數（shù）控機床的基本組成（chéng）及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有（yǒu）程序控製係統的自動化機床。該控製係統能（néng）夠（gòu）邏輯地處理具有控製編碼或（huò）其他符號（hào）指令規定的程序，並將（jiāng）其譯碼，用（yòng）代碼化的數字（zì）表示，通過信息載（zǎi）體（tǐ）輸入數控裝置（zhì）。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床（chuáng）的動作，按圖紙要求的形狀和（hé）尺寸，自動地（dì）將零件加工出（chū）來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量（liàng）、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代（dài）表了現代機床控製技術的發展方（fāng）向，是一種典型的機電一體化產品。

數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（xì）統、強電控製櫃、機床本（běn）體和各類輔助裝簧組成。加上虛（xū）線部分即可表示數控加工的基本工作過程。對具體備類不同功能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工的（de）核心。主要有操（cāo）作係統、主（zhǔ）控製（zhì）係統、可（kě）編程控製器、各類輸出接口等組成。其（qí）中操（cāo）作係統（tǒng）由顯（xiǎn）示器和操縱鍵盤組成，顯（xiǎn）示器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板有所類同，主要由（yóu）CPU、存儲器、控製器等部分組（zǔ）成。數控係（xì）統所（suǒ）控（kòng）製的（de）是一般對象的位置、角度、速（sù）度等機械量（liàng），以及溫（wēn）度、壓力、流量等物理量（liàng）。

其控製（zhì）方式又可分為數據運算處（chù）理控製和時序邏（luó）輯控（kòng）製兩大類（lèi），其中主控製器內的插補運算模（mó）塊就是根（gēn）據所讀（dú）入的零件（jiàn）程序（xù），通過譯碼、編譯等信（xìn）息處理後，進行相應的刀軌跡插（chā）樸（pǔ）運算，並通過與各坐標伺服係統的位（wèi）置、速度反饋信（xìn）號比較（jiào），從而控（kòng）製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編程（chéng）式控製（zhì）器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求（qiú）進行協調（diào），按各（gè）檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序（xù）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（zhǔ）要由伺服電動機、驅動（dòng）控（kòng）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，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較後作為位移指（zhǐ）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（jī）床的重要組成部分，用於實現數控機床的（de）進給伺（sì）服控（kòng）製和主軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用是把接受（shòu）來自數控裝（zhuāng）置的指令信息，經（jīng）功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部（bù）件的直線位（wèi）移或角位移運動。由（yóu）於伺服係統是數控機床的最後（hòu）環節，其（qí）性能將直接影響數控機床的精（jīng）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（xìng）能，準確而靈敏地跟蹤數控（kòng）裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行（háng）來自數控（kòng）裝置（zhì）的指（zhǐ）令，提高係統的動態跟隨特（tè）性（xìng）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。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動（dòng）單元和主（zhǔ）軸伺服電動機、進給（gěi）伺服電動機組成。步進電動機、直流（liú）伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝（zhuāng）置。

測量元（yuán）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（kòng）裝（zhuāng）置中，數控（kòng）裝置對反饋回來（lái）的實際位移值與指令值進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令（lìng）。

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）編製加工（gōng）程序。零件（jiàn）加工程序中，包括機床上刀具和（hé）工件的相（xiàng）對（duì）運動軌跡、工藝參數（進給量（liàng）主（zhǔ）軸轉速等）和輔助運動等。將零（líng）件加工程序用一定的格（gé）式和代碼，存儲在（zài）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（rù）裝（zhuāng）置，將程序（xù）信息（xī）輸入到CNC單元。

四、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（xíng）式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以（yǐ）程序（xù）化的軟件形式實現數控功能，因此又稱（chēng）軟件數控（kòng）（Software NC）。CNC係統是一種（zhǒng）位置控製係（xì）統，它是根據輸入數據插補出理想的（de）運動軌跡，然後輸出到執行部件加工（gōng）出所（suǒ）需要的零件。因（yīn）此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構（gòu）成。而（ér）所有這（zhè）些工作（zuò）都由計算機的係統程序進行合（hé）理（lǐ）地組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序載體的不同，相應有（yǒu）不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入（rù）和（hé）連接上級計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電（diàn）閱讀機的紙帶輸入形式（shì）。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀（dú）機讀入零件程序，直接（jiē）控製機床運動，也可以（yǐ）將紙帶內容讀入存儲器，用存（cún）儲器中儲存的零件程序控製機床（chuáng）運動。

（2）MDI手動數（shù）據輸（shū）入方式。操作者可利用（yòng）操作麵板上的鍵（jiàn）盤（pán）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，用軟件輸入加工程序，並存入控（kòng）製裝置（zhì）的存儲器中，這種輸入方法可（kě）重複使用程（chéng）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，可按照顯示器上提示的問題，選（xuǎn）擇不同的菜單，用人機對話的方（fāng）法，輸入有關的尺寸（cùn）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（bǎ）零件程（chéng）序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自（zì）計算機的後（hòu）續程序（xù）段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的（de）複雜工件並（bìng）直接（jiē）生（shēng）成零件程序的（de）情況。

2、信息處理：輸入裝置（zhì）將加（jiā）工（gōng）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序的規定，逐步存儲並（bìng）進行處理後，通過輸出單元發出位（wèi）置和（hé）速度指令給伺服係統和主運動（dòng）控（kòng）製部分。CNC係（xì）統（tǒng）的輸（shū）入數據包括（kuò）：零件的輪（lún）廓信息（起點（diǎn）、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（yè）開關等），數據處理的目的是完成插補（bǔ）運算前的準備工作。數據處（chù）理程序還包括刀具（jù）半徑補償（cháng）、速度計算及輔助（zhù）功能的處理等。

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的命令接受運算器的輸出脈衝（chōng），並把它送到（dào）各坐標的（de）伺服控（kòng）製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而（ér）控製機（jī）床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削（xuē）加工時（shí）傳遞（dì）轉（zhuǎn）矩的主要部（bù）件之一。一般分為齒輪（lún）有級變速和電氣無（wú）級調速兩種類型，較高檔的數控機（jī）床（chuáng）都要求實現無級調速來滿足各種加（jiā）工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主（zhǔ）軸機械傳動（dòng）機（jī）構等組成。

六、強電（diàn）控製櫃（guì）

它主要用來安裝機床強電控製的（de）各種電氣元器件，除了提供數（shù）控、伺服等類弱電控製係統（tǒng）的輸（shū）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的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起（qǐ）橋梁聯結作用，即（jí）控製（zhì）機床輔助裝（zhuāng）置的（de）各種交流電動機、液壓係統電磁閥或（huò）電磁離合器等，主要起到擴展接點（diǎn）散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台（tái）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、變壓器（qì）、電（diàn）源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一（yī）般的普通機床電氣（qì）類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動（dòng）或切換的電動機、接觸器等（děng）電磁感應器件均必須並接RC阻容（róng）吸收器，對各種檢測信號的輸入（rù）均要求（qiú）用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換（huàn）機構、APC工件自動（dòng）變換機構、工（gōng）件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液（yè）壓控製係統、潤滑裝置（zhì）、過載（zǎi）與限位保護（hù）功能（néng）等部分。機床加工功能與興（xìng）型不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是（shì）保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置（zhì），常用的輔助裝置包括：氣（qì）動（dòng）、液壓裝置，排屑裝置，冷（lěng）卻、潤滑裝置，回轉工作台和數（shù）控分度（dù）頭，防護，照明等（děng）各（gè）種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床（chuáng）機械結構實（shí）體。它於傳統的普通機床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工（gōng）作台、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的（de）整體布局、外觀造（zào）型、傳動機構、刀係統（tǒng）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揮數控機（jī）床的特點。

機（jī）床主（zhǔ）機是數（shù）控機（jī）床（chuáng）的主體（tǐ）。它包括床身（shēn）、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台（tái）、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀（dāo）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（chē）床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打（dǎ）產（chǎn）品，它是在數控機床上自動地完成（chéng）各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床（chuáng）主體具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、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（tǐ）能適應數控機（jī）床連續（xù）自動（dòng）地（dì）進行切削加工的需要。采取改善機床結構布（bù）局（jú）、減少（shǎo）發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措（cuò）施，可（kě）減少熱變（biàn）形對（duì）機床主機的影響（xiǎng）。

2、廣泛采用高性能的主軸（zhóu）伺服驅動和進給伺服驅動裝（zhuāng）置，使（shǐ）數控機床的傳動鏈縮短，簡化（huà）了機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳（chuán）動效率、高精度、無間隙的傳動裝（zhuāng）置和運動部件，如滾珠絲杠螺母（mǔ）副、塑料滑動導軌、直線（xiàn）滾（gǔn）動導軌、靜壓導軌等（děng）。