數控機床的（de）基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床（chuáng）的簡稱，是一種裝有（yǒu）程序控製係統的自動化機床。該控製係（xì）統能夠邏輯（jí）地處（chù）理具有控（kòng）製編碼或其他符號指令規定的程序，並將（jiāng）其譯碼（mǎ），用代碼化的數字表示，通過信（xìn）息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝（zhuāng）置發出各種控製（zhì）信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形（xíng）狀和（hé）尺寸，自動地將零件加工出來（lái）。鈦數控機床較好地解（jiě）決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性（xìng）的、高效能的自動（dòng）化機床，代（dài）表了現代機床控製技術的發展方向，是一種典（diǎn）型的（de）機電一體化產品。

數控機床一般（bān）由數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統（tǒng）、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧（huáng）組成。加上（shàng）虛線部分即可表示數控（kòng）加工的基本工作（zuò）過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成（chéng）部分略有不同。

一、數控係統

它是機（jī）床實現自動加工的核（hé）心。主要有操作（zuò）係統、主（zhǔ）控製（zhì）係統、可編程控製器、各（gè）類輸出接口（kǒu）等組成。其中操（cāo）作（zuò）係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器（qì）有數碼管、CRT、液晶等多（duō）種形式。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。數控係統所控製的是一般對象的位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時序（xù）邏輯控製兩大類，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（tōng）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（zuò）標伺服係（xì）統的位置、速度反（fǎn）饋信號（hào）比（bǐ）較，從而控製機（jī）床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通（tōng）常主要由可編程式控製器PLC來完（wán）成，它根據機床加工過程中的各（gè）個動作要求進行協調，按各檢（jiǎn）測（cè）信號進行邏輯判別，從而（ér）控製機床各個部件有條不紊（wěn）地按序工作。

二、伺服（fú）係（xì）統

它是數控係統（tǒng）與機床本體之間的電傳動聯係（xì）環（huán）節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置等組成（chéng）。伺服電動機是係統的執行元件（jiàn），驅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（bǐ）較（jiào）後作為位移指令，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。

伺服係統是數控機床的重要組成部分（fèn），用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自（zì）數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成（chéng）機床執行部件的直線位移（yí）或角位移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性能將直接影（yǐng）響數控機床的精度和速（sù）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（gēn）蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執（zhí）行來自（zì）數控裝置的指令，提高係（xì）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（yuán）、進（jìn）給驅動單（dān）元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的（de）驅動裝（zhuāng）置。

測量元件將（jiāng）數控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，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服係統輸出（chū）達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人直（zhí）接去操作機床（chuáng），要（yào）對數（shù）控機床進行（háng）控製（zhì），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、工藝參數（進給量主軸（zhóu）轉速等）和輔助（zhù）運動等。將零件加（jiā）工（gōng）程序（xù）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

數控裝置是數控機（jī）床的核心。現代數控（kòng）裝置均（jun1）采用CNC（Computer Numerical Control）形（xíng）式（shì），這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化（huà）的（de）軟件形式實（shí）現數控功能，因此又稱軟件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控（kòng）製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零（líng）件。因（yīn）此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而（ér）所有這些工（gōng）作都由計算機的係統（tǒng）程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令（lìng）輸入給數控裝置，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接上級計算（suàn）機的DNC（直接數（shù）控）輸入，現仍（réng）有不少係統還（hái）保（bǎo）留有光電（diàn）閱讀機（jī）的紙（zhǐ）帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方（fāng）式。可用（yòng）紙帶光電閱讀機讀入零件程序（xù），直接控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入存（cún）儲（chǔ）器，用（yòng）存儲器中儲存的（de）零件程序控製機床運（yùn）動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者可利（lì）用操作（zuò）麵板上的鍵盤輸入加工程序的指令（lìng），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（xù），並存入控製裝置的（de）存儲器中，這（zhè）種輸入（rù）方法可（kě）重複使（shǐ）用程序。一般手（shǒu）工編程均采用這種方法。

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

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在（zài）上級計算機中（zhōng），CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多（duō）用於采（cǎi）用（yòng）CAD/CAM軟件設計的複雜工件（jiàn）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（jì）算機能識別的信息，由信息（xī）處理（lǐ）部分（fèn）按照（zhào）控製程序的規（guī）定（dìng），逐步存儲並進行處理後（hòu），通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入數（shù）據包（bāo）括（kuò）：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（如換刀、變速、冷卻液開關等（děng）），數（shù）據處理的目的是完成插補（bǔ）運算前的準備工作。數據處理程（chéng）序還（hái）包括（kuò）刀具半徑補償、速度（dù）計算及輔助功能的處（chù）理等。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器（qì）的命令接受運算器的輸出脈衝，並把（bǎ）它送到各坐標（biāo）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（chuáng）按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床（chuáng）切削加工時傳遞（dì）轉矩的主要（yào）部件（jiàn）之一。一般分為齒輪有級變速和電氣無（wú）級調速（sù）兩種類型，較（jiào）高檔的數控機床都要求實現（xiàn）無（wú）級調速來滿（mǎn）足各種（zhǒng）加工工藝的要求（qiú），它（tā）主要由主軸驅動控製係統（tǒng）、主（zhǔ）軸電動機以及主軸機械傳動機構等（děng）組（zǔ）成。

六、強電控製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣元器（qì）件，除（chú）了提（tí）供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短（duǎn）路（lù）、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程（chéng）控製器PLC的輸出接口與機床各（gè）類輔助裝置的電氣執行元器（qì）件（jiàn）之間起橋（qiáo）梁聯結作用，即控製機床（chuáng）輔助裝置的各種（zhǒng）交流電（diàn）動機、液壓係統電磁閥或電（diàn）磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與（yǔ）機床操作台的有關手控按鈕（niǔ）連接。強（qiáng）電控製櫃由各（gè）種中間繼電器、接觸器、變壓器（qì）、電源開關、接線端（duān）子和（hé）各類電氣保護元器件等構成。它（tā）與一般（bān）的（de）普通機床電氣類似（sì），但為了提高對弱電控製係統的抗（kàng）幹擾性，要求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須並接RC阻容吸收器，對各種（zhǒng）檢測信號的輸入均要求用（yòng）屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構、APC工（gōng）件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製（zhì）係統、潤滑裝置（zhì）、過載與限（xiàn）位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含（hán）的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝（zhuāng）置，常用的輔助裝置包括：氣（qì）動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤（rùn）滑裝置，回轉（zhuǎn）工作台和數控分度（dù）頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體（tǐ）

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同樣由（yóu）主（zhǔ）傳動機（jī）構、進給傳（chuán）動機構、工作（zuò）台、床身以（yǐ）及立柱等（děng）部分組成，但數控機床（chuáng）的整體布局、外觀造型、傳（chuán）動機構、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（mǎn）足數控技術的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床（chuáng）的主體。它包（bāo）括床身、底座、立柱、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、夾頭接杆為公（gōng）司的主打產品，它是在（zài）數控機床上自動（dòng）地完成各種切削加工的機（jī）械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛（gāng）度、高（gāo）抗震性及較（jiào）小熱變形的機床新結構（gòu）。通常用提（tí）高結構係統的靜剛度、增加阻（zǔ）尼（ní）、調整結構件質量（liàng）和固有頻率等方法來（lái）提高機床主機的剛度和抗震（zhèn）性，使機床主體（tǐ）能適應數控機床連續自動地進行（háng）切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱變（biàn）形對（duì）機床主機的影響。

2、廣（guǎng）泛采用高性能的主軸伺服驅（qū）動和進給伺服驅動裝置，使（shǐ）數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械（xiè）傳動係統的結（jié）構。

3、采用高傳動效率、高精度（dù）、無間隙的傳動裝置和（hé）運動部件，如（rú）滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。