​數控機床的（de）基本組成及工（gōng）作原理你都了解嗎（ma）

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種（zhǒng）裝有程序控製（zhì）係統的自動化機床。該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（dìng）的程序（xù），並將其（qí）譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體（tǐ）輸入數控裝（zhuāng）置。經運（yùn）算處理由數控（kòng）裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求（qiú）的形狀和尺（chǐ）寸，自動地（dì）將零件加工出來（lái）。鈦數控機床較好地解決（jué）了複雜、精密、小批量、多（duō）品（pǐn）種的零件加（jiā）工（gōng）問題，是一種柔性的、高效能的（de）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（de）機電一體化（huà）產（chǎn）品。

數控機（jī）床一般由數控（kòng）係統（tǒng）、包含伺服電動機和檢（jiǎn）測反饋裝（zhuāng）置的伺服係統、主傳動係統（tǒng）、強（qiáng）電控製櫃、機（jī）床本體和各類輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表示數控加工（gōng）的基本工作過程。對（duì）具體備類不同功能的數控機床，其組（zǔ）成部分（fèn）略有不（bú）同。

一、數控係統

它是（shì）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（gè）類（lèi）輸出接（jiē）口等組成。其（qí）中操作（zuò）係統（tǒng）由顯示器和操縱鍵盤組（zǔ）成，顯示器（qì）有數碼管、CRT、液（yè）晶等多種形（xíng）式。主控製係統與計算機主板有所類同，主（zhǔ）要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數（shù）控係統所控製的是一（yī）般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量（liàng）。

其控製方式又可分為數據運算處理（lǐ）控製和時（shí）序邏輯控製兩（liǎng）大類，其中主控製器內的插補運（yùn）算模塊就是根據所讀入的零件程序（xù），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（ér）控製（zhì）機床各個坐標軸的位移；而時序邏（luó）輯控（kòng）製通常主要由可（kě）編程式控製器PLC來（lái）完成，它根據機床（chuáng）加工過程中的各個動作要求進行協（xié）調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係（xì）統

它是數控係（xì）統與機床本體之（zhī）間的電傳（chuán）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（kuì）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（jī）的動力源。數控（kòng）係（xì）統發生的（de）指（zhǐ）令信號與位置檢測反饋信號比較後作為位（wèi）移指令，再經驅動控製係統功串放大後，驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台或刀（dāo）架運動。

伺（sì）服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控（kòng）機（jī）床的進給伺服控製和主軸伺（sì）服控製。伺服係統（tǒng）的（de）作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線（xiàn）位移或角位（wèi）移運動。由於伺服係統是數控機（jī）床的最後環節，其性能將直（zhí）接影響數（shù）控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，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（xìn）號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提（tí）高係統的動態（tài）跟隨（suí）特性和靜（jìng）態跟蹤精度。

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、進給（gěi）驅動單（dān）元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成（chéng）。步進電動機、直流伺服電動機和交流（liú）伺服電動機是常（cháng）用的驅動裝（zhuāng）置。

測（cè）量元件將數控機床各坐（zuò）標軸的實際位移（yí）值檢測出來（lái）並經反饋（kuì）係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與指令值進行比較，並（bìng）向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床（chuáng）工作時，不需（xū）要工人直接去操作機（jī）床，要對數控機床進行控製，必須編（biān）製加工（gōng）程序。零件加工程序中，包（bāo）括機床上刀具和（hé）工件的相對運動軌跡、工（gōng）藝參（cān）數（進給量主軸轉速等）和（hé）輔助運動等（děng）。將（jiāng）零件加工程序用一定的格式（shì）和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿（chuān）孔（kǒng）紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控（kòng）機床的（de）輸入（rù）裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機（jī）床的核（hé）心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式（shì），這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以（yǐ）程序化（huà）的（de）軟件形式實現數控功能，因（yīn）此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係統，它是根據輸（shū）入數據插補出理想的運動軌跡，然後（hòu）輸出到執行部件加工出所需（xū）要的零（líng）件。因此，數控裝置主要由輸（shū）入、處理和輸出三個基本部分構（gòu）成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行（háng）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（xù）載體的不同，相應有不同（tóng）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（lián）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輸（shū）入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電（diàn）閱讀機讀入（rù）零件程序，直接控製機床運（yùn）動，也可以將紙帶內容讀入（rù）存儲器，用存儲（chǔ）器中儲存的零件程序控製機（jī）床運動。

（2）MDI手（shǒu）動數（shù）據輸入方式。操（cāo）作者（zhě）可利用操作麵板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用於比較短的程序。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟（ruǎn）件輸入加工程序（xù），並存入控製裝（zhuāng）置的存儲器中，這種輸入方法可重（chóng）複使用程序。一般手工編程均采用這（zhè）種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上，可（kě）按照顯示器上（shàng）提示（shì）的問題，選擇不（bú）同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直（zhí）接數控（kòng）輸入方式。把零件程序保存在上級計算機（jī）中，CNC係統一邊加工一邊（biān）接（jiē）收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采（cǎi）用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並（bìng）直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入（rù）裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息（xī），由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單（dān）元發出位置和速度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係（xì）統的輸（shū）入數據包括：零件的輪廓（kuò）信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔（fǔ）助加工信息（如換刀、變速、冷（lěng）卻液開關等），數據處（chù）理的（de）目的是完成插補運算前的準備工（gōng）作。數據（jù）處理程序還（hái）包括刀具半徑補償、速（sù）度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服（fú）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（chōng），並把它送到各坐標的伺服控製係統（tǒng），經過功率放大（dà），驅（qū）動伺服係統，從而控製機床按規定要（yào）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（jiàn）之一。一般（bān）分為齒輪（lún）有級變速和（hé）電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床（chuáng）都要求實現無級調速來滿足（zú）各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控（kòng）製係統、主軸電動機以（yǐ）及主軸（zhóu）機械傳動機構等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各（gè）種（zhǒng）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、過載、欠（qiàn）壓等電氣保護外，主要（yào）在可編程控製器PLC的輸出接（jiē）口與機床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流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器（qì）等，主（zhǔ）要起（qǐ）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鈕連接。強電控製櫃由（yóu）各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接（jiē）線端子和各類（lèi）電氣保護元器件等構成。它與一般（bān）的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電控製係統（tǒng）的抗幹擾性，要求各類（lèi）頻繁（fán）啟動或切（qiē）換的電動機、接觸（chù）器等電磁感應器件均必須並接RC阻容（róng）吸收器，對各種（zhǒng）檢測信號的輸入均（jun1）要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）置

它主要包括ATC刀自動交換機構（gòu）、APC工件自動變換機構、工件（jiàn）夾緊放鬆機（jī）構（gòu）、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限（xiàn）位保護功（gōng）能等部分。機床加工功（gōng）能與興型不同（tóng），所包含（hán）的部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是（shì）保證充分發（fā）揮數控機（jī）床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝（zhuāng）置，冷卻（què）、潤滑裝（zhuāng）置，回轉工作台和數控（kòng）分度（dù）頭（tóu），防護，照明（míng）等各（gè）種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結（jié）構實體（tǐ）。它於（yú）傳統的普通機床相比較（jiào），同樣由主傳動（dòng）機構、進給傳動機構、工作台、床身以（yǐ）及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控（kòng）技術的要求和充分發（fā）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、橫梁、滑座、工作台、主（zhǔ）軸箱、進給機構、刀架及自動（dòng）換刀裝（zhuāng）置等機械部件。鈦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（jiá）頭接杆為公司（sī）的（de）主打產品，它（tā）是在數控機床上自動（dòng）地完成各種切（qiē）削加（jiā）工的機械部分。與傳統（tǒng）的機床相比，數控機床主體具（jù）有如下結構特（tè）點：

1、采用具有高剛度（dù）、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常（cháng）用提高結構係統的靜剛度、增（zēng）加阻尼、調整結構件質量和固有頻（pín）率等方法（fǎ）來提高機床主機的剛度和抗震（zhèn）性，使機床主體能適應數（shù）控機床連（lián）續（xù）自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、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（jī）床（chuáng）主機的影（yǐng）響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和（hé）進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械（xiè）傳（chuán）動係統的結（jié）構（gòu）。

3、采（cǎi）用高傳動效率（lǜ）、高精度、無（wú）間（jiān）隙的傳動裝（zhuāng）置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑（huá）動導軌（guǐ）、直線滾動導軌、靜壓導軌等（děng）。