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各類數(shù)控機(jī)床主要功能特點(diǎn)及其分類標(biāo)準(zhǔn)
來源:泰安海數(shù)機(jī)械制造有限公司 發(fā)布日期:2016-8-12 8:52:16 訪問次數(shù):
各類數(shù)控機(jī)床主要功能特點(diǎn)及其分類標(biāo)準(zhǔn)

 一、按加工工藝方法分類     

1.金屬切削類數(shù)控機(jī)床 
     與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別,具體的控制方式也各不相同,但機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的,具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。 
    在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步進(jìn)步了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心,它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫和自動(dòng)換刀裝置形成的,工件一次裝夾后,可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工,特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差,減少了機(jī)床的臺數(shù)和占地面積,縮短了輔助時(shí)間,大大進(jìn)步了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 
2.特種加工類數(shù)控機(jī)床 
     除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外,數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 
3.板材加工類數(shù)控機(jī)床 
    常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。 
    近年來,其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù),如數(shù)控多坐標(biāo)丈量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及產(chǎn)業(yè)機(jī)器人等。 
二、按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 
1. 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 
      點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床移動(dòng)部件只能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確定位,在移動(dòng)和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值,不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡,因此幾個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無任何聯(lián)系??梢詭讉€(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng),也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。 
      這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 
 2.直線控制數(shù)控機(jī)床 
      直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度,沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工,進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 
      直線控制的簡易數(shù)控車床,只有兩個(gè)坐標(biāo)軸,可加工門路軸。直線控制的數(shù)控銑床,有三個(gè)坐標(biāo)軸,可用于平面的銑削加工?,F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工,它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 
       數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床,它的各個(gè)坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整,兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能,這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。 
3. 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 
       輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動(dòng)部件的出發(fā)點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo),而且能控制整個(gè)加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移,將工件加工成要求的輪廓外形。 
       常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜,在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算,然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 
      現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn),增加輪廓控制功能不會(huì)帶來本錢的增加。因此,除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 
三、按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類 
1. 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 
       這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件,伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn),通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線位移。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度與位移量是由輸進(jìn)脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的,即進(jìn)給脈沖發(fā)出往后,實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來,所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 
       開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單,本錢較低。但是,系統(tǒng)對移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測,也不能進(jìn)行誤差校正。因此,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床,特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 
2. 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 
       閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝直線位移檢測裝置,直接對工作臺的實(shí)際位移進(jìn)行檢測,將丈量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中,與輸進(jìn)的指令位移值進(jìn)行比較,用差值對機(jī)床進(jìn)行控制,使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng),終極實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從理論上講,閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測裝置的檢測精度,也與傳動(dòng)鏈的誤差無關(guān),因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí),若工作臺沒有移動(dòng),則沒有反饋量,指令值使得伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過A將速度反饋信號送到速度控制電路,通過C將工作臺實(shí)際位移量反饋回往,在位置比較電路中與位移指令值相比較,用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制,直至差值為零時(shí)為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床,因把機(jī)床工作臺納進(jìn)了控制環(huán)節(jié),故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 
        閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高,但調(diào)試和維修都較困難,系統(tǒng)復(fù)雜,本錢高。 
3. 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 
       半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角位移電流檢測裝置(如光電編碼器等),通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動(dòng)部件的實(shí)際位移,然后反饋到數(shù)控裝置中往,并對誤差進(jìn)行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而推算出工作臺的實(shí)際位移量,將此值與指令值進(jìn)行比較,用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中,因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 
       半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便,并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體,這樣,使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 
4.混合控制數(shù)控機(jī)床 
       將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來,就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?;旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床,由于大型或重型數(shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度,其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大,假如只采用全閉環(huán)控制,機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中,閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式: 
   (1)開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu),另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺的直線位移丈量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 
   (2)半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制,再用裝在工作臺上的直線位移丈量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正,以獲得高速度與高精度的同一。其中A是速度丈量元件(如測速發(fā)電機(jī)),B是角度丈量元件,C是直線位移丈量元件

 

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