​數控機床的基本組成及工作原（yuán）理你都（dōu）了（le）解嗎

數控機床是數字控製機床的簡稱，是一種裝有程（chéng）序控製係統的自動（dòng）化機床。該控製係統能夠邏輯地（dì）處理具有控製編碼或其（qí）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控（kòng）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（qiú）的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。鈦數控機床較好地解（jiě）決了複雜、精密、小批（pī）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技術的發展方向，是一種典型的（de）機電一（yī）體化產品。

數（shù）控機（jī）床一般由數控係統、包含（hán）伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服係統、主傳動係統、強電控製櫃、機床本體和各類輔助裝簧（huáng）組成。加上（shàng）虛線部分即可表示數控（kòng）加工的基（jī）本工作過（guò）程。對具（jù）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（dòng）加工的核心（xīn）。主（zhǔ）要有操作係統、主（zhǔ）控製係統（tǒng）、可編程控（kòng）製器（qì）、各（gè）類輸出接（jiē）口等組成。其中操作係（xì）統由顯示器和操縱鍵盤組成（chéng），顯示（shì）器有數碼管、CRT、液晶等多種形式。主控製係（xì）統與計算機主板有所類同，主要由CPU、存儲器、控製器等部分（fèn）組成。數控係統所控（kòng）製的是（shì）一般對象的位置、角度、速度等（děng）機械量，以及（jí）溫度（dù）、壓力、流量（liàng）等（děng）物理量。

其控製方式（shì）又可分為數（shù）據運算處理控（kòng）製和時序邏（luó）輯控（kòng）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（yì）等信息處理後，進行（háng）相應的刀軌跡插樸運算，並通過與各（gè）坐標伺服係（xì）統的位（wèi）置、速度反饋信號比較，從而控製機床（chuáng）各個坐標軸的位（wèi）移；而時序邏輯控製（zhì）通常主要（yào）由可編程式控製器PLC來完（wán）成，它根據機（jī）床加工過程中的各個（gè）動作要求進行協調，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控製機床各個部件有條不紊地（dì）按序（xù）工作。

二、伺服係統

它是數控係統與機床本體之間的電傳動聯係環節。主要由伺服電動機、驅動控製係統及位置（zhì）檢測（cè）反饋裝置（zhì）等組成。伺服電動機是係統的執行元件，驅動控製（zhì）係統則是伺服電動機的（de）動力源。數控係統發生的指令信號與位置檢測反饋信號（hào）比較後作為位移指令，再經驅動控製係統功串（chuàn）放大後（hòu），驅動電（diàn）動機運轉，從而通過機械傳動裝置拖動工作台（tái）或（huò）刀架運動。

伺服係統是數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服控製和主軸伺（sì）服控製。伺服係統的作用（yòng）是把（bǎ）接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大（dà）、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。由於伺服係統是數控機床的最後環節，其性（xìng）能將直接（jiē）影響數控機床的精度和速度等技（jì）術指標，因此，對數控機（jī）床的伺（sì）服驅動裝置，要求（qiú）具有良好的（de）快速反（fǎn）應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發（fā）出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數（shù）控裝置的指令，提高係統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服係統包括驅動裝置和執行機構兩大部分（fèn）。驅動（dòng）裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成（chéng）。步（bù）進電動機、直流（liú）伺服電動機（jī）和交流伺服電動（dòng）機是（shì）常用的驅動裝置。

測（cè）量元件將數控機床各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（zhì）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（bìng）向伺服係統輸出（chū）達到設定值所（suǒ）需的位移量指令。

三、加工程序載（zǎi）體

數控機（jī）床工作時，不需要工人直接去操作機（jī）床（chuáng），要對數控機床進行控製，必須編製加工程序。零件加工程序中（zhōng），包括機床上刀具和工件的相對（duì）運動（dòng）軌跡、工藝參（cān）數（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（zǎi）體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟（ruǎn）磁盤等，通過數控（kòng）機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元（yuán）。

四、數（shù）控裝置（zhì）

數控裝置是數（shù）控機（jī）床的核心。現代數控裝置均采（cǎi）用CNC（Computer Numerical Control）形式，這（zhè）種CNC裝（zhuāng）置一般（bān）使用多（duō）個微處理器，以程序化的軟件形式（shì）實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。CNC係統是一（yī）種位置控製係統（tǒng），它是根（gēn）據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加（jiā）工出所需（xū）要的零件。因（yīn）此，數控裝置主要由輸入、處理和（hé）輸出三個基本部分（fèn）構成。而所有這些工作都（dōu）由計算機的係統程序進行（háng）合（hé）理地組織，使整個係統協調地進（jìn）行工作。

1、輸入裝置（zhì）：將數控指令輸入給數控裝置，根（gēn）據程序載（zǎi）體的不同，相應（yīng）有不同的輸（shū）入裝置（zhì）。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（jì）算機的DNC（直接數控）輸入（rù），現仍有不少（shǎo）係統還保留（liú）有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

（1）紙帶輸（shū）入方式。可用紙帶光電閱讀（dú）機讀入零件程序，直接控（kòng）製機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存（cún）儲器中儲存的零件程序控（kòng）製（zhì）機床運動。

（2）MDI手動數據輸入方式。操作者可利用操（cāo）作麵板上的鍵盤輸入（rù）加工程序的指令，它（tā）適（shì）用於比較短的程序。

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

在（zài）具（jù）有會話編程功能的數控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關的尺寸數字，就（jiù）可自動生（shēng）成加工程序。

（3）采用DNC直接數控輸入方式。把零件（jiàn）程序保存在上級計算機中（zhōng），CNC係統一邊加工一邊接收來（lái）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序（xù）的情況。

2、信（xìn）息處理：輸入（rù）裝（zhuāng）置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信（xìn）息，由（yóu）信（xìn）息處理部分按照控製程序的規定，逐步存儲並進行處理後（hòu），通（tōng）過輸出單元發出位置和（hé）速度指令（lìng）給伺服係統和主運動控製部分。CNC係統的（de）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（sù）度及其他輔助加工信息（如換刀、變（biàn）速、冷卻（què）液開關（guān）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（xù）還包括（kuò）刀具（jù）半徑（jìng）補償、速度計算及輔助（zhù）功能的處理等。

3、輸出裝置：輸（shū）出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控製器的命令接受運算器的輸出脈衝，並把它送（sòng）到各坐（zuò）標的伺服控（kòng）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（dòng）。

五、主傳動係統

它（tā）是機床切（qiē）削加工（gōng）時傳遞轉矩的主要部件之一。一般分為齒輪有級（jí）變速和電氣無（wú）級調速兩種類型，較高檔的數控機床都要求（qiú）實現無級調速來滿足各（gè）種加工工藝的要求，它主（zhǔ）要由主軸驅動（dòng）控製係統、主（zhǔ）軸電（diàn）動機（jī）以及主軸機械傳動機構等組成（chéng）。

六（liù）、強電控製櫃

它（tā）主要用來安裝機（jī）床強電控製的各種電氣元器件，除了提供數控、伺服等類（lèi）弱電控製係統的輸（shū）入電源，以（yǐ）及各種（zhǒng）短（duǎn）路（lù）、過載、欠壓等電氣保護外，主要在可編程控（kòng）製器PLC的輸出接口（kǒu）與機床各類輔助裝置（zhì）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（gè）種交流電動機、液壓係統電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴展接點（diǎn）散和擴大觸點容量等作用。

另外，它也與機（jī）床操作台的有關手（shǒu）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（yuán）開關、接線端子和各類電氣保護（hù）元器件等構成。它與一（yī）般的普通機床電氣類似，但為了提高對弱電（diàn）控製係統的抗幹擾性，要求各類頻繁啟動（dòng）或切換的電動機、接觸器等電磁感應器件均必須並接RC阻容吸收器，對各種檢測信號的（de）輸入均要求用屏蔽電纜連（lián）接。

七、輔助裝置

它主要包括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、回轉工作台、液壓控（kòng）製（zhì）係（xì）統、潤滑裝置、過載與限位保護功（gōng）能等部分。機床加工功能與（yǔ）興型不同，所包（bāo）含的部分也（yě）不同。輔助裝置是保證（zhèng）充（chōng）分發揮數控（kòng）機床功能（néng）所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝（zhuāng）置，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（tǐ）

它指（zhǐ）的是數控機床機械結構實體。它（tā）於傳統的普通機床相比較，同樣由主（zhǔ）傳（chuán）動機構、進給傳動機構、工作台、床身以及立柱等（děng）部分組成，但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（biàn）化的目的是為了滿足數控技術的要求和充分發揮數控機床（chuáng）的特點。

機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立（lì）柱（zhù）、橫（héng）梁、滑座、工作台、主軸箱、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尖、絲杠、軸加工、數（shù）控車床加工（gōng）、刀柄刀杆、夾頭接杆為（wéi）公司（sī）的主打產品，它是在數（shù）控機床上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，數控機床主體具有如下結構（gòu）特點：

1、采用具有（yǒu）高（gāo）剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構係統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來（lái）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（chuáng）連續自（zì）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移補償等措施，可減少熱變（biàn）形對（duì）機床主機的影（yǐng）響。

2、廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝（zhuāng）置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動係統的結構。

3、采用高傳動效率、高精度、無間隙的（de）傳動裝置和（hé）運動部件，如（rú）滾珠（zhū）絲杠螺母副、塑料（liào）滑動導軌、直線滾（gǔn）動導軌、靜壓導軌等。