數控機床的基（jī）本組成及工（gōng）作原理你都（dōu）了解嗎

數控機床是數字控製機床（chuáng）的簡稱，是一種（zhǒng）裝有程序控製係統的自動化機床。該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（chéng）序，並將其譯碼，用代碼化的數（shù）字表（biǎo）示，通過信息載體輸（shū）入數控裝置。經運算處理由（yóu）數控（kòng）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（hé）尺寸，自動地將零件加（jiā）工出來。鈦數控機床（chuáng）較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化（huà）機床，代表了（le）現代機床控製（zhì）技術的發展方向，是（shì）一種典（diǎn）型的機電一體化產品。

數控機床（chuáng）一般（bān）由（yóu）數控係統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係（xì）統、主傳動（dòng）係統、強（qiáng）電控（kòng）製櫃、機（jī）床本（běn）體和（hé）各類（lèi）輔助裝簧組成。加上虛線（xiàn）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，其組成部分略有不同。

一、數控係統

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（kòng）製器、各類輸出接口等組成。其中操作係統由顯示器和（hé）操縱鍵盤組（zǔ）成，顯示器（qì）有數碼管、CRT、液晶等多種形式（shì）。主控製係統與計（jì）算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分組成。數控係統所控製的是一（yī）般對象的位置、角度、速度等機（jī）械量，以及溫（wēn）度、壓力、流量等物理量。

其控製（zhì）方式又可分為數（shù）據運算處理控製（zhì）和時序邏輯控製兩大類，其中主控（kòng）製器內的插補（bǔ）運算模塊就是根據所讀入（rù）的零件程序，通過譯碼、編譯等信息處理後，進行相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各坐標伺服係統的（de）位（wèi）置、速度反饋信號比較，從而控製機床各個坐（zuò）標（biāo）軸的位移；而時序邏輯控製通常主（zhǔ）要由可編程式控製器PLC來完成，它根據（jù）機床加工（gōng）過程中的各個動作要求進（jìn）行協調，按各（gè）檢測信號進（jìn）行邏輯判別，從而控製機（jī）床各個部件有條不紊地按序工作。

二、伺（sì）服（fú）係統

它是數控係（xì）統與機床本體之間的電傳動（dòng）聯係環節。主要由伺服電動機（jī）、驅動控製係統及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電動機（jī）是係統的執行（háng）元件，驅動控製係（xì）統則是伺服電動機的動力（lì）源。數（shù）控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號比較後作為（wéi）位移指令，再經驅動（dòng）控（kòng）製係（xì）統功串放大後（hòu），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（sì）服係統是數控機（jī）床的重要組成部分，用（yòng）於實現數控機床的進給伺服控製和主（zhǔ）軸伺服控製。伺服係統（tǒng）的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放（fàng）大、整形處理後，轉換成機床執行部件（jiàn）的直（zhí）線位移或（huò）角位（wèi）移運動。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性能將直接影（yǐng）響數（shù）控機床的精（jīng）度和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具（jù）有良好的快速反應性能，準確而靈敏（mǐn）地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的（de）指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺（sì）服係統包括驅動裝置和執（zhí）行機構兩大部分。驅動裝置由主（zhǔ）軸驅動單元、進給驅動單元和（hé）主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺（sì）服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝（zhuāng）置。

測量元件將數控機床各（gè）坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋係統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺（sì）服係統輸出達（dá）到（dào）設定值所需的位（wèi）移量指令（lìng）。

三、加工程序（xù）載體

數控機床工作時，不（bú）需要（yào）工人直接去操作機床，要對數控機床（chuáng）進行控製，必須編製加工（gōng）程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工（gōng）藝參數（進給量主軸轉速（sù）等）和輔助（zhù）運動等。將零件加工程序用一（yī）定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如（rú）穿孔紙帶（dài）、盒（hé）式（shì）磁帶、軟磁盤等（děng），通過數控機床的輸入裝置，將程序信（xìn）息輸入到CNC單元。

四、數控裝置（zhì）

數控裝置是數（shù）控機床的核心（xīn）。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（yòng）多個微處理器，以程序化的軟件形式（shì）實現數控功能，因（yīn）此又稱軟（ruǎn）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，然後輸出到執行（háng）部件加工出所需要的零件。因此（cǐ），數控裝置主要由輸入、處理（lǐ）和（hé）輸（shū）出三個（gè）基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的係統程（chéng）序進行合理地（dì）組織，使整個係統協調地進行工作。

1、輸入裝置：將數控指令輸入給數控裝置，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（cí）盤輸入、CAD/CAM係統直接通信（xìn）方式輸入和連接上級計算（suàn）機的DNC（直接數控）輸入，現仍有（yǒu）不少係統還保留有光電（diàn）閱讀機的紙帶輸入形（xíng）式。

（1）紙帶輸入方式。可用紙帶光（guāng）電閱讀機讀入（rù）零件程序，直接控製機床運動，也可以將紙帶（dài）內（nèi）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。操作者可利用操作麵板上的鍵盤（pán）輸入（rù）加工程序的指令，它適用於比（bǐ）較短（duǎn）的程序。

在控製裝置編（biān）輯狀態（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，並存入控製裝置的（de）存儲器中，這種輸入方法可重複使用程序。一般手工編程均采（cǎi）用這種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上（shàng），可按照顯示器（qì）上提示（shì）的問題，選擇不（bú）同的菜單，用人機對話的（de）方法，輸入有（yǒu）關（guān）的尺寸數字，就可自動生成（chéng）加工程（chéng）序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機（jī）中，CNC係統（tǒng）一邊加工一邊接收來自計算機（jī）的後續程序段（duàn）。DNC方式多用於采用CAD/CAM軟件設計的複雜工件（jiàn）並直接生成零（líng）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，編譯（yì）成計算機能識別（bié）的信息（xī），由信息處理部分按照控製程序的規定，逐步存（cún）儲（chǔ）並進行處理後，通過輸出單元發（fā）出位置和速度指令（lìng）給伺服係統和主運（yùn）動控製部分。CNC係統的輸入數據包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助（zhù）加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關等），數據處理的目的是（shì）完（wán）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（sù）度計算及輔助功能的處理等。

3、輸出裝（zhuāng）置：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受運算器的輸出脈（mò）衝，並（bìng）把它送到各坐（zuò）標的伺服控製（zhì）係統，經過功（gōng）率（lǜ）放大，驅動（dòng）伺服係統，從而控製機床按規定要求運動。

五、主傳動（dòng）係統

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

六、強電控製櫃

它主要用（yòng）來安裝機床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控（kòng）、伺服等類弱電控製係統的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等（děng）電氣保護外，主要在可編程（chéng）控製器PLC的輸出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（kòng）製機床輔助裝（zhuāng）置的各種交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合（hé）器等（děng），主（zhǔ）要起到擴展接點散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機床操作台的有關手控按鈕連（lián）接。強（qiáng）電控製櫃由各種（zhǒng）中（zhōng）間繼電器、接觸器、變壓器、電源（yuán）開關、接線端子（zǐ）和各類電氣保護元器件等構成。它與一般的普通機床（chuáng）電氣類似，但（dàn）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、接觸器等電磁感應（yīng）器件（jiàn）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（zhì）

它主（zhǔ）要包括（kuò）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、回轉工作台、液壓控製係統、潤滑裝置、過載與限位保護功能等部分。機床加工功能與興型不同，所包含的部分也不（bú）同。輔助裝置是保證充分（fèn）發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括（kuò）：氣動、液壓裝置，排（pái）屑裝置，冷（lěng）卻、潤滑裝置，回轉工作（zuò）台和數（shù）控分度頭，防護，照明等各（gè）種輔助裝置。

八、機床本（běn）體

它指的是數控（kòng）機床機械結構實體。它於（yú）傳統的普通機床（chuáng）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（děng）部分組（zǔ）成，但數控機床的整（zhěng）體布局、外觀造型（xíng）、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（biàn）化的目的是為了滿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（kòng）機床的主體。它包括（kuò）床身、底座、立柱（zhù）、橫梁、滑座、工（gōng）作台、主軸箱、進（jìn）給機構、刀架及自（zì）動換刀裝置等機械部件。鈦浩機械是以回轉頂尖、絲杠、軸加工、數控車（chē）床加（jiā）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（jī）床上（shàng）自動地完成各種切削（xuē）加工的機械部分。與傳統的機床相比，數控機床（chuáng）主體具有如下結構（gòu）特點：

1、采用（yòng）具有（yǒu）高（gāo）剛度、高抗震性及較（jiào）小熱變形（xíng）的機床新結構。通常用（yòng）提高結構係（xì）統的靜剛度、增加阻尼（ní）、調（diào）整結構件質量（liàng）和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度（dù）和抗震性，使機床主體（tǐ）能適應數控機（jī）床連續自動地進行切削（xuē）加工（gōng）的（de）需要。采取改善機床（chuáng）結構布局、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的影響。

2、廣泛采（cǎi）用高性能（néng）的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動（dòng）鏈縮短，簡化了機（jī）床機械（xiè）傳（chuán）動係統（tǒng）的結構。

3、采用高傳動效率（lǜ）、高精度、無間隙的（de）傳動裝置和運動部（bù）件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜（jìng）壓導軌等。