數(shù)控機(jī)床的分類
1.按機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類
(1)開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,沒有測量反饋裝置。同時(shí),數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)流是單向的,所以,不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。因?yàn)闊o位置反饋,所以精度不高,其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。
開環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理開環(huán)控制系統(tǒng)是這樣工作的:首先將控制機(jī)床工作臺(tái)或刀架運(yùn)動(dòng)的位移距離、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過輸入裝置輸入cNc裝置,cNc裝置根據(jù)這些參量指令計(jì)算出進(jìn)給脈沖序列,然后對脈沖單元進(jìn)行功率放大,形成驅(qū)動(dòng)裝置的控制信號(hào),最后由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀架按所要求的速度、軌跡、方向和移動(dòng)距離,加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。開環(huán)控制系統(tǒng)一般用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)單元。
開環(huán)控制系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)試方便、維修簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn).在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場合得到了廣泛的應(yīng)用。但是,由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的低頻共振及丟步等原因,其應(yīng)用有逐漸減少的趨勢。一般適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和舊機(jī)床的數(shù)控化改造。
(2)半閉環(huán)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在電動(dòng)機(jī)或絲杠軸端,通過角位移的測量間接得出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位置,并與cNc裝置的指令值進(jìn)行比較,用差值進(jìn)行控制。這類系統(tǒng)可矯正部分環(huán)節(jié)造成的誤差,精度比開環(huán)高,以交流、直流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。
半閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理,由伺服電動(dòng)機(jī)采樣旋轉(zhuǎn)角度而不是檢測工作臺(tái)的實(shí)際位置。因此,絲杠的螺距誤差和齒輪或同步帶輪等引起的誤差都難以消除。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié),因此,系統(tǒng)控制性能穩(wěn)定。而機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差大部分可通過誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ蚨钥色@得滿意的精度。
(3)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上,將工作臺(tái)的實(shí)際位置檢測出來,并與cNc裝置的指令位置進(jìn)行比較,用差值進(jìn)行控制。這類系統(tǒng)可矯正全部傳動(dòng)環(huán)節(jié)造成的誤差,精度很高,系統(tǒng)的精度主要取決于檢測裝置的精度。以交流、直流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,用于高精度設(shè)備的控制。
閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理,采樣點(diǎn)從機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上直接引出。通過采樣工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置,即對實(shí)際位置進(jìn)行檢測,可以消除整個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、問隙,因而具有很高的位置控制精度。但是.由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的,故容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定以及調(diào)試?yán)щy。這類系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏡銑床、超精車床和螺紋車床等。
2.按機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類
(1)點(diǎn)位控制系統(tǒng)。這類控制系統(tǒng)只控制刀具相對工件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確位置,而對于點(diǎn)與點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡不進(jìn)行控制,且移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削。為了提高加工效率,保證定位精度,系統(tǒng)采用“快速趨近,減速定位”的方法實(shí)現(xiàn)控制。采用這一類系統(tǒng)的設(shè)備有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。
(2)直線控制系統(tǒng)。這類控制系統(tǒng)不但要控制點(diǎn)與點(diǎn)的準(zhǔn)確位置,而且要保證兩點(diǎn)之間刀具移動(dòng)的軌跡是一條直線,且在移動(dòng)過程中刀具能以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削加工。一般情況下,直線控制系統(tǒng)的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是平行于各坐標(biāo)軸的直線;特殊情況下,如果同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩套運(yùn)動(dòng)部件,其合成運(yùn)動(dòng)的軌跡是與坐標(biāo)軸成一定夾角的斜線。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等。
(3)連續(xù)控制系統(tǒng)。又稱為輪廓控制系統(tǒng),大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有連續(xù)控制功能。這類系統(tǒng)能對兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)方向進(jìn)行嚴(yán)格控制。連續(xù)控制系統(tǒng)是多坐標(biāo)同時(shí)控制,信息處理比較復(fù)雜,需要進(jìn)行復(fù)雜的插補(bǔ)運(yùn)算。插補(bǔ)運(yùn)算的作用是:根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)代碼指令和進(jìn)給速度,計(jì)算刀具相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。輪廓控制裝置要比點(diǎn)位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多,功能齊全得多。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控加工中心等。