1. 數(shù)控機床的分類
數(shù)控機床的分類,國內(nèi)外尚無統(tǒng)一規(guī)定。但歸納起來,常見的是下面四種分類方法。
(1)按工藝用途分類
1)普通數(shù)控機床,為了不同的工藝需要,與通用機床一樣,有數(shù)控車、銑、鉆、鏜及磨床等,而且每一類又有很多品種,例如數(shù)控銑床就有立銑床、臥銑床、工具銑床及龍門銑床等,這類機床的工藝性與通用機床相似,所不同的是它能自動地加工精度更高、形狀更復雜的零件。
2) 數(shù)控加工中心,數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。典型的機床有鏜銑加工中心和車削加工中心。
3)數(shù)控特種加工機床,數(shù)控特種加工機床高闊數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控線切割機床、數(shù)控激光切割機床等。
(2)按運動方式分類
1)點位控制數(shù)控機床。這類機床只能控制運動布件從一點移動到另一點的準確定位,在移動過程中不進行加工,對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求。采用點位控制的機床有數(shù)控鉆床。數(shù)控坐標鏜床,數(shù)控沖床和數(shù)控測量機等。
2)直線控制數(shù)控機床,這類機床不僅要控制點的準確位置,而且要控制刀具(或工作臺)以一定的速度沿與坐標軸平行的方向進行切削加工。機床應(yīng)具有主軸轉(zhuǎn)速的選擇與控制、切削速度與刀具的選擇以及循環(huán)進給加工等輔助公共能。這種控制常用于簡易數(shù)控車床,數(shù)控鏜床等。
3)輪廓控制數(shù)控機床,這類機床能夠?qū)蓚或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件軌跡的要求。其數(shù)控裝置一般要求具有直線和圓弧插補功能,主軸轉(zhuǎn)速控制功能及較齊全的輔助功能,這類機床用于加工曲面、凸輪及葉片等復雜形狀的零件。輪廓控制數(shù)控機床有數(shù)控銑床、車床、磨床和加工中心等。
(3)按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。數(shù)控機床按照對被控制量有無檢測反饋裝置可以分為開環(huán)和閉環(huán)兩種,在閉環(huán)系統(tǒng)中,根據(jù)測量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種,在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,還發(fā)展了一種開換補償型數(shù)控系統(tǒng)。
1)開環(huán)控制數(shù)控機床,在開環(huán)控制中,機床沒有檢測反饋裝置(見圖7-3),數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的,它對機床移動部件的實際位置不作檢驗,加工精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。這種機床工作比較穩(wěn)定,反映迅速。調(diào)試方便,維修簡單,但其控制精度受到限制。
2)閉環(huán)控制數(shù)控機床,在開環(huán)控制數(shù)控機床上增加檢測反饋裝置,在加工中時刻檢測機床圖7-4
移動部件的位置,使之和數(shù)控裝置所需求的位置姓符合,以期達到很高的加工精度。
閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖見圖7-4。圖中A為速度測量元件,C為位置測量元件。這類機床的優(yōu)點是精度高、速度快,但是調(diào)試和維修比較復雜。
3)半閉環(huán)控制數(shù)控機床,這種控制方式對工作臺的實際位置不進行檢查測量,而是通過與伺服電動機有聯(lián)系的測量元件,如測速發(fā)電機A和光電編碼盤B(或旋轉(zhuǎn)變壓器)等間接檢測出伺服電動機的轉(zhuǎn)角,推算出工作臺的實際位移梁,并與指令值進行比較,用差值來實現(xiàn)控制(圖7-5)。這種控制方式工作臺沒有完全包括在控制回路內(nèi),精度沒有閉環(huán)高,調(diào)試卻比閉環(huán)方便。
4)開換補償型數(shù)控機床,將上述三種控制方式的特點有選擇地集中起來,可以組成混合控制的方案。大型數(shù)控機床,需要高得多的進給速度和返回速度,又需要相當高的精度。如果只采用全封閉的控制,機床傳動鏈和工作臺全部置于控制環(huán)節(jié)中,安裝調(diào)試十分復雜,為了避免這些矛盾,可以采用混合控制方式。圖7-6為開環(huán)補償方式的組成框圖。它的特點是:基本控制選用步進電動機的開環(huán)控制伺服機構(gòu),附加一個校正伺服電路。通過裝在工作臺上的直線位移測量元件的反饋信號來校正機械系統(tǒng)的誤差
(4) 按數(shù)控裝置分類,數(shù)控機床若按其實現(xiàn)數(shù)控邏輯功能的數(shù)控裝置來分,有硬線(件)數(shù)控和軟件(件)數(shù)控兩種。
1)硬線數(shù)控(又稱普通數(shù)控,即NG)這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補運算、控制等功能均由集成電路或分立元件等器件實現(xiàn)。一般來說,數(shù)控機床不同,其控制電路也不同,因此系統(tǒng)的通用性差,因其全部由硬件組成,所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在70年代以前應(yīng)用得比較廣泛。
2)軟線數(shù)控(又稱計算機數(shù)控,即CNC或MNC)這類系統(tǒng)利用中、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成CNC裝置,或用微機與專用集成芯片組成,其主要的數(shù)控功能幾乎全由軟件來實現(xiàn),不同的數(shù)控機床,只需編制不同的軟件就可以實現(xiàn),也便于批量生產(chǎn)、模塊化的軟、硬件提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性,F(xiàn)代數(shù)控機床都采用CNC裝置。