​數控機床的基本組成及工作原理你都了解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程序控製係（xì）統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他（tā）符（fú）號指令規定的程（chéng）序，並將其譯碼（mǎ），用代（dài）碼化的數字表示，通過信息載體輸入（rù）數控裝（zhuāng）置。經運算處理由數控裝置發出各種控製（zhì）信號，控製機床的動作，按圖紙要求的（de）形狀和尺寸，自動地將零件加工（gōng）出（chū）來。鈦數控機床較好地解決了（le）複雜、精密、小批量（liàng）、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效（xiào）能的自動（dòng）化機床，代表了現代機床控製技術的發展方向，是（shì）一種典型的機電一體（tǐ）化產品。

數控機床一般由數控係統、包含伺服電動機和檢測反（fǎn）饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強（qiáng）電控製（zhì）櫃、機床本體（tǐ）和各類輔助裝簧組成。加上（shàng）虛線部（bù）分即可表示（shì）數（shù）控加工的基本（běn）工作過程。對具體（tǐ）備類不同功能的數控機床（chuáng），其組成部分略有不同。

一、數控係（xì）統

它是機床實現自動加工的核心。主要有操作係統、主控製係統、可編程（chéng）控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由（yóu）顯示器和操縱鍵盤組成，顯示器（qì）有數碼管（guǎn）、CRT、液晶等多種形式。主控製係統與計算機主板有（yǒu）所（suǒ）類同，主（zhǔ）要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所（suǒ）控（kòng）製的是一般對象的位置、角（jiǎo）度、速（sù）度等機（jī）械量，以及溫度、壓力、流量等物理量。

其（qí）控製方式又可分（fèn）為數據運（yùn）算處理控製和時序邏輯控製兩大類，其（qí）中主控製器內的插補運算模塊（kuài）就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理（lǐ）後，進行相（xiàng）應的刀軌（guǐ）跡插樸運算，並通過與各坐（zuò）標伺（sì）服係統的位置、速度反饋信號（hào）比較，從而（ér）控（kòng）製機床各個（gè）坐標軸的位（wèi）移；而時序邏輯控（kòng）製通常主要由可編程式控製器PLC來（lái）完成，它根據機床加工過（guò）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（zhì）機床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺服（fú）係統

它是數控係（xì）統與機床本體之間的電傳（chuán）動聯係環節。主（zhǔ）要由伺服電動機、驅動控製係統（tǒng）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，驅動控製係統則是伺服電動機的動力源。數控係統發生的指令信號與位置檢（jiǎn）測反饋信號比較後作為（wéi）位（wèi）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（cóng）而通過機械傳動裝置拖動工（gōng）作台（tái）或刀架運動（dòng）。

伺服係統是數控機床的重（chóng）要組（zǔ）成部分，用於實現數控機床的進給伺服控（kòng）製和主（zhǔ）軸伺服控製。伺服係統（tǒng）的作用是把接（jiē）受來（lái）自數（shù）控裝置的指令信息，經功率放大、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（tǒng）是數控機（jī）床的最（zuì）後環節，其性能將直接影（yǐng）響數控機床的精度（dù）和速（sù）度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動（dòng）裝置（zhì），要求具（jù）有良（liáng）好的快（kuài）速反應性能，準確而靈敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地（dì）執行來自（zì）數控裝置的（de）指令，提高係統（tǒng）的動（dòng）態跟隨特性和靜態跟（gēn）蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部（bù）分（fèn）。驅（qū）動裝置由主軸驅動（dòng）單元、進給驅動單元和（hé）主軸伺服電動機、進給伺服電動機組（zǔ）成。步進電動機、直流伺服電動機（jī）和交流伺服電動機是常用的驅動裝置（zhì）。

測量元（yuán）件將數控機床各坐標軸的實際位移值（zhí）檢測出來並經反（fǎn）饋係統（tǒng）輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值（zhí）進（jìn）行比較，並向伺服（fú）係統輸出達到設定值所（suǒ）需的位移量指（zhǐ）令。

三、加工程序載體

數控機床工作時，不需要工人（rén）直接去操作機床（chuáng），要對數控機床進行控製，必須（xū）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（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一（yī）定的格式（shì）和（hé）代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒（hé）式磁帶（dài）、軟（ruǎn）磁盤等，通過數控機床的輸入裝置，將程序（xù）信息輸入（rù）到CNC單（dān）元。

四、數控裝置

數（shù）控裝（zhuāng）置是數控機床的核心。現代數控裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種（zhǒng）CNC裝置一般使用多個（gè）微處理器，以程序化的軟件形（xíng）式實現數控功能，因此（cǐ）又稱（chēng）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軌跡，然（rán）後輸出到執行部件加工出所需要（yào）的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理（lǐ）和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作（zuò）都由計算（suàn）機的係（xì）統程序進行合理地組織，使整個係統協調地（dì）進行工作（zuò）。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控（kòng）裝置，根據程序載（zǎi）體（tǐ）的（de）不同，相應有不同的輸入裝（zhuāng）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DNC（直接數控）輸入，現（xiàn）仍有不少係統還保留有光電閱（yuè）讀機的紙帶輸（shū）入形（xíng）式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙（zhǐ）帶光電閱讀（dú）機讀（dú）入零件程序，直接控製（zhì）機床運動，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控製機（jī）床運動（dòng）。

（2）MDI手動數據輸（shū）入（rù）方式。操作者可利用操作麵板上的鍵盤輸入加工程序（xù）的指令，它適用於（yú）比較短的程序。

在控製裝（zhuāng）置編輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入（rù）控製裝置的存儲器中（zhōng），這種輸入方法可重複使用程（chéng）序。一般（bān）手工編程均采用這種（zhǒng）方（fāng）法。

在具（jù）有會（huì）話編程功能的數控裝置上，可（kě）按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人（rén）機對話的方法，輸入有關的尺寸數（shù）字，就（jiù）可自動生成加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零（líng）件程（chéng）序保存在（zài）上級計（jì）算機中，CNC係（xì）統一邊加工一邊接（jiē）收來自計算機的後續程序段。DNC方式多用於（yú）采用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（xìn）息傳給CNC單元（yuán），編譯成計算機能識別的信息，由信息（xī）處（chù）理（lǐ）部分按照控製（zhì）程序的規定，逐步存（cún）儲並進行處理後，通過輸出單元發出位置（zhì）和（hé）速度指令給伺服係統和主運動控製（zhì）部分。CNC係統的輸（shū）入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度（dù）及其他輔（fǔ）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（chéng）插補運算前的準備工作。數據處理程序還（hái）包括（kuò）刀具半（bàn）徑補償、速度計算（suàn）及輔助（zhù）功能的處理等。

3、輸出裝置：輸出裝（zhuāng）置與伺服機構相聯。輸出（chū）裝置根據控製器的命令接受運算（suàn）器的輸出脈衝，並把它送到（dào）各坐標的（de）伺服控製係統，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（xuē）加工時傳遞轉矩的（de）主要（yào）部件之一。一般分為齒（chǐ）輪有級變速和電氣無級調速兩種類型，較高（gāo）檔的數控機（jī）床都要求實（shí）現無級調速（sù）來滿足各種加工工藝的要求，它主要由主軸（zhóu）驅（qū）動控製係統、主軸電（diàn）動機以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（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（yuán），以及各種短路、過載、欠壓等電氣（qì）保護外，主要（yào）在可（kě）編程控製器PLC的輸出（chū）接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元器（qì）件之間起（qǐ）橋梁聯結（jié）作用，即控製機床輔助裝置（zhì）的各種交流電（diàn）動機、液（yè）壓係統（tǒng）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等作用。

另外，它也與機床（chuáng）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（jiē）觸（chù）器、變壓（yā）器、電源開關、接線端子和各類電氣（qì）保護元器件等構成（chéng）。它與一般的普通機床電氣（qì）類似（sì），但為了提高對弱電控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等電磁（cí）感應器件均（jun1）必須並接RC阻容吸收器，對各（gè）種檢測信號的輸入均要（yào）求用屏蔽電纜連接。

七、輔助裝置（zhì）

它（tā）主要包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構（gòu）、工件夾（jiá）緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過（guò）載與限（xiàn）位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所（suǒ）包（bāo）含的部分也（yě）不同。輔（fǔ）助裝置是保證充（chōng）分發揮數控機床功能所必需的配（pèi）套裝（zhuāng）置，常用的輔助裝置包括：氣（qì）動、液壓裝置（zhì），排屑裝置，冷卻、潤滑裝置（zhì），回轉工作台（tái）和數（shù）控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

八、機床本體

它指的是數控機床機械結構實體。它於傳統（tǒng）的普通（tōng）機床相（xiàng）比較，同樣由（yóu）主傳動機構（gòu）、進給傳動機構、工（gōng）作台、床身（shēn）以及立柱等部分組成，但（dàn）數控機床的整體布局、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的變化。這種變化的目的是為了滿（mǎn）足數控技術的要求和充（chōng）分發（fā）揮數控機床的特點。

機床主機是數控機床的（de）主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑（huá）座（zuò）、工作台、主軸箱、進給機構、刀架及（jí）自（zì）動換刀裝置等（děng）機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工（gōng）、數控車床加工、刀柄刀杆（gǎn）、夾（jiá）頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床（chuáng）上自動地完成各種切削加工的機械部（bù）分（fèn）。與（yǔ）傳統的機床相比，數控機（jī）床主體具有如下結構特點：

1、采（cǎi）用具有高剛度（dù）、高（gāo）抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常（cháng）用提（tí）高結構係統的靜剛度、增加阻（zǔ）尼、調整結構件質量（liàng）和固有頻率等方法來提（tí）高機床主機的剛度和抗震（zhèn）性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發（fā）熱、控製溫升及采用熱位移補償等措施，可減少熱變（biàn）形（xíng）對機床主機的（de）影響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床（chuáng）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（chuán）動效率、高精（jīng）度、無間隙的傳（chuán）動裝置和運動部件，如滾珠絲（sī）杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。