示（shì）器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對（duì）話的（de）方法，輸入有關的（de）尺寸（cùn）數字（zì），就可自動生（shēng）成加工程序。

（3）采用DNC直接數（shù）控輸入方式。把零件程序（xù）保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊（biān）接收來自（zì）計算機的後續程序段。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件程序（xù）的情況（kuàng）。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的（de）信（xìn）息，由信息處（chù）理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理（lǐ）後（hòu），通過輸（shū）出單（dān）元發出位置和速度指令給伺服（fú）係統和（hé）主運動（dòng）控製（zhì）部（bù）分。CNC係統的輸（shū）入數（shù）據（jù）包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線（xiàn）、圓弧等（děng））、加工速度及其他（tā）輔助加工信息（如換刀、變速（sù）、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前（qián）的準備工作。數據處理程序還（hái）包括刀具（jù）半徑補償、速度計算及輔助功能的（de）處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置（zhì）與伺（sì）服機構相聯。輸出（chū）裝（zhuāng）置根據控製器的命令接受運算器的輸（shū）出脈（mò）衝，並把它送到各坐標的伺服控製係統，經（jīng）過功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床按（àn）規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒（chǐ）輪有級變速和電氣無級調速兩種類（lèi）型（xíng），較高（gāo）檔的數控機床都要求（qiú）實現無級調速來滿足各（gè）種加工工藝的要求，它（tā）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（dòng）機構等（děng）組成。

六、強電控製櫃

它主要用來（lái）安裝機床強電控製的各（gè）種電氣元器件，除（chú）了提（tí）供數控、伺服等（děng）類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路（lù）、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（chuáng）各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種交（jiāo）流電（diàn）動（dòng）機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要（yào）起到擴展接點散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（àn）鈕連接。強電控（kòng）製櫃由（yóu）各（gè）種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。它（tā）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（de）抗幹擾性，要求各類頻（pín）繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必（bì）須並（bìng）接RC阻容吸收器，對各（gè）種檢測信號的輸入均要求用屏蔽（bì）電纜連接。

七（qī）、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動（dòng）交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊（jǐn）放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與（yǔ）限位保（bǎo）護功能等部分（fèn）。機床加工功能與興型不同，所包（bāo）含的部分（fèn）也不同。輔助（zhù）裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配（pèi）套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分（fèn）度頭，防護，照（zhào）明（míng）等各種輔助（zhù）裝置。

八（bā）、機床本體（tǐ）

它指的是數控機床機械結構實（shí）體。它於（yú）傳統的普通機床（chuáng）相比較，同（tóng）樣由主傳動（dòng）機構、進給（gěi）傳（chuán）動（dòng）機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等部分組（zǔ）成，但數控機（jī）床（chuáng）的整體布局（jú）、外觀造型（xíng）、傳動（dòng）機構、刀係統及操作機構等方麵都發（fā）生了很大的變化。這種變化的（de）目的是為了滿足數控技術的（de）要（yào）求和充分發揮數控機床的特點。

機床主（zhǔ）機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫（héng）梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置（zhì）等機（jī）械部件。鈦（tài）浩機械是以回轉頂尖、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，它（tā）是（shì）在數（shù）控機床上自動地完成（chéng）各種切削加工的機械部分。與（yǔ）傳統的機床相比，數控機（jī）床主體具有如下結構特點：

1、采用具有高（gāo）剛度、高抗震性及（jí）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來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控（kòng）機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善（shàn）機床（chuáng）結構布局、減少發熱、控製溫升及采用（yòng）熱位移補償等（děng）措施，可減少熱變形對機（jī）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（qū）動（dòng）裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係（xì）統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝（zhuāng）置和運動部件，如滾（gǔn）珠（zhū）絲杠螺母（mǔ）副、塑料滑動導軌、直線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌（guǐ）等。