​數（shù）控機床的基本（běn）組成（chéng）及工（gōng）作原理你都了解嗎（ma）

數控機床是（shì）數字控（kòng）製機床的簡稱，是一種裝有程序控（kòng）製係統的自動化機床。該控製係（xì）統能夠邏輯地（dì）處理具有控製編碼或其他符號指（zhǐ）令規定（dìng）的程序，並將其譯（yì）碼，用代碼化（huà）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置發出各種控製信號，控（kòng）製機床的（de）動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自（zì）動地將零件加工出來。鈦（tài）數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種（zhǒng）的零件加工問（wèn）題，是一種柔性的、高效能的自動化機床（chuáng），代表了現代機床控製技術的發展（zhǎn）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（xì）統、包含（hán）伺服電動機和檢（jiǎn）測反饋裝置的伺（sì）服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝（zhuāng）簧組成。加上虛線部分即（jí）可表示數控加工的基本工作過程。對具（jù）體備類（lèi）不同功能的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控（kòng）係統

它是機床實現自動加工（gōng）的核（hé）心。主要（yào）有操（cāo）作係統、主控（kòng）製係統、可編程控（kòng）製器、各類（lèi）輸出接口等（děng）組成。其中操作係（xì）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。主控製係統與計算機主板（bǎn）有所類（lèi）同（tóng），主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控製（zhì）的是一般對象的（de）位置、角度、速度等機（jī）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邏輯控製兩大類，其中主控製（zhì）器內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息（xī）處理後，進行相應（yīng）的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標（biāo）伺服係統的位（wèi）置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯（jí）控（kòng）製通常主要由可編程式控製（zhì）器（qì）PLC來（lái）完成，它根據機床加工過程（chéng）中的各個動作要求進行協調（diào），按各檢測信號進行邏輯（jí）判別，從而控製機床各個部件有條（tiáo）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（dòng）控製係統及位置檢測（cè）反（fǎn）饋裝置等組（zǔ）成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺（sì）服電動機的動力源。數控係統（tǒng）發生的指令信號（hào）與（yǔ）位置檢（jiǎn）測反（fǎn）饋信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係（xì）統功（gōng）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架運動。

伺服係統是數控機床的重要（yào）組成部分，用（yòng）於實現數控（kòng）機床的（de）進給伺服（fú）控製和主軸伺服控製（zhì）。伺服係統的作用是（shì）把接受來自數（shù）控裝置的指令信息，經功率放大（dà）、整（zhěng）形處理後，轉換（huàn）成機床執行部件的直線位（wèi）移或角位（wèi）移運動。由於伺服（fú）係統是數控機床的最後環節，其性能將直接影響數控機床的精度（dù）和速度等技術指標，因此，對數控機床（chuáng）的伺服驅動裝（zhuāng）置，要求具有良好的快速反應（yīng）性能（néng），準確而靈（líng）敏地跟蹤數控裝置發出的數字指（zhǐ）令信號，並能忠實地執行來自（zì）數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性（xìng）和靜態跟蹤精度。

伺（sì）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（zhóu）驅動單元、進（jìn）給驅動單元和主軸伺（sì）服電動機、進給伺服（fú）電動機組成。步進電動機、直流伺服電動（dòng）機和交流伺服電動機是常用（yòng）的驅動裝置。

測量元件將數控機床（chuáng）各坐標軸的實際（jì）位移值檢測出來並經反饋係統輸入到（dào）機床的數控裝置中，數控裝置（zhì）對反饋回來的實際位移（yí）值與指令值進行（háng）比較（jiào），並向伺服係（xì）統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加（jiā）工程序載體

數（shù）控機床工作時，不（bú）需要工人直接去操作機床，要（yào）對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包（bāo）括機（jī）床上刀具和工件的相對運動軌跡、工（gōng）藝參數（進給量主軸轉速等）和輔（fǔ）助運動等（děng）。將零（líng）件加工程序用一定的格式和代碼，存（cún）儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式（shì）磁帶、軟磁盤等，通過（guò）數控機（jī）床的輸入裝置，將程序信息輸入（rù）到CNC單元（yuán）。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形（xíng）式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸（shū）入（rù）數據插補出理（lǐ）想的運動軌跡（jì），然後輸出到執行部件加工出所需（xū）要的零件。因此，數控裝置主要（yào）由輸入、處理和輸（shū）出三（sān）個基（jī）本部分構成。而所有這些工作都由計算機的（de）係統（tǒng）程序進行合理地組織，使整個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將數（shù）控指令輸入給數控裝置（zhì），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係統直接通信方式輸入和連接上級計算機的（de）DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程（chéng）序，直接控（kòng）製機床（chuáng）運動，也可以將（jiāng）紙帶內容讀入存（cún）儲器（qì），用存儲器中儲存的零件程序控製機（jī）床運動。

（2）MDI手（shǒu）動數據輸入方式。操作者可（kě）利用操作麵板上的鍵盤輸入加（jiā）工程序的指（zhǐ）令，它適用於比較短的程序。

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

在具有會話編程（chéng）功（gōng）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（dān），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（yòng）DNC直接數控輸入方式（shì）。把零件程序保存在上級計算機中，CNC係統一邊加工一邊接收來自計算機的後（hòu）續程序段（duàn）。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件並直接生成零件程（chéng）序的情況。

2、信息（xī）處理：輸（shū）入裝（zhuāng）置（zhì）將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機（jī）能識別的信息，由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步（bù）存（cún）儲並進行處理後，通（tōng）過輸出單元發出位置和速度指令給伺服係統和主運動控（kòng）製部分。CNC係統的輸入數據包括（kuò）：零件的輪廓信息（起（qǐ）點、終點、直線、圓弧（hú）等）、加工速度及其他輔助加工信（xìn）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（qián）的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等（děng）。

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（mìng）令接受運（yùn）算器的輸出脈衝，並把它送（sòng）到各（gè）坐標（biāo）的伺服控製係統，經（jīng）過功率放大，驅動（dòng）伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

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。一般分為齒輪（lún）有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要（yào）求實現無級調速來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅（qū）動控製係統、主軸電動機以及主軸（zhóu）機械傳動機構（gòu）等組成。

六、強電控製櫃

它主要用來安（ān）裝機（jī）床（chuáng）強電控製（zhì）的各種電氣元器件，除了提供數（shù）控（kòng）、伺服等類弱電控製係統的輸入（rù）電源，以及各種短路、過（guò）載、欠壓等電氣保（bǎo）護外，主要在可編程控（kòng）製器PLC的（de）輸出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置的電氣執行元器件之（zhī）間起橋梁聯結作用，即控製機床輔助裝置的各種（zhǒng）交流電動（dòng）機、液壓（yā）係（xì）統電磁閥或電磁離合器等，主要（yào）起到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（àn）鈕連接。強電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（hù）元器件等構成。它與（yǔ）一般（bān）的普（pǔ）通機床（chuáng）電氣類似，但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾（rǎo）性，要（yào）求各類（lèi）頻繁（fán）啟動或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻（zǔ）容吸（xī）收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七（qī）、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構（gòu）、APC工件自動變換機構、工件夾緊放（fàng）鬆機構（gòu）、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與（yǔ）限位（wèi）保護功能等部分。機床加（jiā）工功能與興型不同，所包含的部分也不同。輔助裝（zhuāng）置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常（cháng）用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑（huá）裝置，回轉工作台和數控分度頭（tóu），防護，照明等各（gè）種輔助裝置。

八、機床（chuáng）本體

它指的是數控機床機械結（jié）構實體。它（tā）於傳（chuán）統的普通機（jī）床相比較，同樣由主傳動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等部分組成，但數（shù）控機床的整體（tǐ）布局（jú）、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生（shēng）了很大的變化。這種（zhǒng）變化的目的是為了滿足數控技術的要求和充分發（fā）揮（huī）數控機床（chuáng）的（de）特點。

機床主機是數控機床的主體。它包括床身、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（wéi）公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完（wán）成各種切削加（jiā）工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床主體（tǐ）具有如（rú）下結構特（tè）點：

1、采用（yòng）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（hé）固有頻率等方法來提高（gāo）機床主機的剛（gāng）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切削加工的需要。采取改善機床結構（gòu）布局（jú）、減少發熱、控製（zhì）溫升（shēng）及采用熱位移補償等措施，可（kě）減少熱變（biàn）形對機床主機的影響。

2、廣泛（fàn）采（cǎi）用高性（xìng）能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副（fù）、塑料滑動導（dǎo）軌、直線滾動導（dǎo）軌、靜壓（yā）導軌（guǐ）等。