數控機床的基本組成及工作原理（lǐ）你都了解嗎（ma）

數控機床是數字控製機床的（de）簡稱，是一種裝有（yǒu）程序控製係統的自動化機床。該控製（zhì）係統能（néng）夠邏（luó）輯地處理具有控（kòng）製編碼或其他符號指（zhǐ）令規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控（kòng）裝置。經（jīng）運算處理（lǐ）由數控裝置發出各種控製信（xìn）號（hào），控製機床的（de）動作，按（àn）圖（tú）紙要（yào）求的形狀和尺（chǐ）寸，自（zì）動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加（jiā）工（gōng）問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床（chuáng）控製技（jì）術的發展方向，是一種典型的（de）機電一體化產品。

數控（kòng）機床一般由數（shù）控係統、包含伺（sì）服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（guì）、機床本體和各（gè）類輔助（zhù）裝簧（huáng）組成。加上虛（xū）線部分即（jí）可表示數控（kòng）加工的基本工作過程。對具體備類不（bú）同功能的（de）數控機床（chuáng），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核心。主（zhǔ）要有操作係統、主控製係統、可編程控製（zhì）器、各類輸出接口等組成。其中（zhōng）操作係統由顯示（shì）器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼管（guǎn）、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計（jì）算（suàn）機主板有（yǒu）所類同，主要（yào）由CPU、存儲器、控製器等部（bù）分組成。數控係統所控製的是一般對象的位置、角（jiǎo）度、速度等機（jī）械（xiè）量，以及溫度、壓力、流（liú）量等（děng）物理量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時（shí）序邏輯控製兩大類，其中主（zhǔ）控製器內的（de）插補運算模塊就是根據所讀（dú）入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進（jìn）行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與（yǔ）各坐標伺服係（xì）統（tǒng）的位置（zhì）、速度反饋信號比（bǐ）較，從（cóng）而控製機床各個坐標軸的位移；而時（shí）序邏輯控製通（tōng）常主要由可編程式（shì）控製器PLC來完成，它根據（jù）機床加（jiā）工過程中（zhōng）的各個動（dòng）作要求進行協調，按各檢測信號進行邏（luó）輯判別，從（cóng）而控製機床各個部件（jiàn）有條不紊地（dì）按（àn）序工作。

二、伺服係統

它是數控（kòng）係統與機（jī）床本體之間的電傳動聯係（xì）環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位（wèi）置（zhì）檢測反饋裝置等（děng）組成。伺服（fú）電（diàn）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（fā）生的指令信號與位置檢測反饋信號比較（jiào）後（hòu）作為位移指令（lìng），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（jī）械傳動裝置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控機床的（de）重要組成部分，用於實現數控機床的（de）進給伺服控製和主軸伺服控（kòng）製。伺服係（xì）統的（de）作用是把接（jiē）受來自（zì）數控裝置的指令（lìng）信息，經功率放（fàng）大、整形處理後，轉換成機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，其性（xìng）能將直接影（yǐng）響數控機床的精度和速度等技術指標，因（yīn）此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反（fǎn）應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置（zhì）發出的數字指令信號，並（bìng）能忠實地執行來自數控裝（zhuāng）置的指令（lìng），提高係統的動態（tài）跟隨（suí）特（tè）性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩（liǎng）大部分。驅動裝置由（yóu）主軸（zhóu）驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電（diàn）動機（jī）和交流伺服電動（dòng）機（jī）是常用的驅動裝置。

測量元（yuán）件將數控機（jī）床各坐標軸（zhóu）的實際位移值檢測出來（lái）並經反饋係統輸入到機床的（de）數控裝置中，數控裝置對反饋回（huí）來的實際位移值與指令（lìng）值進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出達到設定值（zhí）所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需（xū）要工人直接去操作機床，要（yào）對數控機床（chuáng）進行（háng）控製，必（bì）須編製加（jiā）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（jìn）給量主軸轉速（sù）等）和輔（fǔ）助運動等。將零件加工程序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（pán）等，通過數控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元（yuán）。

四（sì）、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控（kòng）裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形（xíng）式，這種CNC裝（zhuāng）置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功（gōng）能（néng），因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位（wèi）置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的（de）運動軌跡，然（rán）後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係（xì）統程（chéng）序進行合理地組織，使整個係統協調（diào）地進行工作。

1、輸入（rù）裝置：將數控指（zhǐ）令輸入給數（shù）控裝置，根據程序載體（tǐ）的不同，相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入（rù）、磁盤輸入、CAD/CAM係統直接通信方（fāng）式輸入和連接上級（jí）計算機的DNC（直接數控）輸入，現仍（réng）有不少係（xì）統還（hái）保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙（zhǐ）帶輸（shū）入方式。可用紙帶（dài）光電閱讀機讀入零（líng）件程序，直（zhí）接控製機床運動，也可（kě）以將紙帶內容讀入（rù）存儲器，用存儲器中（zhōng）儲存的零件程序控（kòng）製機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式（shì）。操（cāo）作者可利用操作麵板（bǎn）上的（de）鍵盤輸入加工（gōng）程序的指令，它適用於比較短的程序。

在控製裝置編輯（jí）狀（zhuàng）態（EDIT）下（xià），用軟件輸入加工程序，並存入控（kòng）製裝置的存儲器中（zhōng），這種輸入方法可重複使用（yòng）程序。一般手工編程均采（cǎi）用這種（zhǒng）方法。

在具有會話編（biān）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（duì）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（shù）控（kòng）輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC係統一（yī）邊加工一邊接收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於采用（yòng）CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程序的情況。

2、信息處理：輸入裝置將加工信息傳給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（chéng）序的（de）規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸（shū）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（xì）統的輸入數據包（bāo）括：零件的輪廓信息（起點、終（zhōng）點、直線、圓弧等）、加工速度（dù）及（jí）其（qí）他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理（lǐ）程序還包括刀具（jù）半徑補償、速度計算及輔（fǔ）助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置：輸出裝置與（yǔ）伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命（mìng）令接受運算器的（de）輸出脈衝，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（tǒng），從而控製機床按規定（dìng）要求運動（dòng）。

五、主傳動係統（tǒng）

它是機床切削加工（gōng）時傳遞轉矩的主要部件（jiàn）之一（yī）。一般分為齒輪有級變速和電氣無（wú）級調速兩種類型，較高檔的數控機床都（dōu）要求（qiú）實現無級調速來滿（mǎn）足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅（qū）動控（kòng）製係統、主軸電動機以（yǐ）及主軸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（de）各種電（diàn）氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱（ruò）電控製係統的輸入電源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主（zhǔ）要在可編程控製器PLC的輸出（chū）接口（kǒu）與機床各類輔助裝置的電氣執行元（yuán）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等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量（liàng）等作用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連接（jiē）。強電（diàn）控製櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電（diàn）源開關、接線（xiàn）端子和各類電氣保護（hù）元（yuán）器件等（děng）構成。它與一般（bān）的普通機（jī）床電氣類似，但為了提高（gāo）對弱（ruò）電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切（qiē）換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對（duì）各種檢測信（xìn）號的輸入均要求（qiú）用屏蔽電（diàn）纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交（jiāo）換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放（fàng）鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過（guò）載與限（xiàn）位保護功能等部（bù）分（fèn）。機床加工功能與興型不同，所（suǒ）包含的部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是保證充分（fèn）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：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤（rùn）滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護（hù），照明等各種輔助裝（zhuāng）置。

八、機床本體（tǐ）

它指的是數控機床（chuáng）機械結構實體。它於傳統的普通機床相比較，同（tóng）樣由主（zhǔ）傳動機構、進給傳動機構、工作（zuò）台、床身以及立柱等部（bù）分（fèn）組（zǔ）成，但數控（kòng）機（jī）床的整體布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大（dà）的變（biàn）化。這種變化的目的是為了（le）滿足數控技術的要求和（hé）充分（fèn）發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床（chuáng）的主體。它（tā）包括床身、底座、立柱、橫梁、滑（huá）座（zuò）、工作台、主軸（zhóu）箱、進給機構、刀（dāo）架及自動換（huàn）刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以（yǐ）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（gōng）的機械部分。與傳統的機床相比（bǐ），數控機床主體具有如下結構特點（diǎn）：

1、采用具有高剛度、高抗震（zhèn）性及較小熱變形的（de）機床新結構。通常用提高（gāo）結構係統的（de）靜剛度、增加阻尼、調整結構件質（zhì）量和固（gù）有頻率等方法來提（tí）高機床主機的剛度（dù）和抗震性，使機床主體能適應數（shù）控機床連（lián）續自動地進（jìn）行切削加工的需要。采取改善機床結構（gòu）布局、減少發熱（rè）、控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（de）影響。

2、廣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（de）傳動鏈縮短，簡化了機（jī）床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳（chuán）動（dòng）效率、高精度、無間隙的傳動裝置和（hé）運（yùn）動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑（sù）料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導（dǎo）軌（guǐ）等。