數控機床的基（jī）本組成及工作原理你都了（le）解嗎

數控機床是數字控製（zhì）機床的簡稱，是一種裝有程序控（kòng）製係統的自動化機床（chuáng）。該控製係統能夠邏輯地處理（lǐ）具有（yǒu）控製編碼或（huò）其（qí）他符號指令規定的程序，並將其譯碼，用代（dài）碼化的數字表示，通過（guò）信息載體輸入數控裝置。經（jīng）運算處理由數控裝置（zhì）發出各（gè）種控製信號，控製機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地（dì）將零件加工出來。鈦數控機床較好地解決了複雜、精密（mì）、小批量、多（duō）品種（zhǒng）的零件加工問（wèn）題，是一種柔性的、高效能的自（zì）動化機床，代表了現代機床（chuáng）控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體化（huà）產品。

數控機床一般由數控係統（tǒng）、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控（kòng）製櫃、機床本體和各類輔助裝簧組成（chéng）。加（jiā）上虛線部（bù）分即可表示數（shù）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（zǔ）成部分略有不同。

一、數控係統

它是機（jī）床實現自（zì）動加工（gōng）的核心。主要有操作係統、主控製係（xì）統（tǒng）、可編程控製器、各類輸出接口等組成。其中操作係（xì）統由顯示器和操縱鍵（jiàn）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（suàn）機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器（qì）等部分（fèn）組成。數控係統所控製的是一般（bān）對（duì）象的位置、角度、速度等機械量（liàng），以及溫度、壓力、流量等物理（lǐ）量。

其控製方式又可分為數據運算處理控製和時序（xù）邏輯控製兩（liǎng）大類，其中主控製器內（nèi）的插補運算模塊（kuài）就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀（dāo）軌跡插樸運算，並通過與各坐（zuò）標伺服係統的位置、速度反饋信號比較，從而控製（zhì）機床各個坐標軸的（de）位移；而時序邏輯控製通常主要由可編（biān）程式（shì）控製器PLC來完（wán）成，它根據機床加工過程中的各個動作要求（qiú）進行（háng）協調，按各檢測信號進行邏輯判別（bié），從而控製機床各個部件有條不（bú）紊地按序工（gōng）作。

二、伺服係（xì）統（tǒng）

它是數控（kòng）係統與機床本體之間（jiān）的電傳動聯（lián）係環節。主要由伺服電動機、驅動控（kòng）製係統及位置（zhì）檢測（cè）反饋裝置等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動（dòng）控（kòng）製係統則是伺服電動機的（de）動力源。數控係統發（fā）生的指令信號與位置檢測（cè）反饋信號比較後作（zuò）為位移指令，再（zài）經驅動控製係統功串放大後，驅動電動機（jī）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（jī）床的重要（yào）組成部分，用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺服控製。伺（sì）服係統的作用是把接受來自（zì）數控裝置的指令信息，經功率放大、整（zhěng）形（xíng）處理後（hòu），轉換成機床執行部件（jiàn）的直線位移或角位移運動。由於（yú）伺服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和速度（dù）等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具（jù）有良好的（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（bìng）能忠（zhōng）實地（dì）執行來自數控裝置（zhì）的指令，提（tí）高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統（tǒng）包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進（jìn）給驅動單元和主軸（zhóu）伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進（jìn）電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常（cháng）用的驅動裝置。

測量（liàng）元件將數控（kòng）機床各坐標軸的實際（jì）位移值檢測出（chū）來並經反饋係統（tǒng）輸（shū）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（yǔ）指令值進行比較，並（bìng）向伺服係統輸出達到設定值（zhí）所需的位移量指令。

三、加工程序載體（tǐ）

數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床（chuáng），要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程（chéng）序中，包括機床上（shàng）刀具（jù）和（hé）工件的相對運動軌跡、工藝參數（進給量主（zhǔ）軸轉速等）和輔（fǔ）助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體（tǐ）上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數控機床（chuáng）的輸入裝置，將程（chéng）序信息（xī）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係統是一種位置（zhì）控製係統，它是根據輸入（rù）數據插補出理（lǐ）想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所（suǒ）需要的（de）零件。因此，數控裝（zhuāng）置主要由輸入、處理和輸出三（sān）個基本部分構成。而所有（yǒu）這（zhè）些工作都由計算（suàn）機的係統程序進行合理地組織，使整（zhěng）個係統協調地進行工（gōng）作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，根據程序（xù）載體的不同，相應（yīng）有不同（tóng）的輸入裝（zhuāng）置。主要有鍵盤輸入、磁（cí）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（bú）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（kě）用紙帶光電閱（yuè）讀機讀入零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶（dài）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（shū）入方式。操作者可利用操作麵板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用於比較短（duǎn）的（de）程（chéng）序。

在控（kòng）製裝置編輯狀態（tài）（EDIT）下，用軟件輸入加工（gōng）程序，並存入控製裝置的存儲器中，這種（zhǒng）輸入方法可重複使用程序。一般（bān）手工編程均采用（yòng）這種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上，可按照顯示（shì）器上（shàng）提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法（fǎ），輸入有關的尺寸數字，就可自動生（shēng）成加工程序（xù）。

（3）采（cǎi）用DNC直接數控輸入方式。把零件（jiàn）程序（xù）保存在上級計（jì）算機中，CNC係統（tǒng）一邊加工一邊接收來自計（jì）算機（jī）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序的情況。

2、信息處理：輸入裝置（zhì）將加工信息傳給CNC單元，編譯（yì）成計算機能識別（bié）的信息，由信（xìn）息處理部（bù）分按照控（kòng）製程序的規定，逐步存儲並進行處理後，通過輸出單元發（fā）出位置和速度指令給伺服係統和主運（yùn）動控（kòng）製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓（kuò）信息（起點（diǎn）、終點、直線、圓弧等）、加工（gōng）速度及其他（tā）輔助加工信息（xī）（如換刀、變速（sù）、冷卻（què）液開（kāi）關等），數據處理（lǐ）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等。

3、輸出裝置（zhì）：輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根（gēn）據控製器（qì）的（de）命令接受運算器的輸出脈衝（chōng），並把它送到各坐標的伺服（fú）控製係統（tǒng），經過（guò）功率放大，驅動伺服係統，從而控製機床按規定要求運動（dòng）。

五、主傳動係統

它是機床切削加工時傳（chuán）遞轉矩的主要部（bù）件之一（yī）。一般分為齒輪有級變速（sù）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（xiàn）無級調速來滿足各種加工工藝的要（yào）求，它主要由（yóu）主軸驅動控製係統（tǒng）、主軸電動機以及主軸機械傳動機構（gòu）等組成。

六、強電控（kòng）製櫃

它主要用來安裝機床強電（diàn）控製的各種電氣元器（qì）件，除了提供數控、伺服等類弱電（diàn）控（kòng）製係（xì）統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等（děng）電氣保護外，主要在可編程控製器PLC的輸（shū）出接口與機床各類輔助裝（zhuāng）置的電氣執行（háng）元器件（jiàn）之間起橋（qiáo）梁聯結作用，即控製（zhì）機床輔助裝置（zhì）的各種交流電動機、液壓係統電（diàn）磁閥（fá）或電磁離合器等，主要起到擴展接（jiē）點散（sàn）和擴（kuò）大觸點容量等作用。

另外，它（tā）也與機床操作台的有關手控按鈕連接。強電控製櫃由各（gè）種中間繼電器、接觸器、變壓器、電（diàn）源開關、接線端子（zǐ）和各類電氣保護元器件等構成。它與一般（bān）的（de）普通機床電氣類似，但為了提高對弱電（diàn）控製係統（tǒng）的抗幹擾性，要求各類（lèi）頻繁啟動或切換的電動機、接觸（chù）器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸（xī）收器，對（duì）各種檢（jiǎn）測信號的輸入均要求用（yòng）屏蔽電纜連接。

七、輔（fǔ）助裝置

它主要（yào）包括ATC刀自動交換機構、APC工件自動變換機構、工件夾緊放鬆機構、回轉（zhuǎn）工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位（wèi）保護功能等部分。機床加工功能與（yǔ）興型不同，所包含的部分也不同。輔助裝置是保證充分發揮數控機床（chuáng）功能所必需（xū）的配套裝置，常用的輔助裝（zhuāng）置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置（zhì），回轉工作台和數控分度頭，防護，照明等各種（zhǒng）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（yú）傳統的普通機床相比較，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成，但（dàn）數控機床的整體布局、外觀造型、傳動（dòng）機構、刀係統及操（cāo）作機構等方麵都發生了（le）很大的變（biàn）化。這種變化的目的是為了滿足數控技術的要（yào）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、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸（zhóu）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（dǐng）尖、絲杠、軸加工、數（shù）控車床加工、刀柄刀杆、夾頭接杆為公司的主打產品，它是在數控機床上自動地完（wán）成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相（xiàng）比，數控機床主體（tǐ）具有如下結構特點：

1、采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機（jī）床新結構。通常用提（tí）高結構係統的靜剛度、增加（jiā）阻尼、調整結（jié）構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床（chuáng）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、控製溫升及采用熱位（wèi）移補償等措施，可減（jiǎn）少熱變形對機床主機的影響（xiǎng）。

2、廣泛采用高性能的主（zhǔ）軸（zhóu）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（de）結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳（chuán）動裝置和運動部件，如滾珠絲杠（gàng）螺母副、塑料滑動導軌、直線（xiàn）滾動導軌、靜壓導軌等。