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05-03-2017

数控机床的分类

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    数控机床品种繁多、功能各异,可以从不同的角度对其进行分类。
    1.按机械加工的运动轨迹分类
    (1)点位控制数控机床点位控制是指刀具从某一位置移到下一个位置的过程中,不考虑其运动轨迹,只要求刀具能最终准确到达目标位置。刀具在移动过程中不切削,一般采用快速运动。其移动过程可以是先沿一个坐标方向移动,再沿另一个坐标方向移动到目标位置,也可沿两个坐标同时移动。为保证定位精度和减少移动时间,一般采用先高速运行,当接近目标位置时.再分级降速,慢速趋近目标位置。
    这类数控机床主要有数控钻床、数控键床和数控冲床等。
    (2)直线控制数控机床这类数控机床不仅要保证点与点之间的准确定位,而且要控制两相关点之间的位移速度和路线。其路线一般由与各坐标轴平行的直线段或与坐标轴成45’的斜线组成。由于刀具在移动过程中要切削,所以对于不同的刀具和工件,需要选用不同的切削用量和进给量。这类数控机床通常具备刀具半径和长度补偿功能,以及主轴转速控制功能,以便在刀具磨损或换刀具后能得到合格的零件。
    典型机床有:简易数控车床和简易数控铣床等。这些数控机床在一般情况下,有2-3个可控轴,但同时可控制的只有一个轴。
    (3)轮廓控制数控机床这类机床的数控装置能够同时控制两轴或两个以上的轴,对位置和速度进行严格的不间断控制。它具有直线和圆弧插补功能、刀具补偿功能、机床轴向运动误差补偿、丝杠的螺距误差和齿轮的反向间隙误差补偿等功能。该类机床可加工曲面、叶轮等复杂形状的零件。
    典型机床有:数控车床、数控铣床、加工中心等。
    2.按伺服系统的控制原理分类
    (1)开环控制的数控机床这类数控机床不带有位置检测装置,数控装置将零件程序处理后,输出数字指令信号给伺服系统,驱动机床运动。指令信号的流程是单向的。
    这类数控机床的伺服驱动部件通常选用步进电动机。受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度的影响,开环控制的数控机驱动电路步进电动机机床工作台开环控制的数控机床床的速度和精度都较低。但由于其结构简单、成本较低、调试维修方便等优点,所以仍被广泛应用于经济型、中小型数控机床。
    (2)闭环控制的数控机床这类机床带有检测装置。它随时接受在工作台端测得的实际位置反馈信号,将其与数控装置发来的指令位置信号相比较,由其差数控装且值控制进给轴运动,直到差值为零时,进给轴停止运动。
    闭环控制的数控机床的原理框图。安装在工作台的位置传感器(比如光栅)把机械位移转变为电量,反馈到位置比较电路与指令值指令位置值相比较,得到的差值经过放大和变换,驱动工作台向减少误差的方向移动。如果不断有指令信号输人,那么工作台就不断地跟随信号移动,只有在指令信号与反馈信号的差值为零时,工作台才静止,即工作台的实际位移量与指令位移量相等时,工作台才停止运动。在闭环系统中还装有增加系统阻尼的速度测量元件,将实际速度与进给速度相比较,并通过速度控制电路对电动机运动状态随时进行校正,从而减少因负载等因素变动而引起的进给速度波动,提高位置控制的质量。因为机床工作台也被纳人了控制环,所以这类数控机床称为闭环控制的数控机床。
    闭环控制可以消除包括工作台传动链在内的误差,从而定位精度高、速度调节快,但由于工作台惯量大,给系统的设计和调整带来很大的困难,主要是系统的稳定性受到不利影响。
    闭环控制系统主要用于一些精度要求很高的数控铣床、超精车床和超精铣床等。
    (3)半闭环控制的数控机床半闭环控制的数控机床与闭环控制的数控机床的区别在于检测反馈信号不是来自工作台,而是来自电动机端或丝杠端连接的测量元件,见图1-4。实际位置的反馈值是通过间接测得的伺服电动机的角位移算出来的,因而控制精度没有闭环高,但机床工作的稳定性却由于大惯量工作台被排除在控制环外而提高,调试方便,因而广泛用于数控机床中。



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