​數控（kòng）機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是（shì）數字控（kòng）製機（jī）床的簡（jiǎn）稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該（gāi）控製係統能夠邏輯地處理具有（yǒu）控製編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（rù）數控裝置。經（jīng）運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺（chǐ）寸（cùn），自（zì）動地將零件加工出來。鈦數控（kòng）機（jī）床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性（xìng）的、高效能的自動化機床，代表（biǎo）了（le）現代機床控製技（jì）術的（de）發（fā）展方向，是一種典（diǎn）型的機電一體化產（chǎn）品。

數控機床一般由數控（kòng）係統、包（bāo）含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係（xì）統、主（zhǔ）傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各（gè）類（lèi）輔助裝簧組成。加上虛線部分即可表（biǎo）示（shì）數控加工的基本工作過程。對（duì）具體備類不同功能（néng）的數控機床，其組成部分略有不同。

一、數控係（xì）統

它是機床（chuáng）實現自動加工的核心（xīn）。主要有操作係統、主控製（zhì）係統、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係（xì）統由顯示器和操（cāo）縱鍵盤組成，顯示器有數碼管、CRT、液晶（jīng）等多種（zhǒng）形（xíng）式。主控（kòng）製係（xì）統與計算機（jī）主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一般對象（xiàng）的位置、角度、速（sù）度（dù）等機（jī）械量，以（yǐ）及溫度、壓力、流量等物理量。

其控製方式又可分（fèn）為數據（jù）運算（suàn）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算模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信（xìn）息處理後，進行（háng）相應的刀（dāo）軌跡（jì）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，從而控製機床各個坐標軸的位（wèi）移；而時序邏輯控製通常（cháng）主要由可編程式控製（zhì）器PLC來完成（chéng），它根據機床加工過程中的各（gè）個動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各（gè）個部（bù）件有條不紊地按序工作。

二、伺服係統

它（tā）是數控係（xì）統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服（fú）電（diàn）動機、驅動控製係統及位置檢（jiǎn）測反饋裝置等（děng）組（zǔ）成（chéng）。伺服電動機是係統的（de）執行元件，驅動（dòng）控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生（shēng）的指令信號（hào）與（yǔ）位（wèi）置檢測反饋信號比較後作為位移指令，再經驅動（dòng）控製係統功串放大後，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（kòng）機床的重要組成部分，用於實現數控機床（chuáng）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（lái）自（zì）數控裝置的指令信息，經功率放大、整形（xíng）處理後，轉換成機床執行（háng）部件的直線位移或角位移運動。由於伺服係（xì）統是數控（kòng）機床的（de）最後環節，其性能將直（zhí）接影響數控機床的精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，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並（bìng）能忠實地（dì）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。

伺服係統包括驅動裝置和執行機（jī）構兩大部分。驅動裝置由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅動（dòng）單元和主（zhǔ）軸伺（sì）服電動機、進（jìn）給伺服電動機組成（chéng）。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺（sì）服電動機是常用的驅動裝置（zhì）。

測量元件將數控機床各（gè）坐標（biāo）軸的實際（jì）位移值檢測出來並（bìng）經反饋係統輸入到機床的數控（kòng）裝置中，數控裝置對反饋回來的（de）實際位移值與指令值進行比（bǐ）較，並向伺服係統輸出達到設定值所需的位移量指令。

三、加工程序載體

數控機床（chuáng）工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控（kòng）製，必須編製加工程（chéng）序。零件加工程序中，包括（kuò）機床上刀具和工件的相（xiàng）對運動軌跡（jì）、工藝參數（shù）（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式（shì）和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等（děng），通過數（shù）控機床的輸入（rù）裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

四、數控裝置

數控裝置是（shì）數控機床的核（hé）心。現代數控裝（zhuāng）置（zhì）均采用（yòng）CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使（shǐ）用多個微處理器，以程序（xù）化的軟件形式實現數控（kòng）功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是（shì）一（yī）種位置控製係統，它（tā）是根據輸入數（shù）據插補出理想的運動軌跡，然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（yào）由輸入、處（chù）理和輸出三個基本部分構成。而所有這些（xiē）工作都由計算機的（de）係統程序進行合理地組織，使（shǐ）整個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將（jiāng）數控（kòng）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。主要有鍵盤輸入、磁盤輸（shū）入、CAD/CAM係統直接通信方式輸（shū）入和連接上（shàng）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（diàn）閱讀（dú）機（jī）的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙（zhǐ）帶光電閱（yuè）讀機讀入零件（jiàn）程序，直接控製機床（chuáng）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（xù）控製機床（chuáng）運動。

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

在控製裝置（zhì）編輯狀態（EDIT）下，用軟件（jiàn）輸（shū）入加工程序，並存入控製裝置的存儲器中（zhōng），這種輸入（rù）方法可重複使用程序。一般手（shǒu）工編程（chéng）均采用（yòng）這種方法。

在具有會話編程功能（néng）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，用人機對話的方（fāng）法，輸入有關的尺（chǐ）寸數（shù）字，就可自（zì）動生（shēng）成加工程序（xù）。

（3）采用DNC直接數控輸入（rù）方（fāng）式。把零（líng）件程序保（bǎo）存在上級計算（suàn）機中（zhōng），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（fù）雜工件（jiàn）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（yuán），編譯成計算機能（néng）識別的信息，由信（xìn）息處（chù）理部分（fèn）按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過（guò）輸出單元發（fā）出位置（zhì）和速度指（zhǐ）令給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的輸入（rù）數據包（bāo）括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓（yuán）弧等）、加工速度（dù）及其（qí）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（lǐ）等。

3、輸出裝（zhuāng）置：輸（shū）出（chū）裝置與伺服機（jī）構（gòu）相聯。輸出裝置根據（jù）控製器的命令接受運（yùn）算器的輸出脈衝（chōng），並把它送到各坐標的伺服控製係（xì）統，經過功率放大，驅（qū）動（dòng）伺服係統，從而控製（zhì）機（jī）床按規（guī）定要求（qiú）運動。

五、主傳動係統

它是（shì）機床切削加工時傳遞轉矩的主要部件之一（yī）。一般（bān）分為齒輪有級變速和（hé）電氣無級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求實現無（wú）級調速來滿足各種加工工藝的要求（qiú），它主要由主軸驅動控製係統、主軸電動機以及主軸機械傳動機構等組成。

六、強電（diàn）控製櫃

它主要用來安（ān）裝機床強電控製的（de）各（gè）種電氣元（yuán）器件，除了（le）提供數控、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路（lù）、過載、欠壓（yā）等電氣保護外，主要（yào）在可（kě）編（biān）程控製（zhì）器PLC的（de）輸出接口與機床各類輔（fǔ）助裝置的電氣執行元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（diàn）動機、液壓係統電磁（cí）閥或電磁離合器等，主要起到（dào）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元（yuán）器件等構成。它與一般的普通機床電氣類似，但為了（le）提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求（qiú）各類頻繁（fán）啟動或切換的電動機、接（jiē）觸器等電磁感應器件均必（bì）須（xū）並接RC阻容吸收器，對各種（zhǒng）檢測（cè）信號的（de）輸入均要求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置（zhì）

它主要包括ATC刀自動交（jiāo）換機構、APC工（gōng）件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置（zhì）、過載與限位保護功能等（děng）部分。機床（chuáng）加工功能與興型不同，所包含（hán）的部分也（yě）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（tào）裝置，常用的輔助裝置包括：氣（qì）動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作台和數控分（fèn）度頭（tóu），防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體（tǐ）

它指的是數控機床機械結構（gòu）實體。它於傳（chuán）統（tǒng）的普通機床相比較（jiào），同（tóng）樣由主傳動機構、進給傳動機（jī）構、工作（zuò）台、床身以及立柱（zhù）等部分組成（chéng），但數控機（jī）床的（de）整體布局、外觀（guān）造（zào）型、傳（chuán）動機構、刀係統及操作（zuò）機構等方麵都發生了很大的變化。這種變化的目（mù）的是為了滿足數控技術（shù）的要求和充分發揮數控機床的特點。

機床（chuáng）主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立（lì）柱、橫（héng）梁、滑座、工作台、主軸箱、進給機（jī）構、刀架及自動換刀裝置等機（jī）械部（bù）件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲（sī）杠、軸加工、數控車（chē）床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機（jī）床上自動地（dì）完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床（chuáng）相（xiàng）比，數控機床主體具有如（rú）下結構特點：

1、采用具（jù）有高剛度、高抗（kàng）震（zhèn）性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構（gòu）係統的靜剛度（dù）、增加阻（zǔ）尼、調整（zhěng）結構件質量和固有頻率等方法來提高（gāo）機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應（yīng）數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控製（zhì）溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2、廣泛采用高性能的主（zhǔ）軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳（chuán）動鏈縮短，簡化了機（jī）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（jiàn），如滾（gǔn）珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直（zhí）線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌等。