數(shù)控機(jī)床的品種很多,根據(jù)其控制原理、功能和組成,可以從幾個(gè)不同的角度進(jìn)行分類:
一、按工藝用途分類:
數(shù)控機(jī)床是從普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,各種類型的數(shù)控機(jī)床基本上起源于同類型的普通機(jī)床,按工藝用途分為:
1)數(shù)控車床(NC Lathe)
2)數(shù)控銑床(NCMilling Machine)
3)加工中心(MachineCenter)
4)數(shù)控鉆床(NCDrilling Machine)
5)數(shù)控鏜床(NCBoring Machine)
6)數(shù)控平面磨床(NC SurfaceGrinding Machine)
7)數(shù)控外圓磨床(NC ExternalGrinding Machine)
8)數(shù)控輪廓磨床(NC ContourGrinding Machine)
9)數(shù)控坐標(biāo)磨床(NC JigGrinding Machine)
10)數(shù)控工具磨床(NC ToolGrinding Machine)
11)數(shù)控電火花加工機(jī)床(NCDiesinking Electric Discharge Machine)(NC EDM Machine)
12)數(shù)控線切割機(jī)床(NCWire Electric Discharge Machine)
13)數(shù)控激光加工機(jī)床(NCLaser Beam Machine)
14)數(shù)控工具磨床(NCPunching Machine or Punching Press)
15)數(shù)控超聲波加工機(jī)床(NCUltrasonic Machine)
16)數(shù)控齒輪加工機(jī)床 (NCGear Holling Machine)
還有數(shù)控等離子切割機(jī),數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控
水切割機(jī)等等。
二、按運(yùn)動(dòng)方式分類:
1)點(diǎn)位控制系統(tǒng) (Positioning Control)
只控制刀具從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)的位置,而在移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削加工,如坐標(biāo)鏜床、鉆床和沖床等。要求坐標(biāo)位置有較高的定位精度,為提高生產(chǎn)效率,采用機(jī)床設(shè)定的最高進(jìn)給速度進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng),在接近定位點(diǎn)前要進(jìn)行分級或連續(xù)降速,以便低速趨近終點(diǎn),從而減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性過沖和因此引起的定位誤差。在定位移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削加工,因此對運(yùn)動(dòng)軌跡沒有任何要求。
2)直線控制系統(tǒng) (Straight-LineControl)
直線控制系統(tǒng)是控制刀具或基礎(chǔ)工作臺(tái)以一定速度,沿平行于某一坐標(biāo)軸方向,由一個(gè)位置到另一位置的精確移動(dòng)。也稱點(diǎn)位直線移動(dòng)控制系統(tǒng)。
3)輪廓控制系統(tǒng) (Contour Control)(又稱連續(xù)控制或多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制)
是對兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制(二軸、二軸半、三軸、四軸、五軸聯(lián)動(dòng)),它不僅要控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo),而且要控制整個(gè)加工過程的每一點(diǎn)的速度、方向和位移量,即要控制加工的軌跡,加工出要求的輪廓。運(yùn)動(dòng)軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。這類機(jī)床的數(shù)控裝置的功能是最齊全的,能夠進(jìn)行兩坐標(biāo)甚至多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的控制,也能夠進(jìn)行點(diǎn)位和直線控制。
除了少數(shù)專用的數(shù)控機(jī)床,如數(shù)控鉆床、沖床等以外,現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都具有輪廓控制功能。
三、按控制方式分類:
實(shí)際上是按有無反饋及反饋的位置來分:
1) 開環(huán)數(shù)控機(jī)床(Open Loop Control)
指不帶反饋的控制系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)沒有位置反饋元件,通常采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算,發(fā)出指令脈沖,通過環(huán)形分配器和驅(qū)動(dòng)電路,使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角,再經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量的距離。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度和位移由輸入脈沖的頻率和脈沖個(gè)數(shù)決定的。
2) 半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床(Semi-closedLoop Control)
在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端部或在傳動(dòng)絲杠端部安裝角位移檢測裝置(光電編碼器或感應(yīng)同步器),通過檢測電機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角間接測量執(zhí)行部件的實(shí)際位置或位移,然后反饋到數(shù)控系統(tǒng)中。獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度,但它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低,與閉環(huán)系統(tǒng)相比,易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都廣泛采用這種半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。慣性較大的機(jī)床移動(dòng)部件不包括在檢測范圍內(nèi)。
3) 閉環(huán)數(shù)控機(jī)床(ClosedLoop Control)
在機(jī)床移動(dòng)部件上直接接有檢測裝置,將測得的結(jié)果直接反饋到數(shù)控系統(tǒng)中。實(shí)際上是將位移指令值與位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號(hào),實(shí)時(shí)進(jìn)行比較,根據(jù)其差值進(jìn)行控制,使移動(dòng)部件按照實(shí)際的要求運(yùn)動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)精確定位。
具體的講解見第四章伺服系統(tǒng)
四、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍
數(shù)控車床:
包括主軸、溜板、刀架等。數(shù)控系統(tǒng)包括顯示器、控制面板、強(qiáng)電控制等。數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能,Z軸是與主軸平行方向的運(yùn)動(dòng)軸,X軸是在水平面內(nèi)與主軸垂直方向的運(yùn)動(dòng)軸。遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檩S的正向。另外在最新的車銑加工中心,還增加了一個(gè)C軸,可用于工件的分度功能,在刀架中安放銑刀,對工件進(jìn)行銑加工。刀具超過12把稱為加工中心。數(shù)控車床主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面,圓錐面、螺紋表面、成形回轉(zhuǎn)體面等。對于盤類零件可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、鏜孔等。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。
數(shù)控銑床:
適于加工三維復(fù)雜曲面,在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用??煞譃閿?shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床、數(shù)控仿形銑床等。
加工中心:
一般認(rèn)為帶有自動(dòng)刀具交換裝置(ATC)的數(shù)控鏜銑床,稱為加工中心??梢赃M(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等多種工序加工。不能包括磨削功能,因?yàn)槲⒓?xì)的磨??赡苓M(jìn)入機(jī)床導(dǎo)軌,從而破壞機(jī)床的精度。而磨床上有特殊的保護(hù)措施。加工中心可分為立式加工中心、臥式加工中心。立式的主軸是垂直方向的,臥式的主軸是水平方向的。
數(shù)控鉆床:
分為立式鉆床和臥式鉆床。主要完成鉆孔、攻絲功能,同時(shí)也可以完成簡單的銑削功能。刀庫可以存放多種刀具。
數(shù)控磨床:
用在高硬度、高精度加工表面。平面磨床、內(nèi)圓磨床、輪廓磨床等。隨著自動(dòng)砂輪補(bǔ)償技術(shù)、自動(dòng)砂輪修整技術(shù)和磨削固定循環(huán)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控磨床的功能越來越強(qiáng)。
數(shù)控電火花成形機(jī)床:(EDM Machine)
特種加工方法,利用兩個(gè)不同極性的電極在絕緣體中產(chǎn)生放電現(xiàn)象,去除材料進(jìn)而完成加工,適用于形狀復(fù)雜的模具、難加工材料。
數(shù)控線切割機(jī)床:
原理與電火花成形機(jī)床一樣,就是電極是電機(jī)絲,加工液一般是去離子水。
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