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数控机床的分类有什么?
来源: | 作者:gzmachine | 发布时间: 2022-11-17 | 695 次浏览 | 分享到:
点控制只要求控制机床的运动部件从一个点运动到另一个点,精确定位一个点,对点与点之间的运动轨迹没有严格要求。移动过程中不做任何处理,坐标轴之间的运动无关。为实现快速准确的定位,两点之间的位移运动一般先快速移动,然后再以较慢的速度接近定位点,以保证定位精度。如下图所示为点控的运动轨迹。

数控机床的品种和规格很多,分类方法也各不相同。一般来说,根据功能和结构,可按以下四个原则进行分类
1、按机床运动的控制轨迹分类
⑴ 点控数控机床

点控制只要求控制机床的运动部件从一个点运动到另一个点,精确定位一个点,对点与点之间的运动轨迹没有严格要求。移动过程中不做任何处理,坐标轴之间的运动无关。为实现快速准确的定位,两点之间的位移运动一般先快速移动,然后再以较慢的速度接近定位点,以保证定位精度。如下图所示为点控的运动轨迹。

具有点控功能的机床主要有数控钻床、数控铣床、数控冲床等,随着数控技术的发展和数控系统价格的降低,纯点控的数控系统已不多见.
⑵直线控制数控机床

直线控制数控机床也称并联控制数控机床。其特点是除了控制点之间的精确定位外,还需要控制两个相关点之间的运动速度和路线(轨迹)),但其运动路线仅平行于机床坐标轴,即也就是说,同时控制的只有一个坐标轴(即CNC系统中不需要插补运行功能),刀具在移动过程中可以按指定的进给速度进给。高速切削,一般只能加工矩形和阶梯形零件。

具有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。同样,单纯用于直线控制的数控机床也不多见。
⑶ 轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床又称连续控制数控机床,其控制特点是可以同时控制两个或多个运动坐标的位移和速度。

为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求,各坐标运动的位移控制和速度控制必须按规定的比例关系精确协调。

所以在这种控制方式下,要求数控装置具有插补运算功能。所谓插值就是根据程序输入输入的基本数据(如直线的终点坐标、圆弧的终点坐标、圆心坐标或半径),通过CNC系统中插补计算器的数学处理,描述出工件的形状直线或圆弧,即在计算的同时,根据计算结果向各坐标轴的控制器分配脉冲的同时,控制各坐标轴的联动位移,使其符合要求的轮廓。刀具在运动过程中连续切削工件表面,可进行各种直线、圆弧、曲线切削。加工。轮廓控制的加工轨迹。 2.按伺服控制方式分类
⑴开环控制数控机床

这类机床的进给伺服驱动是开环的,即没有检测和反馈装置。一般其驱动电机为步进电机,步进电机的主要特点是控制电路每改变一次指令脉冲信号,电机旋转一个步距角,电机本身具有自锁能力。

数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器控制驱动电路,通过改变脉冲个数控制坐标位移,通过改变脉冲频率控制位移速度,通过改变脉冲分配顺序控制位移方向。

这种控制方式的最大特点是控制方便,结构简单,价格便宜。数控系统发出的指令信号流是单向的,所以不存在控制系统的稳定性问题,但由于机械传动的误差没有通过反馈来修正,因此位移精度不高。

早期的数控机床采用这种控制方式,但故障率比较高。目前,由于驱动电路的改进,仍被广泛使用。特别是在我国,一般经济型数控系统和老设备数控化改造中,常采用这种控制方式。另外,这种控制方式可以配置单片机或单片机作为数控装置,降低了整个系统的价格。
⑵闭环控制机床

这类数控机床的进给伺服驱动按闭环反馈控制方式工作。随时检测运动部件的实际位移,并及时反馈给数控系统中的比较器,与插补运算得到的指令信号进行比较。该差值作为伺服驱动器的控制信号,进而驱动位移部分消除位移误差。

根据位置反馈检测元件的安装位置和所使用的反馈装置,分为全闭环和半闭环两种控制方式。
① 全闭环控制

如图所示,位置反馈装置采用直线位移检测元件(目前普遍采用光栅尺),安装在机床的鞍座部分,即直接检测机床坐标的直线位移。通过反馈,可以消除从电机到机床鞍座的整个机械传动链中的传动误差,从而使机床的静态定位精度高。

但是,由于很多机械传动环节的摩擦特性、刚度和间隙在整个控制回路中是非线性的,整个机械传动链的动态响应时间与电气响应时间相比是非常大的。这给整个闭环系统的稳定性修正带来很大困难,系统的设计和调整也相当复杂。因此,这种全闭环控制方式主要用于精度要求较高的数控坐标成型机和数控精密磨床。
② 半闭环控制

如图所示,位置反馈采用旋转角度检测元件(目前主要使用编码器等),直接安装在伺服电机或丝杆的末端。由于大部分机械传动环节不包含在系统闭环回路中,故称为获得相对稳定的控制特性。丝杆等机械传动误差无法通过反馈随时修正,但可采用软件定值补偿方式适当提高其精度。目前大多数数控机床采用半闭环控制方式
⑶ 混合控制数控机床

选择性地集中上述控制方式的特点,形成混合控制方案。如上所述,由于开环控制方式稳定性好、成本低、精度差,与全闭环控制方式稳定性差,为了取长补短,满足一些控制需求机床,应采用混合控制方式。多采用开环补偿和半闭环补偿。