​數控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數（shù）字控製機床的簡（jiǎn）稱，是一種裝有程序控製係統的自動（dòng）化機（jī）床。該控製係（xì）統能（néng）夠邏輯地處理具（jù）有控（kòng）製編碼或其他（tā）符（fú）號指令規定的程序（xù），並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理（lǐ）由數控（kòng）裝（zhuāng）置發出各（gè）種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀（zhuàng）和尺寸，自動地將零件（jiàn）加工出來。鈦數（shù）控機床較好地解（jiě）決了（le）複雜、精密、小批量、多品種的（de）零件加（jiā）工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床（chuáng），代表（biǎo）了現代機床控製技術的發展方向，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（fú）電動機和檢測反（fǎn）饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強（qiáng）電控製櫃、機床本（běn）體和各類輔助裝簧組（zǔ）成（chéng）。加上虛線部分即可表示數控加工（gōng）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（shù）控係統

它（tā）是機床（chuáng）實現自動加工的核心。主要（yào）有操作係統、主控（kòng）製係統、可（kě）編程控製器、各（gè）類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有（yǒu）數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製（zhì）係統與計算機主（zhǔ）板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成（chéng）。數控係（xì）統所控製（zhì）的是一般對象的位置、角度、速度（dù）等機械（xiè）量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又（yòu）可分為數據運算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其中主控製器內的插補運（yùn）算模塊就是根據所（suǒ）讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信（xìn）息處理後，進行相應的（de）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，從而控製機床各個（gè）坐標軸（zhóu）的位移；而時序（xù）邏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，按各檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置檢測（cè）反饋裝（zhuāng）置（zhì）等組成。伺（sì）服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電動（dòng）機的動力源。數（shù）控係統（tǒng）發生的（de）指令信號與位置檢測（cè）反饋信號比較（jiào）後作為位移指令，再（zài）經驅動控製（zhì）係統功（gōng）串放大後，驅動電動機（jī）運轉，從而通過機（jī）械傳（chuán）動裝（zhuāng）置拖動工作台或刀架運動。

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（de）作用是把接（jiē）受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處（chù）理後，轉換（huàn）成機（jī）床執行部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其（qí）性能將（jiāng）直接影（yǐng）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（fú）驅動（dòng）裝置，要求具有良好的快速反應性能，準（zhǔn）確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令（lìng）信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動（dòng）態跟隨特性和靜態跟（gēn）蹤精度。

伺服係統包括（kuò）驅動裝（zhuāng）置和執行（háng）機構（gòu）兩大（dà）部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅（qū）動（dòng）單元和（hé）主（zhǔ）軸伺服電動機、進給（gěi）伺（sì）服電動機組成。步進電（diàn）動機、直流伺服電動（dòng）機（jī）和交（jiāo）流伺服電動機是常用的驅動裝置（zhì）。

測量元件將數控機床各坐標（biāo）軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統（tǒng）輸入到（dào）機（jī）床的數（shù）控裝置中（zhōng），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（xì）統輸出達到設定（dìng）值所需的位移量指令。

三（sān）、加（jiā）工程序載體

數控機床工作時（shí），不需要工人直接去操作機（jī）床，要對數控機床（chuáng）進行控製，必須編製加工程序。零件（jiàn）加工程序中（zhōng），包括機（jī）床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主軸轉速等）和輔助運動（dòng）等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程（chéng）序載體上，如穿孔紙帶、盒式（shì）磁帶、軟磁盤等，通過數控機床的（de）輸入裝置，將程序信（xìn）息（xī）輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置（zhì）均采用CNC（Computer Numerical Control）形（xíng）式，這種CNC裝置一般使用（yòng）多個微處理器，以程序（xù）化的軟件形式實現數控功能，因此又稱（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（yùn）動軌跡，然後輸出到執（zhí）行（háng）部件加工（gōng）出所需要的零件。因此，數控裝（zhuāng）置主要由輸（shū）入、處（chù）理和（hé）輸出三個基本部分構成。而所有這些工（gōng）作都由計算機的係統程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工作。

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

（1）紙（zhǐ）帶輸入方式。可用紙帶（dài）光電閱讀機讀入零件程序，直接（jiē）控製機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控製機床運（yùn）動。

（2）MDI手動數據輸（shū）入方式。操作者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（duǎn）的程序。

在（zài）控製裝置編輯（jí）狀態（EDIT）下（xià），用軟件輸（shū）入加工程序，並存入（rù）控製裝置的存儲器中，這種輸入方法可重複使用程序。一般手工編程均采用這種（zhǒng）方法。

在具有（yǒu）會話編（biān）程功能的數控裝置上，可（kě）按照顯示器（qì）上提示的問題，選擇不同（tóng）的（de）菜（cài）單，用（yòng）人（rén）機對話的方法，輸入有關（guān）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。把零件（jiàn）程序保存在上級計算（suàn）機中，CNC係統一邊加工一邊接（jiē）收來自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（jiàn）並直接生成零件程（chéng）序的情況（kuàng）。

2、信息處理：輸（shū）入裝置將加工信息傳給CNC單（dān）元，編（biān）譯成計算（suàn）機能識別的信息，由（yóu）信息處理部分按照控製程序的規（guī）定，逐步（bù）存儲並進行處理後，通過輸出（chū）單元發出位置和速度指令給（gěi）伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的（de）輸入數據（jù）包括：零件的輪（lún）廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔（fǔ）助加工信息（如（rú）換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運（yùn）算前的準備（bèi）工作。數據處理程序還包括刀具（jù）半徑補償（cháng）、速（sù）度計算及（jí）輔助功能的處理等。

3、輸出裝置：輸（shū）出裝（zhuāng）置與伺服機構相聯。輸出裝置（zhì）根據控製器的命令（lìng）接受運算器的輸出脈衝，並（bìng）把它送到（dào）各坐標（biāo）的（de）伺服控製係統，經過功率放大，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（qiē）削加工時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分（fèn）為齒輪有級變速和電氣無級調速（sù）兩種類型，較（jiào）高檔的數控機（jī）床都要求實現無級調速來滿足各（gè）種加工工藝（yì）的要求，它主要（yào）由主軸驅動控製係（xì）統、主軸電動（dòng）機以及（jí）主軸機（jī）械傳動機構（gòu）等（děng）組成。

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件（jiàn），除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以（yǐ）及各種短路、過載（zǎi）、欠壓（yā）等電氣保護外，主要在可編程控製（zhì）器PLC的輸出接口與機床各類輔（fǔ）助裝置的電氣執行元器（qì）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等，主要起到擴展接點散（sàn）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（niǔ）連接。強電控製櫃（guì）由（yóu）各（gè）種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開（kāi）關、接線端子和各類電氣保護元器（qì）件（jiàn）等構成。它與一般的普通機床電氣類似（sì），但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟（qǐ）動或切換的電動（dòng）機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻（zǔ）容（róng）吸收器，對各種檢測信（xìn）號的輸入均要求用屏蔽電（diàn）纜連接。

七、輔助裝（zhuāng）置（zhì）

它主要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動（dòng）變換機構、工件（jiàn）夾緊放鬆機構、回轉工作台（tái）、液壓控製係統（tǒng）、潤滑裝置、過載（zǎi）與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含的部（bù）分（fèn）也（yě）不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需（xū）的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液（yè）壓裝置，排屑（xiè）裝置，冷卻、潤滑裝（zhuāng）置，回轉工作台和數控（kòng）分度頭，防護，照（zhào）明等（děng）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。它於傳（chuán）統的普（pǔ）通機床相比較（jiào），同樣由主傳動機構（gòu）、進給傳動機構、工作（zuò）台、床身以及立（lì）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（dà）的變化。這種變化（huà）的目的是為了滿足數控技術的要（yào）求和充分發揮數（shù）控機床的特點。

機床主機是（shì）數控機床（chuáng）的主體。它包括床身、底座（zuò）、立柱、橫梁、滑座（zuò）、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及自動換（huàn）刀（dāo）裝（zhuāng）置等機（jī）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（wéi）公司的主打產品，它是在（zài）數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，數控機床主體具有如下（xià）結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的（de）機床新結構（gòu）。通常用提高結構（gòu）係統的靜（jìng）剛度、增加阻（zǔ）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（shǐ）機床（chuáng）主體能適應數控機床（chuáng）連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床（chuáng）結構布局、減少發熱、控（kòng）製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床（chuáng）主機的影響。

2、廣泛采用高性能（néng）的主軸伺服驅動和進給伺服驅動（dòng）裝（zhuāng）置（zhì），使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機（jī）械傳動係統的結構。

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