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漲姿勢(shì),電子制造人士不可錯(cuò)過的數(shù)控機(jī)床分類總結(jié)
做了這么久的數(shù)控機(jī)床了!還不知道怎么“分類”吧!你了解數(shù)控機(jī)床嗎?數(shù)控機(jī)床的品種規(guī)格很多,分類方法也各不相同。漲姿勢(shì),電子制造人士不可錯(cuò)過的數(shù)控機(jī)床分類總結(jié),現(xiàn)在車床被廣泛的應(yīng)用,那么大家知道車床配件有哪些嗎?自動(dòng)車床配件其實(shí)并沒有那么多和雜,只要多了解一下機(jī)床的分類,就能更熟悉車床配件了。 一般可根據(jù)功能和結(jié)構(gòu),按下面 4 種原則進(jìn)行分類
一、按機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類
⑴ 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床
點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位,對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡的要求并不嚴(yán)格,在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工,各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)是不相關(guān)的。為了實(shí)現(xiàn)既快又精確的定位,兩點(diǎn)間位移的移動(dòng)一般先快速移動(dòng),然后慢速趨近定位點(diǎn),以保證定位精度,如下圖 所示,為點(diǎn)位控制的運(yùn)動(dòng)軌跡。
具有點(diǎn)位控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控沖床等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格的降低,單純用于點(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。
⑵ 直線控制數(shù)控機(jī)床
直線控制數(shù)控機(jī)床也稱為平行控制數(shù)控機(jī)床,其特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外,還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線(軌跡),但其運(yùn)動(dòng)路線只是與機(jī)床坐標(biāo)軸平行移動(dòng),也就是說同時(shí)控制的坐標(biāo)軸只有一個(gè)(即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補(bǔ)運(yùn)算功能),在移位的過程中刀具能以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削,一般只能加工矩形、臺(tái)階形零件。
其有直線控制功能的機(jī)床主要有比較簡(jiǎn)單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣,單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床也不多見。
⑶ 輪廓控制數(shù)控機(jī)床
輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床,其控制特點(diǎn)是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度同時(shí)進(jìn)行控制。
為了滿足刀具沿工件輪廓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡符合工件加工輪廓的要求,必須將各坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系精確地協(xié)調(diào)起來。
因此在這類控制方式中,就要求數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算功能.所謂插補(bǔ)就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)(如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑),通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補(bǔ)運(yùn)算器的數(shù)學(xué)處理,把直線或圓弧的形狀描述出來,也就是一邊計(jì)算,一邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)軸控制器分配脈沖,從而控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)位移量與要求的輪廓相符合在運(yùn)動(dòng)過程中刀具對(duì)工件表面進(jìn)行連續(xù)切削,可以進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線的加工.輪廓控制的加工軌跡。
這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)冰、加工中心等,其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng),根據(jù)它所控制的聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)不同,又可以分為下面幾種形式
① 二軸聯(lián)動(dòng):主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。
② 二軸半聯(lián)動(dòng):主要用于三軸以上機(jī)床的控制,其中兩根軸可以聯(lián)動(dòng),而另外一根軸可以作周期勝進(jìn)給。
③ 三軸聯(lián)動(dòng):一般分為兩類,一類就是 X /Y/Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng),比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等.另一類是除了同時(shí)控制 X /Y/Z 中兩個(gè)直線坐標(biāo)外,還同時(shí)控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。
如車削加工中心,它除了縱向(Z軸)、橫向(X軸)兩個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外,還需同時(shí)控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸(C軸)聯(lián)動(dòng)。
④ 四軸聯(lián)動(dòng):同時(shí)控制 X /Y/Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。
⑤ 五軸聯(lián)動(dòng):除同時(shí)控制X /Y/Z 三個(gè)育線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外.還同時(shí)控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A 、 B 、 C 坐標(biāo)軸中的兩個(gè)坐標(biāo)軸,形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)這時(shí)刀具可以被定在空間的任意方向.
比如控制刀具同時(shí)繞 x 軸和 Y 軸兩個(gè)方向擺動(dòng),使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向,以保證被加工曲面的光滑性,提高其加工精度和加工效率,減小被加工表面的粗糙度。
二、 按伺服控制的方式分類
⑴ 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
這類機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是開環(huán)的,即沒有檢測(cè)反饋裝置,一般它的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號(hào),電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角,并且電動(dòng)機(jī)本身就有自鎖能力.
數(shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號(hào)通過脈沖分配器來控制驅(qū)動(dòng)電路,它以變換脈沖的個(gè)數(shù)來控制坐標(biāo)位移量,以變換脈沖的頻率來控制位移速度,以變換脈沖的分配順序來控制位移的方向。
因此這種控制方式的最大特點(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜.數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)流是單向的,所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,但由于機(jī)械傳動(dòng)的誤差不經(jīng)過反饋校正,故位移精度不高。
早期的數(shù)控機(jī)床均采用這種控制方式,只是故障率比較高,目前由于驅(qū)動(dòng)電路的改進(jìn),使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國,一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和舊設(shè)備的數(shù)控改造多采用這種控制方式。另外,這種控制方式可以配置單片機(jī)或單板機(jī)作為數(shù)控裝置,使得整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格降低。
⑵ 閉環(huán)控制機(jī)床
這類數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是按閉環(huán)反饋控制方式工作的,其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可采用直流或交流兩種伺服電機(jī),并需要配置位置反饋和速度反饋,在加工中隨時(shí)檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量,并及時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器,它與插補(bǔ)運(yùn)算所得到的指令信號(hào)進(jìn)行比較,其差值又作為伺服驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào),進(jìn)而帶動(dòng)位移部件以消除位移誤差。
按位置反饋檢測(cè)元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同,它又分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種控制方式。
① 全閉環(huán)控制
如圖所示,其位置反饋裝置采用直線位移檢測(cè)元件(目前一般采用光柵尺),安裝在機(jī)床的床鞍部位,即直接檢測(cè)機(jī)床坐標(biāo)的直線位移量,通過反饋可以消除從電動(dòng)機(jī)到機(jī)床床鞍的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差,從而得到很高的機(jī)床靜態(tài)定位精度。
但是,由于在整個(gè)控制環(huán)內(nèi),許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性,并且整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與電氣響應(yīng)時(shí)間相比又非常大.這為整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正帶來很大困難,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整也都相當(dāng)復(fù)雜因此,這種全閉環(huán)控制方式主要用于精度要求很高的數(shù)控坐標(biāo)幢床、數(shù)控精密磨床等。
② 半閉環(huán)控制
如圖所示,其位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件(目前主要采用編碼器等),直接安裝在伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠端部。由于大部分機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi),因此叫獲得較穩(wěn)定的控制特性。絲杠等機(jī)械傳動(dòng)誤差不能通過反饋來隨時(shí)校正,但是可采用軟件定值補(bǔ)償方法來適當(dāng)提高其精度.目前,大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制方式
⑶ 混合控制數(shù)控機(jī)床
將上述控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中,可以組成混合控制的方案。如前所述,由于開環(huán)控制方式穩(wěn)定性好、成本低、精度差,而全閉環(huán)穩(wěn)定性差,所以為了互為彌補(bǔ),以滿足某些機(jī)床的控制要求,宜采用混合控制方式。采用較多的有開環(huán)補(bǔ)償型和半閉環(huán)補(bǔ)償型兩種方式
三、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?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控
水切割機(jī)等等。
四、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平,通常把數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高三類。這種分類方式,在我國用的較多。低、中、高三檔的界限是相對(duì)的,不同時(shí)期,劃分標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不同。就目前的發(fā)展水平看,可以根據(jù)一些功能及指標(biāo),將各種類型的數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高檔三類。其中中、高檔一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。
⑴ 金屬切削類
指采用車、銑、撞、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機(jī)床。它又可被分為以下兩類。
①普通型數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。
②加工中心 其主要特點(diǎn)是具有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的刀具庫,工件經(jīng)一次。裝夾后,通過自動(dòng)更換各種刀具,在同一臺(tái)機(jī)床上對(duì)工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑(車)鍵、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工,如(幢/銑類)加工中心、車削中心、鉆削中心等。
⑵ 金屬成型類
指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機(jī)床,常用的有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。
⑶ 特種加工類
主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)等。
⑷ 測(cè)量、繪圖類
主要有三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、數(shù)控對(duì)刀儀、數(shù)控繪圖儀等。
五、按照數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍分類
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(duì)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(duì)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(jiǎn)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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