数控机床概念设计(走近数控机床系列四：数控机床的重要概念——轴)

Posted 2023-05-27

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数控机床概念设计(走近数控机床系列四：数控机床的重要概念——轴)

数控机床是最典型的机电一体化产品，而机械的运动离不开良好的润滑，所以油路同样是数控机床的重要组成。无论机械和电气，对数控机床来说“轴”都是非常重要的概念。数控机床的轴按功能分为：主轴和进给轴。

什么是主轴呢？提供机床加工切削动力的运动部分我们称之为主轴，主轴一般都是高速旋转的，但也不全部是旋转的比如刨床它的主轴就是直线运动的，但通用机床的车、铣、镗它们的主轴都是旋转的。比如车床主轴就是夹持工件旋转的运动部分我们称它为车床主轴，而铣床和镗床都是夹持加工刀具旋转的运动部分为主轴。数控机床的主轴一般由三部分构成：动力源电机，传动变速箱，主轴主体。车、铣、镗的主轴一般都会有四个档位，和我们开的汽车差不多，由低速到高速，低速档输出力量大用来进行大切削量的加工，高速档用来进行小切削量的加工，和汽车变档不一样的是数控机床的主轴反转不是通过变档实现的，它是通过电机的反转来实现的。数控机床的主轴电机控制旋转，在加工时都是进行速度控制，也就是根据加工要求控制主轴旋转的转速保持在多少转，特殊情况下主轴也可以进行位置控制，可以控制主轴旋转到360度的任意角度上。

进给轴在数控机床的控制里是数控系统控制的重点。机床进给轴分为直线轴和旋转轴，这个好理解，进给轴里还有个最重要的概念：几何轴。也许叫坐标轴大家可能更容易理解，三坐标嘛X/Y/Z，就是我们中学学习几何知识的三坐标，在数控机床中这三个轴一定是相互垂直的。

这是一个数控机床进给轴的典型示意图，由伺服电机控制滚珠丝杆的旋转来带动机床部件运动，通过伺服电机自带的编码器计数来计算机床部件运动的位置。这样对机床轴的控制在控制系统里称为半闭环控制，它是通过计算伺服电机的旋转圈数再折算出机床部件的移动距离，相对半闭环来说还有一种全闭环控制，就是直接将位置测量元件安装在机床运动部件上直接测量其移动位置，这样对机床轴的控制称为全闭环控制。

数控机床的轴是很重要的基本概念，数控机床的生产和制造，数控机床的电气控制，都围绕这个轴的概念来进行的，更重要的是使用数控机床发挥其巨大作用时还是要通过这个轴的概念来实现，那又是一个复杂的技术领域：机械加工编程。