數(shù)控機(jī)床的分類有什么？
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作者:gzmachine
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發(fā)布時(shí)間: 2022-11-17
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點(diǎn)控制只要求控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件從一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)，精確定位一個(gè)點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格要求。移動(dòng)過程中不做任何處理，坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。為實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位，兩點(diǎn)之間的位移運(yùn)動(dòng)一般先快速移動(dòng)，然后再以較慢的速度接近定位點(diǎn)，以保證定位精度。如下圖所示為點(diǎn)控的運(yùn)動(dòng)軌跡。
數(shù)控機(jī)床的品種和規(guī)格很多，分類方法也各不相同。一般來說，根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)，可按以下四個(gè)原則進(jìn)行分類
1、按機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類
⑴ 點(diǎn)控?cái)?shù)控機(jī)床
點(diǎn)控制只要求控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件從一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)，精確定位一個(gè)點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格要求。移動(dòng)過程中不做任何處理，坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。為實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位，兩點(diǎn)之間的位移運(yùn)動(dòng)一般先快速移動(dòng)，然后再以較慢的速度接近定位點(diǎn)，以保證定位精度。如下圖所示為點(diǎn)控的運(yùn)動(dòng)軌跡。
具有點(diǎn)控功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控沖床等，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格的降低，純點(diǎn)控的數(shù)控系統(tǒng)已不多見.
⑵直線控制數(shù)控機(jī)床
直線控制數(shù)控機(jī)床也稱并聯(lián)控制數(shù)控機(jī)床。其特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)之間的精確定位外，還需要控制兩個(gè)相關(guān)點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)速度和路線（軌跡）），但其運(yùn)動(dòng)路線僅平行于機(jī)床坐標(biāo)軸，即也就是說，同時(shí)控制的只有一個(gè)坐標(biāo)軸（即CNC系統(tǒng)中不需要插補(bǔ)運(yùn)行功能），刀具在移動(dòng)過程中可以按指定的進(jìn)給速度進(jìn)給。高速切削，一般只能加工矩形和階梯形零件。
具有直線控制功能的機(jī)床主要有比較簡(jiǎn)單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣，單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床也不多見。
⑶ 輪廓控制數(shù)控機(jī)床
輪廓控制數(shù)控機(jī)床又稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，其控制特點(diǎn)是可以同時(shí)控制兩個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度。
為了滿足刀具沿工件輪廓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡符合工件加工輪廓的要求，各坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的位移控制和速度控制必須按規(guī)定的比例關(guān)系精確協(xié)調(diào)。
所以在這種控制方式下，要求數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算功能。所謂插值就是根據(jù)程序輸入輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓心坐標(biāo)或半徑），通過CNC系統(tǒng)中插補(bǔ)計(jì)算器的數(shù)學(xué)處理，描述出工件的形狀直線或圓弧，即在計(jì)算的同時(shí)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)軸的控制器分配脈沖的同時(shí)，控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)位移，使其符合要求的輪廓。刀具在運(yùn)動(dòng)過程中連續(xù)切削工件表面，可進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線切削。加工。輪廓控制的加工軌跡。 2.按伺服控制方式分類
⑴開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
這類機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是開環(huán)的，即沒有檢測(cè)和反饋裝置。一般其驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的主要特點(diǎn)是控制電路每改變一次指令脈沖信號(hào)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，電機(jī)本身具有自鎖能力。
數(shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號(hào)通過脈沖分配器控制驅(qū)動(dòng)電路，通過改變脈沖個(gè)數(shù)控制坐標(biāo)位移，通過改變脈沖頻率控制位移速度，通過改變脈沖分配順序控制位移方向。
這種控制方式的最大特點(diǎn)是控制方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)流是單向的，所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，但由于機(jī)械傳動(dòng)的誤差沒有通過反饋來修正，因此位移精度不高。
早期的數(shù)控機(jī)床采用這種控制方式，但故障率比較高。目前，由于驅(qū)動(dòng)電路的改進(jìn)，仍被廣泛使用。特別是在我國(guó)，一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和老設(shè)備數(shù)控化改造中，常采用這種控制方式。另外，這種控制方式可以配置單片機(jī)或單片機(jī)作為數(shù)控裝置，降低了整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格。
⑵閉環(huán)控制機(jī)床
這類數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)按閉環(huán)反饋控制方式工作。隨時(shí)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移，并及時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，與插補(bǔ)運(yùn)算得到的指令信號(hào)進(jìn)行比較。該差值作為伺服驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)位移部分消除位移誤差。
根據(jù)位置反饋檢測(cè)元件的安裝位置和所使用的反饋裝置，分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種控制方式。
① 全閉環(huán)控制
如圖所示，位置反饋裝置采用直線位移檢測(cè)元件（目前普遍采用光柵尺），安裝在機(jī)床的鞍座部分，即直接檢測(cè)機(jī)床坐標(biāo)的直線位移。通過反饋，可以消除從電機(jī)到機(jī)床鞍座的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差，從而使機(jī)床的靜態(tài)定位精度高。
但是，由于很多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛度和間隙在整個(gè)控制回路中是非線性的，整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與電氣響應(yīng)時(shí)間相比是非常大的。這給整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性修正帶來很大困難，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整也相當(dāng)復(fù)雜。因此，這種全閉環(huán)控制方式主要用于精度要求較高的數(shù)控坐標(biāo)成型機(jī)和數(shù)控精密磨床。
② 半閉環(huán)控制
如圖所示，位置反饋采用旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)元件（目前主要使用編碼器等），直接安裝在伺服電機(jī)或絲桿的末端。由于大部分機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)不包含在系統(tǒng)閉環(huán)回路中，故稱為獲得相對(duì)穩(wěn)定的控制特性。絲桿等機(jī)械傳動(dòng)誤差無法通過反饋隨時(shí)修正，但可采用軟件定值補(bǔ)償方式適當(dāng)提高其精度。目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制方式
⑶ 混合控制數(shù)控機(jī)床
選擇性地集中上述控制方式的特點(diǎn)，形成混合控制方案。如上所述，由于開環(huán)控制方式穩(wěn)定性好、成本低、精度差，與全閉環(huán)控制方式穩(wěn)定性差，為了取長(zhǎng)補(bǔ)短，滿足一些控制需求機(jī)床，應(yīng)采用混合控制方式。多采用開環(huán)補(bǔ)償和半閉環(huán)補(bǔ)償。
