​數控機（jī）床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床（chuáng）是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製（zhì）係統的自動化機床（chuáng）。該控製係統（tǒng）能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他符號指令規定（dìng）的程序，並將其譯碼，用代碼化的（de）數字表示，通過信息載體輸入（rù）數控裝置。經運（yùn）算（suàn）處理由數控裝置發出（chū）各種控製信號，控製機床的動（dòng）作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自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（liàng）、多品種的零件加（jiā）工（gōng）問題，是一種柔性的（de）、高效能的（de）自動化機（jī）床，代表了現（xiàn）代機床控製技術的發展方向（xiàng），是一種典型的（de）機電（diàn）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（sì）服係統、主（zhǔ）傳（chuán）動係統、強電控製櫃、機（jī）床本體和（hé）各類（lèi）輔助（zhù）裝簧組成（chéng）。加上虛線部分即可表示數控加工的基本工作過（guò）程。對具體備類不同功（gōng）能的數控機床，其組成部分略（luè）有不同。

一、數控係統

它是機床實現自動加工（gōng）的（de）核心。主要有操（cāo）作係統、主（zhǔ）控製（zhì）係統、可編程控製（zhì）器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器有數碼（mǎ）管、CRT、液晶等多（duō）種形式。主控製係統與計（jì）算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製（zhì）器等部分組（zǔ）成。數控係統所控製的（de）是一般對象的位置、角度、速度等機械（xiè）量，以及溫度、壓力、流量等物（wù）理量。

其控（kòng）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（lèi），其中主控製器（qì）內的插補運算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯（yì）碼、編譯等信息處理後，進行相（xiàng）應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺（sì）服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控製（zhì）器（qì）PLC來完成，它根（gēn）據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，按各檢測信（xìn）號進行（háng）邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按序工作。

二、伺服係（xì）統

它（tā）是數控係統與機（jī）床本體之（zhī）間的電傳動聯係環節。主要由伺（sì）服電動機、驅動控（kòng）製係統及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動（dòng）機是係統的執行元件，驅動控製係統則是伺服電（diàn）動機的動力源（yuán）。數控係統發生（shēng）的指令信號（hào）與位置檢測反饋信號比較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串放（fàng）大後（hòu），驅動電動機運轉，從而通過機械傳動裝（zhuāng）置拖動工作台或刀架運動。

伺服係統是數控（kòng）機床的重要組成部分，用於實現數（shù）控機床的進給伺服控製和（hé）主軸伺服控製。伺服係統的作用是把接受來自數控（kòng）裝置的指（zhǐ）令信息，經功（gōng）率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位移運動。由於伺服係統是數控機床的最（zuì）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（què）而靈敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發出的數（shù）字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態（tài）跟蹤精度。

伺服（fú）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（qū）動單元（yuán）、進給驅（qū）動單元和主（zhǔ）軸（zhóu）伺服電動機、進給伺服電動機組（zǔ）成。步進電動（dòng）機、直流伺服（fú）電動機和交流伺服電動機是（shì）常（cháng）用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標（biāo）軸的（de）實際位（wèi）移值檢測出（chū）來並經反（fǎn）饋係統輸入到機床的數控裝置中，數控（kòng）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（dìng）值所需的位移量指令。

三、加工程（chéng）序載體

數控機床工作時（shí），不需要工人直接去操作機床，要對數控（kòng）機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工（gōng）程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝（yì）參數（進給量主軸轉速（sù）等）和輔助運動等。將零件加（jiā）工程序用一（yī）定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如（rú）穿（chuān）孔紙帶、盒式磁帶、軟（ruǎn）磁盤等，通過（guò）數控機（jī）床的輸入裝置，將程（chéng）序信息輸入（rù）到CNC單元。

四、數（shù）控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控（kòng）裝置（zhì）均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這（zhè）種CNC裝置（zhì）一般（bān）使用多個微處理器（qì），以程序化的（de）軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一種位置控製係統，它是根據輸入數據插補出理想的運動（dòng）軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控（kòng）裝置（zhì）主要由輸入、處理和輸（shū）出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程序進行合理（lǐ）地組織，使整個係統協調地進（jìn）行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將數控指令（lìng）輸入給數控裝置，根據（jù）程序載體的不（bú）同，相應有不同的輸入裝置。主要（yào）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DNC（直接數控）輸入，現仍有不少係統還保留有光電閱讀機的（de）紙帶（dài）輸入形式。

（1）紙帶輸入（rù）方（fāng）式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控（kòng）製機床運動，也可以將紙帶內容（róng）讀入存儲器，用存儲器（qì）中（zhōng）儲存的零件程序（xù）控製機床運動。

（2）MDI手動數據輸（shū）入方式。操作者可利用操作麵板上（shàng）的鍵盤輸入加（jiā）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（tài）（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中，這（zhè）種輸入方法可重複使用程序。一般手工編（biān）程均采用這種方法。

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

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把（bǎ）零件程序（xù）保存在上級計算機中，CNC係統一邊加（jiā）工一邊接收來自（zì）計算機的（de）後續程序段。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件（jiàn）設計（jì）的複雜工件並（bìng）直接生成零件（jiàn）程序的情況（kuàng）。

2、信息處（chù）理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編（biān）譯成計算機能識別的信息，由信（xìn）息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置和速度指令給伺（sì）服係統和主運動控製部分。CNC係（xì）統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直（zhí）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），數據處理的目的是完（wán）成插補運算前的準備工作。數（shù）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。

3、輸出裝置：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出（chū）裝置根據控製器（qì）的命令接受（shòu）運（yùn）算器（qì）的（de）輸出脈衝（chōng），並把它送到各坐（zuò）標（biāo）的伺服控（kòng）製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳遞轉（zhuǎn）矩的主要部（bù）件之一。一般分（fèn）為齒輪有級變（biàn）速和電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都（dōu）要求實現無（wú）級調速來（lái）滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸驅動控製係統、主軸（zhóu）電（diàn）動（dòng）機以及主軸機械傳動機構等組成。

六（liù）、強電控製櫃

它主要用（yòng）來安裝（zhuāng）機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短（duǎn）路、過載、欠（qiàn）壓等電氣（qì）保護外，主要在可編程控製器（qì）PLC的輸出接口與機床各類（lèi）輔助裝（zhuāng）置的電氣執行元器件之間起橋梁聯（lián）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（jiē）點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作（zuò）台的有關手控按鈕連接。強電（diàn）控製（zhì）櫃由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關（guān）、接線端子和各類電（diàn）氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電（diàn）控製係統的抗幹擾性，要（yào）求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器（qì）等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它（tā）主要包括ATC刀自動（dòng）交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作（zuò）台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位（wèi）保護（hù）功能等部分。機（jī）床加（jiā）工（gōng）功能與興型不同，所包含（hán）的部分（fèn）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置，常用的輔助（zhù）裝置包（bāo）括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它（tā）指的是數控機床機械結構實體。它於傳統的（de）普通機床相比較（jiào），同樣由主傳（chuán）動機構、進給傳動機構、工（gōng）作（zuò）台、床身以及立柱等部（bù）分組成，但數控機床的整體布局（jú）、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的（de）目的是為了滿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的主體。它包（bāo）括床身（shēn）、底（dǐ）座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀（dāo）架及自動換（huàn）刀裝置等機械部件。鈦浩（hào）機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）床（chuáng）加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控（kòng）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，數控機（jī）床主體具（jù）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（de）機（jī）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（fǎ）來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機（jī）床連續自動地進行切削加工的需要（yào）。采取改善機床結構布（bù）局、減少發熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機（jī）的影（yǐng）響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和（hé）進給伺服驅動裝置（zhì），使數（shù）控機床的傳動鏈縮短，簡化了機（jī）床機械傳動（dòng）係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置（zhì）和運動部件，如滾珠（zhū）絲杠螺母副、塑（sù）料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。