數(shù)控車床加工的分類特點(diǎn)和加工特點(diǎn)
CNC數(shù)控機(jī)床種類曾經(jīng)根本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完整統(tǒng)計(jì)已有400多個(gè)種類規(guī)格。能夠依照多種準(zhǔn)繩來停止分類。但歸結(jié)起來，常見的是以下面4種辦法來分類的。
1、按工藝用處分類
（1）普通數(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)控的車、銑、 鏜、鉆、磨床等等， 而且每一種又有很多種類，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。這類機(jī)床的工藝可能性和通用機(jī)床類似，所不同的是它能加工復(fù)雜外形的零件。
數(shù)控加工中心機(jī)床和普通數(shù)控機(jī)床的區(qū)別是:工件經(jīng)一次裝夾后,數(shù)控安裝就能控制機(jī)床自動(dòng)地改換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工面自動(dòng)地完成銑 ( 車 ) 、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類機(jī)床大多是以鏜銑為主的，主要用來加工箱體零件。它和普通的數(shù)控機(jī)床相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
① 減少機(jī)床臺(tái)數(shù), 便于管理，關(guān)于多工序的零件只需一臺(tái)機(jī)床就能完成全部加工，并能夠減少半廢品的庫存量；
② 由于工件只需一次裝夾，因而減少了由于屢次裝置形成的定位誤差，能夠依托機(jī)床精度來保證加工質(zhì)量；
③ 工序集中，減少了輔助時(shí)間，進(jìn)步了消費(fèi)率；
④ 由于零件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾就能完成多道工序加工，所以大大減少了專用工夾具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了消費(fèi)準(zhǔn)備時(shí)間。
由于數(shù)控加工中心機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)很多，深受用戶歡送，因而在數(shù)控機(jī)床消費(fèi)中占有很重要的位置。
另外還有一類加工中心，是在車床根底上開展起來的，以軸類零件為主要加工對(duì)象。除可停止車削、鏜削外，還能夠停止端面和周面上恣意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。這類加工中心也設(shè)有刀庫，可裝置4-12把刀具，習(xí)氣上稱此類機(jī)床為車削中心(TC：Turning Center) 。
（3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。有些復(fù)雜外形的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床還是無法加工，如螺旋槳、飛機(jī)曲面零件的加工等，需求三個(gè)以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動(dòng)才干加工出所需外形。于是呈現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，其特性是數(shù)控安裝控制的軸數(shù)較多，機(jī)床構(gòu)造也比擬復(fù)雜，其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決于加工零件的工藝請(qǐng)求。如今常用的是 4，5，6坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。圖1為五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工表示圖。這時(shí)，x,y,z 三個(gè)坐標(biāo)與轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動(dòng)能夠同時(shí)聯(lián)動(dòng)，以加工機(jī)翼等類零件。
（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床的數(shù)控安裝只能控制機(jī)床挪動(dòng)部件從一個(gè)位置 ( 點(diǎn) ) 準(zhǔn)確地挪動(dòng)到另一個(gè)位置 ( 點(diǎn) ) ，即僅控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，在挪動(dòng)過程中不停止任何切削加工，至于兩相關(guān)點(diǎn)之間的挪動(dòng)速度及道路則取決于消費(fèi)率。為了在準(zhǔn)確定位的根底上有盡可能高的消費(fèi)率，所以兩相關(guān)點(diǎn)之間的挪動(dòng)先是以快速挪動(dòng)到接近新的位置，然后降速 1-3 級(jí)，使之慢速趨近定位點(diǎn)，以保證其定位精度。
這類機(jī)床主要 數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控丈量機(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控安裝稱之為點(diǎn)位控制安裝。
（2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床工作時(shí)，不只要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位置 (即間隔)，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的挪動(dòng)速度和道路(即軌跡)。其道路普通都由和各軸線平行的直線段組成。它和點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于：當(dāng)機(jī)床的挪動(dòng)部件挪動(dòng)時(shí)，能夠沿一個(gè)坐標(biāo)軸的方向(普通地也能夠沿45°斜線停止切削，但不能沿恣意斜率的直線切削)停止切削加工，而且其輔助功用比點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床多，例如，要增加主軸轉(zhuǎn)速控制、循環(huán)進(jìn)給加工、刀具選擇等功用。
這類機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。相應(yīng)的數(shù)控安裝稱之為點(diǎn)位直線控制安裝。
（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的控制安裝可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸停止連續(xù)控制。加工時(shí)不只要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)，還要控制整個(gè)加工過程中每點(diǎn)的速度和位置，使機(jī)床加工出契合圖紙請(qǐng)求的復(fù)雜外形的零件。它的輔助功用亦比擬齊全。
這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機(jī)床等。其相應(yīng)的數(shù)控安裝稱之為輪廓控制安裝(或連續(xù)控制安裝) 。
3、按伺服系統(tǒng)的控制方式分類
數(shù)控機(jī)床依照對(duì)被控制量有無檢測(cè)反應(yīng)安裝能夠分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中，依據(jù)丈量安裝安放的位置又能夠?qū)⑵浞譃槿]環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開環(huán)系統(tǒng)的根底上，還開展了一種開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控系統(tǒng)。
(1) 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測(cè)反應(yīng)安裝（見圖2）。
數(shù)控安裝發(fā)出信號(hào)的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。也正是由于信號(hào)的單向流程,它對(duì)機(jī)床挪動(dòng)部件的實(shí)踐位置不作檢驗(yàn)，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 工作過程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控安裝運(yùn)算分配出指令脈沖,經(jīng)過伺服機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺(tái)挪動(dòng)。
這種機(jī)床工作比擬穩(wěn)定、反響疾速、調(diào)試便當(dāng)、維修簡(jiǎn)單，但其控制精度遭到限制。 它適用于普通請(qǐng)求的中、小型數(shù)控機(jī)床。
(2) 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精細(xì)機(jī)床和大型機(jī)床的請(qǐng)求，所以必需檢測(cè)它的實(shí)踐工作位置，為此，在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測(cè)反應(yīng)安裝，在加工中時(shí)辰檢測(cè)機(jī)床挪動(dòng)部件的位置，使之和數(shù)控安裝所請(qǐng)求的位置相契合，以期到達(dá)很高的加工精度。
閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。 圖中A為速度丈量元件， C為位置丈量元件。當(dāng)指令值發(fā)送到位置比擬電路時(shí)，此時(shí)若工作臺(tái)沒有挪動(dòng)，則沒有反應(yīng)量，指令值使得伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過A將速度反應(yīng)信號(hào)送到速度控制電路，經(jīng)過C將工作臺(tái)實(shí)踐位移量反應(yīng)回去，在位置比擬電路中與指令值停止比擬，用比擬的差值停止控制，直至差值消弭時(shí)為止，最終完成工作臺(tái)的準(zhǔn)確定位。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比擬復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必需對(duì)穩(wěn)定性給予足夠的注重 。
(3) 能夠通用。因此靈敏性和順應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量消費(fèi)，模塊化的軟、硬件，進(jìn)步了系統(tǒng)的質(zhì)量和牢靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 安裝。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖4所示。
這種控制方式對(duì)工作臺(tái)的實(shí)踐位置不停止檢查丈量，而是經(jīng)過與伺服電機(jī)有聯(lián)絡(luò)的丈量元件，如測(cè)速發(fā)電機(jī) A 和光電編碼盤 B( 或旋轉(zhuǎn)變壓器 ) 等間接檢測(cè)出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算收工作臺(tái)的實(shí)踐位移量，圖4半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖用此值與指令值停止比擬，用差值來完成控制 。從圖5能夠看出，由于工作臺(tái)沒有完整包括在控制回路內(nèi)，因此稱之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)便當(dāng)。
(4) 開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。將上述三種控制方式的特性有選擇地集中起來，能夠組成混合控制的計(jì)劃。這在大型數(shù)控機(jī)床中是人們多年研討的標(biāo)題，如今已成為理想。由于，大型數(shù)控機(jī)床，需求高得多的進(jìn)給速度和返回速度，又需求相當(dāng)高的精度。假如只采用全閉環(huán)的控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制環(huán)節(jié)中，要素非常復(fù)雜，雖然裝置調(diào)試多經(jīng)周折，依然艱難重重。為了避開這些矛盾，能夠采用混合控制方式。在詳細(xì)計(jì)劃中它又可分為兩種方式：一是開環(huán)補(bǔ)償型；一是半閉環(huán)補(bǔ)償型。這里僅將開環(huán)補(bǔ)償型控制數(shù)控機(jī)床加以引見。
圖5為開環(huán)補(bǔ)償型控制方式的組成框圖。它的特性是：根本控制選用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制伺服機(jī)構(gòu)，附加一個(gè)校正伺服電路。經(jīng)過裝在工作臺(tái)上的直線位移丈量元件的反應(yīng)信號(hào)來校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。
4、按數(shù)控安裝分類
數(shù)控機(jī)床若按其完成數(shù)控邏輯功用控制的數(shù)控安裝來分，有硬線（件）數(shù)控和軟線（件）數(shù)控兩種。
（1）硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即NC）。這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補(bǔ)運(yùn)算、控制等功用均由集成電路或分立元件等器件完成。普通來說，數(shù)控機(jī)床不同，其控制電路也不同，因而系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功用和靈敏性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以前應(yīng)用得比擬普遍。
（2）軟線數(shù)控（又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控或微機(jī)數(shù)控，即CNC 或MNC）。 這類系統(tǒng)應(yīng)用中、大范圍及超大范圍集成電路組成 CNC 安裝，或用微機(jī)與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功用簡(jiǎn)直全由軟件來完成，關(guān)于不同的數(shù)控機(jī)床，只須編制不同的軟件就能夠完成， 而硬件簡(jiǎn)直能夠通用。因此靈敏性和順應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量消費(fèi)，模塊化的軟、硬件，進(jìn)步了系統(tǒng)的質(zhì)量和牢靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 安裝。
