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                         數(shù)控機(jī)床的分類

    目前,數(shù)控機(jī)床品種齊全,規(guī)格繁多,可從不同角度和按照多種原則進(jìn)行分類。

一、按工藝用途分類

 (1)金屬切削類數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床品種一樣,有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心等。加工中心是帶有自動(dòng)換刀裝置,在一次裝卡后可以進(jìn)行多種工序加工的數(shù)控機(jī)床。

 (2)金屬成型類數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。

 (3)數(shù)控特種加工及其他類型數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、 數(shù)控激光切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床等。

二、按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類

 (1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制(Positioning Control)又稱點(diǎn)到點(diǎn)控制(Point to Point?Control)。這類數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求精確地控制一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度,見圖1-7,而不管一點(diǎn)到另一點(diǎn)是按照什么軌跡運(yùn)動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。為了精確定位和提高生產(chǎn)率,首先系統(tǒng)高速運(yùn)行,然后進(jìn)行1級(jí)~3級(jí)減速,使之慢速趨近定位點(diǎn),減小定位誤差。這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖剪床和數(shù)控測(cè)量機(jī)等。使用數(shù)控鉆鏜加工零件可以省去鉆模、鏜模等工裝,又能保證加工精度。
            

 (2)直線控制數(shù)控機(jī)床.直線切削控制(Straight Cut Control)又稱平行切削控制(Paralkl Cut Control)。這類數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確的定位功能,而且還要保證從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直線。其路線和移動(dòng)速度是可以控制的。對(duì)于不同的刀具和工件,可以選擇不同的切削用量。這一類數(shù)控機(jī)床包括:數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、加工中心等,如圖1-8所示。
             

 (3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床.輪廓控制(Contouring Control)又稱為連續(xù)軌跡控制(Continu-OUS PathControl)。這類數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸,并具有插補(bǔ)功能。對(duì)位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制,即可以加工曲線或者曲面零件,如凸輪及葉片等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床有兩坐標(biāo)及兩坐標(biāo)以上的數(shù)控銑床、可加工曲面的數(shù)控車床、加工中心等(見圖1-9)。
             

   按照聯(lián)動(dòng)(同時(shí)控制)軸數(shù)分,可以分為2軸聯(lián)動(dòng)、2.5軸聯(lián)動(dòng)、3軸聯(lián)動(dòng)、4軸聯(lián)動(dòng)、5軸聯(lián)動(dòng)等數(shù)控機(jī)床。2.5軸聯(lián)動(dòng)是三個(gè)坐標(biāo)軸(X、Y、Z)中任意兩軸聯(lián)動(dòng),另一個(gè)是點(diǎn)位或直線控制。

三、按伺服系統(tǒng)的類型分類。
    根據(jù)有無(wú)檢測(cè)反饋元件及其檢測(cè)裝置,機(jī)床的伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)伺服、閉環(huán)伺服和半閉環(huán)伺服。

 (1)開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置(見圖1-10),數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)的流程是單向的,其精度主要取決于驅(qū)動(dòng)器件和電機(jī)(如步進(jìn)電機(jī))的性能。

   工作臺(tái)的移動(dòng)速度和位移量是由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)決定的。這類數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、成本低、工作比較穩(wěn)定、調(diào)試方便。它適用于精度、速度要求不高的場(chǎng)合,如經(jīng)濟(jì)型、中小型機(jī)床。
           

 (2)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。   這類機(jī)床數(shù)控裝置中插補(bǔ)器發(fā)出的指令信號(hào)與工作臺(tái)末端 測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較,根據(jù)其差值不斷控制運(yùn)動(dòng),進(jìn)行誤差修正,直至差值在誤差允許的范圍內(nèi)為止。 采用閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床(見圖1-11(a))可以消除由于傳動(dòng)部件制造中存在的精度誤差給工件加工帶來(lái)的影響,從而得到很高的加工精度。但是,由于很多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)(尤其是慣量較大的工作臺(tái)等)包括在閉環(huán)控制的環(huán)路內(nèi),各部件 的摩擦特性、剛性及間隙等都是非線性量,直接影響伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù),故閉環(huán)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)和調(diào)整都有較大的難度,設(shè)計(jì)和調(diào)整得不好,很容造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
       

   所以,閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求高和速度高的精密大型數(shù)控機(jī)床,如鏜銑床、超精車床、超精磨床等。

 (3)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床.大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng),它的檢測(cè)元件裝在電機(jī)或絲杠的端頭,如圖1-11(b)所示。這種系統(tǒng)的閉環(huán)路內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié),因此,可獲得穩(wěn)定的控制特性。由于采用高分辨率的測(cè)量元件(如脈沖編碼器),又可以獲得比較滿意的精度和速度。半閉環(huán)系統(tǒng)的控制精度介于開環(huán)與閉環(huán)之間。

四、按照功能水平分類
     可將數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔三類。這種分類方法沒(méi)有一個(gè)確切定義,但可以給人們一個(gè)清晰的一般水平概念。數(shù)控機(jī)床水平高低由主要技術(shù)參數(shù)、功能指標(biāo)和關(guān)鍵部件的功能水平?jīng)Q定。下列幾個(gè)方面可作為評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床檔次的參考條件。

 (1)分辨率和進(jìn)給速度.分辨率為10um,進(jìn)給速度為8m/min~15m/min為低檔;分辨率為1um,進(jìn)給速度為15m/min~24m/min為中檔;分辨率為0.1um,進(jìn)給速度為24m/min~100m/min為高檔。

  在我國(guó)還有經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的提法,所謂經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床 而言的,一般均屬低檔數(shù)控機(jī)床,是指由單板機(jī)、單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)及其 他功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低的數(shù)控系統(tǒng)。區(qū)別于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,把功能較齊全的數(shù)控系統(tǒng)稱為 全功能數(shù)控機(jī)床,或稱為標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床。

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