數（shù）控機床的基（jī）本組成及工作原理你都了解嗎

數控（kòng）機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自（zì）動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編（biān）碼或其他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數（shù）控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形（xíng）狀和尺寸，自動地將零（líng）件加工出來。鈦（tài）數（shù）控機床較（jiào）好地解決了複雜、精密、小批量、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，代表了現代機床控製（zhì）技術的發展方向（xiàng），是一種典型的（de）機電（diàn）一體化產品。

數（shù）控機床一般由數控係統、包含伺服電動機（jī）和檢測反（fǎn）饋裝置的伺服係統、主傳動係統（tǒng）、強電控製櫃、機床（chuáng）本體和各類輔助裝簧組（zǔ）成。加上虛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（bù）分略有不同。

一、數控係統

它是機床（chuáng）實現（xiàn）自動加工的核心。主要有操作係統、主控（kòng）製係統、可編程控製器、各類（lèi）輸出接口等組（zǔ）成。其中操作（zuò）係統（tǒng）由顯示（shì）器和操縱鍵盤組成，顯示器有（yǒu）數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與（yǔ）計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部（bù）分組成。數控係統所控製的是一般（bān）對（duì）象的位（wèi）置、角度、速度等機械量，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（liǎng）大類，其中主（zhǔ）控製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、編譯等信息處理後（hòu），進行（háng）相應的刀軌跡插樸運算，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）坐標軸的位移；而時序邏輯控製通常主要由可編程式控製（zhì）器PLC來完成，它根據機床加工過程中的各個動作要求進行協調，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工作。

二、伺（sì）服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳（chuán）動聯係環節。主要（yào）由伺服（fú）電動機、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件（jiàn），驅動控製係統則是伺服電動（dòng）機的（de）動力源。數（shù）控係統發生的（de）指令信號與位置檢測反饋信號（hào）比較後作為位移指令，再經驅動控製係統（tǒng）功串放大後，驅動電動機運（yùn）轉，從而通過機（jī）械傳動裝置（zhì）拖動工作（zuò）台或刀架（jià）運動。

伺服係統是數控（kòng）機床的重要組成部分，用於實現數控機（jī）床的進給伺服控（kòng）製和主（zhǔ）軸（zhóu）伺服控製。伺服係統的作用是（shì）把（bǎ）接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉（zhuǎn）換成機（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，其性能將直接（jiē）影響數控（kòng）機床的精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（qiú）具有良（liáng）好的（de）快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信（xìn）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（jìng）態跟蹤（zōng）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（zhóu）驅動單（dān）元、進給驅動單（dān）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）動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐（zuò）標軸的實際位（wèi）移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝置中，數控裝（zhuāng）置對反饋回來的實際（jì）位（wèi）移值（zhí）與指令值（zhí）進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出達到設（shè）定值所需的位移量指令。

三、加工（gōng）程序載（zǎi）體

數（shù）控機床工作時，不需要工（gōng）人直接去操作機床，要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中，包括機床（chuáng）上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數（進（jìn）給量（liàng）主軸轉速等）和輔（fǔ）助運動等。將零件（jiàn）加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載（zǎi）體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數（shù）控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使（shǐ）用多個微（wēi）處理器，以程序化的（de）軟件形式實現數控功能，因此（cǐ）又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係統，它是根據輸入數（shù）據插補（bǔ）出理（lǐ）想的運（yùn）動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零（líng）件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出（chū）三個基本部分構成。而（ér）所有這些工作都由計算機的係（xì）統程（chéng）序進行（háng）合理地組織，使整個係統（tǒng）協調地（dì）進行工作。

1、輸（shū）入裝置：將數控指令輸入給（gěi）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（pán）輸入、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係統直接通信方式輸入（rù）和連接上級計算機的DNC（直接數（shù）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（dài）輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控（kòng）製機床運動（dòng），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動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操（cāo）作者可利（lì）用操作麵板上的鍵盤輸入加工程（chéng）序的指令，它適用於比較短的程序。

在控（kòng）製裝置編輯狀（zhuàng）態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存（cún）入（rù）控製裝置的存儲器中，這（zhè）種輸入（rù）方法可重複使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的數控（kòng）裝置上，可按（àn）照顯示器上提（tí）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。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續程序段。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（de）情況。

2、信息處理（lǐ）：輸入裝置將加工信（xìn）息傳給CNC單元，編譯成計算機（jī）能識別（bié）的信息，由信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（wèi）置（zhì）和速度指令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統（tǒng）的輸入數據包括：零件的輪（lún）廓信息（起（qǐ）點、終點、直線、圓弧等）、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（de）是完成插（chā）補運算（suàn）前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度（dù）計算及輔助功能的處理等（děng）。

3、輸出裝置（zhì）：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝（zhuāng）置根據控製器的命令接（jiē）受運算器的輸（shū）出脈衝，並把（bǎ）它送（sòng）到各坐標的伺服控製係統，經過功率放大，驅動伺服係統，從而（ér）控製（zhì）機床按規（guī）定要求運動。

五、主傳動係統

它是機床（chuáng）切削加工時傳遞轉矩的（de）主要部（bù）件之（zhī）一。一般分為（wéi）齒輪有級變速和電（diàn）氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床（chuáng）都要求實現無（wú）級調速來（lái）滿足各種加工工藝（yì）的要求，它主要由主軸驅（qū）動控製係統、主軸（zhóu）電動（dòng）機以及主軸機械傳動機構等組成。

六、強電控（kòng）製櫃

它主要用來安裝機床強電控製的各種電氣（qì）元（yuán）器件，除了提供數控、伺（sì）服等類弱電控製係統的輸入電（diàn）源，以（yǐ）及各種短路、過載、欠壓等電（diàn）氣保護外（wài），主要在（zài）可（kě）編（biān）程控製器PLC的輸出（chū）接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元器件之間起橋梁聯結作用，即控製機（jī）床輔助裝置的各（gè）種交流電動機（jī）、液壓係統（tǒng）電磁閥（fá）或電磁離合器等，主要起到擴展接點散和擴大觸點容量等作用（yòng）。

另外，它也與機床操作台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（yā）器、電源開關（guān）、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。它與一般（bān）的普通機床電氣類（lèi）似，但為了提高（gāo）對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各（gè）類頻繁啟動或切換的電（diàn）動機、接觸器（qì）等電磁（cí）感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信（xìn）號（hào）的輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置

它主要包括ATC刀自動交換機構（gòu）、APC工（gōng）件自（zì）動變換機構、工件（jiàn）夾緊放鬆（sōng）機構、回轉工作台、液壓控製係統（tǒng）、潤滑裝（zhuāng）置、過（guò）載與限位保護（hù）功能等部分。機床加工功能與興型不同（tóng），所包含的部分也不同（tóng）。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配（pèi）套裝置，常用的（de）輔助裝置包括：氣動、液壓（yā）裝置，排屑裝（zhuāng）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（jī）床本體

它指的是數控（kòng）機（jī）床機械結構實體。它於傳統（tǒng）的普通機床相比較，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（zǔ）成，但數控機床的整體（tǐ）布局、外觀造型、傳動機構、刀係統及操作機構等方麵都（dōu）發（fā）生了很大的變化。這種變化的目的（de）是為了（le）滿足數控技術的要求和充分（fèn）發揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的（de）主體（tǐ）。它包（bāo）括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及（jí）自動換刀裝置等機械部件。鈦浩（hào）機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車床加工、刀柄刀（dāo）杆、夾頭接杆為公司的（de）主打產品，它是在數控機床上（shàng）自動地完成（chéng）各種（zhǒng）切削（xuē）加工的機械部分。與傳統的機床相比，數（shù）控機床主體具有如下結構特點（diǎn）：

1、采用具有高（gāo）剛度、高抗（kàng）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（zhì）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（chuáng）主體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（shàn）機（jī）床結構布局、減少（shǎo）發熱、控製溫升及（jí）采用熱位移補償等措（cuò）施，可減（jiǎn）少熱變形對機床主（zhǔ）機的影響。

2、廣泛采用高（gāo）性能的主軸伺服驅（qū）動（dòng）和進給伺服驅動裝置，使數控機床的（de）傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構（gòu）。

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、塑料滑動導（dǎo）軌、直線滾（gǔn）動導軌、靜壓導軌等。