​數控機床的基本組（zǔ）成及工作原理你都了解嗎

數控機床是（shì）數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控（kòng）製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程序（xù），並將其譯碼，用代碼化的數字表示（shì），通過信息載體輸入數控裝置。經運算（suàn）處理由數控（kòng）裝置發出各（gè）種控製信號（hào），控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動（dòng）地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜（zá）、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高（gāo）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（yī）種典型的機電一體化產品（pǐn）。

數控機床一般由數控（kòng）係（xì）統（tǒng）、包含伺服（fú）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）部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成（chéng）部分略（luè）有不同。

一、數控係統（tǒng）

它是機床實現自動加（jiā）工的核心。主要（yào）有操作係統、主（zhǔ）控製係統、可編程控製器、各類（lèi）輸出接（jiē）口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與（yǔ）計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器（qì）、控（kòng）製器等部（bù）分組成（chéng）。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、流量等物理量。

其控製（zhì）方式（shì）又可分為數據（jù）運算處（chù）理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運算（suàn）模塊就是根據所讀入的零件程序，通（tōng）過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌（guǐ）跡插樸運算，並通（tōng）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（yí）；而時（shí）序邏（luó）輯控製通常主要由可編程式控製器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢（jiǎn）測信號進行邏輯判別，從（cóng）而控（kòng）製（zhì）機床各個部件有條不紊地（dì）按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統（tǒng）與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺（sì）服電（diàn）動機、驅動控製（zhì）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（shì）伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令信號與位置（zhì）檢測反饋信號比較後作為（wéi）位移指令，再經驅動控製係統功（gōng）串放大後，驅動（dòng）電動機運轉（zhuǎn），從而通過機械傳動裝置拖動工（gōng）作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要（yào）組成部分，用於（yú）實現數控機床的（de）進給伺服控製和主軸（zhóu）伺服控製。伺服（fú）係統的作（zuò）用是把接（jiē）受來自數控裝置的指令（lìng）信息，經功率放大（dà）、整形處理（lǐ）後，轉（zhuǎn）換成機床執行（háng）部（bù）件（jiàn）的（de）直線位（wèi）移或角位移運動。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（jī）床的伺（sì）服驅動裝置，要求具有（yǒu）良好的快速反應性（xìng）能，準確而（ér）靈敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發（fā）出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺（sì）服係統包括驅動（dòng）裝置和執行機構兩大（dà）部分（fèn）。驅動裝置由主軸驅（qū）動單元（yuán）、進（jìn）給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進（jìn）電（diàn）動機、直流伺服電動機（jī）和交流伺服電動（dòng）機（jī）是（shì）常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標軸（zhóu）的實際位移值檢測出來（lái）並經反饋（kuì）係統輸入（rù）到機床（chuáng）的數控裝置中，數控裝置（zhì）對反饋回來的實際位移（yí）值與指令值進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出（chū）達到設定值所（suǒ）需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須（xū）編（biān）製加工（gōng）程（chéng）序。零件加工程序中，包（bāo）括（kuò）機床上刀具（jù）和（hé）工件（jiàn）的相對運動軌（guǐ）跡、工（gōng）藝參（cān）數（進給（gěi）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（yī）種程序載體上（shàng），如（rú）穿孔紙帶、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（zhì）

數控裝置是數控機床（chuáng）的核心。現代數控裝置均（jun1）采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個（gè）微處（chù）理器，以程序化的軟（ruǎn）件形式實現數（shù）控功能，因此（cǐ）又稱（chēng）軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動（dòng）軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的（de）零件（jiàn）。因此，數控裝置主要由輸入（rù）、處理和輸出（chū）三個基本部分構成。而所有這些（xiē）工（gōng）作都由計算機的係統程序進行合理地（dì）組織（zhī），使整個係統協調地進行工作。

1、輸入（rù）裝（zhuāng）置：將數控（kòng）指令輸入給數控裝置，根據程序載（zǎi）體的不同，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（rù）和連接上級計算機的DNC（直接數（shù）控）輸入，現仍有不少係（xì）統還保留（liú）有光（guāng）電閱讀（dú）機的紙帶輸入（rù）形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱（yuè）讀機讀入零（líng）件程序，直接（jiē）控製機床運動（dòng），也可以將紙帶內容讀入存儲（chǔ）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（zhě）可利用操作麵板上（shàng）的鍵盤輸入（rù）加工程序的指令，它適用於比較短的（de）程（chéng）序。

在控製裝置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程（chéng）序，並存入控製裝置的（de）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（fāng）法。

在（zài）具有會話編程功能的數控裝置（zhì）上，可（kě）按照顯示器上提示的問題，選擇不同的（de）菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺（chǐ）寸數字，就可（kě）自動生（shēng）成加工程序（xù）。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計（jì）算機中，CNC係統（tǒng）一邊加工一邊接收來自計算（suàn）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（chéng）零件（jiàn）程序的情（qíng）況。

2、信息處理：輸（shū）入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別（bié）的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步（bù）存儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺（sì）服係統和主運動控（kòng）製部分。CNC係統的輸入（rù）數（shù）據包括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧等（děng））、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液（yè）開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作（zuò）。數據處（chù）理程序還包括刀（dāo）具（jù）半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出（chū）裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接受（shòu）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，驅動（dòng）伺服係統，從（cóng）而控製機床（chuáng）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（jiàn）之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無級調速兩（liǎng）種類型，較高檔的數控機床都要求實現無級調（diào）速來滿足各種加工（gōng）工（gōng）藝的要求，它主要由主軸驅動控製係（xì）統、主軸電動機以及主軸（zhóu）機（jī）械傳動機（jī）構等組成。

六、強電（diàn）控製櫃

它主要（yào）用來安裝機床強（qiáng）電控（kòng）製（zhì）的各種電氣元器件，除了提（tí）供數控、伺服等類弱電（diàn）控製係（xì）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（de）輸出接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（yè）壓係統電磁閥或電磁（cí）離合器等，主要起到（dào）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（diàn）控製櫃由各種中間繼電器、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（děng）構成。它與一般的普通機床電氣類似，但（dàn）為了提高對弱電控製係統的抗幹（gàn）擾性，要求（qiú）各類頻繁啟動或切換的電動機（jī）、接觸器等電磁感應器件均必（bì）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連接。

七、輔（fǔ）助裝置

它（tā）主要（yào）包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆（sōng）機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同（tóng），所包含的部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是保證（zhèng）充分（fèn）發（fā）揮數控機床功（gōng）能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置（zhì），回（huí）轉工作（zuò）台和數控分（fèn）度頭，防護，照明等各種輔助裝（zhuāng）置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結構實體。它（tā）於傳統的普通（tōng）機床相比較，同（tóng）樣由主（zhǔ）傳（chuán）動機構、進給傳（chuán）動機構、工作台、床（chuáng）身以及（jí）立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機（jī）構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很（hěn）大的變化。這種變化的目的（de）是為了滿足數控技術的要求和充分發揮數控機床的（de）特點。

機床主機是數控機床的主（zhǔ）體。它包括床身、底座、立柱（zhù）、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。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（gōng）司的主打產品，它是在數（shù）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，數控機床主體具有（yǒu）如下結構特點：

1、采用具有高（gāo）剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構（gòu）係（xì）統的靜剛度、增（zēng）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機床連續自動地進行切（qiē）削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用（yòng）熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主（zhǔ）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置，使數控機（jī）床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係（xì）統的結構。

3、采用高傳（chuán）動效率、高精度、無間（jiān）隙的傳動（dòng）裝置和運動部件，如滾珠（zhū）絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直（zhí）線滾動導（dǎo）軌（guǐ）、靜壓導軌等。