Има много разновидности и спецификации на машинни инструменти с ЦПУ, а методите за класификация също са различни. Като цяло те могат да бъдат класифицирани според следните четири принципа въз основа на функция и структура.
1. Класификация по траекторията на управление на движението на машинния инструмент
⑴ Точковото управление на CNC машинния инструмент изисква само точно позициониране на движещите се части на машинния инструмент от една точка в друга. Изискванията към траекторията на движение между точките не са строги. По време на движението не се извършва обработка и движението между координатните оси не е свързано. За да се постигне бързо и точно позициониране, движението на изместване между две точки обикновено се движи първо бързо и след това се приближава бавно до точката на позициониране, за да се гарантира точността на позициониране. Както е показано на фигурата по-долу, това е траекторията на движение на управлението на точката.
Машинните инструменти с функции за управление на точки включват главно CNC пробивни машини, CNC фрезови машини, CNC машини за щанцоване и др. С развитието на CNC технологията и намаляването на цените на CNC системите, CNC системите, използвани единствено за управление на точки, са рядкост.
⑵ CNC машини с линейно управление CNC машините с линейно управление се наричат още CNC машини с паралелно управление. Техните характеристики са, че освен точното позициониране между контролните точки, контролират и скоростта на движение и маршрута (траекторията) между две свързани точки. Маршрутът им на движение обаче е само успореден на координатната ос на машината; това означава, че има само една координатна ос, управлявана едновременно (тоест няма нужда от функция за изчисление на интерполация в CNC системата). По време на процеса на изместване инструментът може да реже с определена скорост на подаване и обикновено може да обработва само правоъгълни и стъпаловидни части. Машинните инструменти с функции за линейно управление включват основно сравнително прости CNC стругове, CNC фрезови машини, CNC шлифовъчни машини и т.н. CNC системата на тази машина се нарича още CNC система за линейно управление. По същия начин CNC машинните инструменти, използвани единствено за линейно управление, са рядкост.
⑶ CNC машини за управление на контура
CNC машинни инструменти с контурно управление се наричат също CNC машини с непрекъснато управление. Техните характеристики на управление са, че могат едновременно да контролират изместването и скоростта на две или повече координати на движение. За да се изпълнят изискванията относителната траектория на движение на инструмента по контура на детайла да отговаря на контура за обработка на детайла, контролът на изместването и контролът на скоростта на всяко координатно движение трябва да бъдат точно координирани според предписаното пропорционално отношение. Следователно при този тип управление се изисква CNC устройството да има функция за интерполация. Така наречената интерполация е да опише формата на права линия или дъга чрез математическата обработка на оператора за интерполация в CNC системата според основните данни, въведени от програмата (като координатите на крайната точка на права линия, крайната точка координати на дъга и координати на центъра или радиус). Тоест, докато се изчислява, импулсите се разпределят към всеки контролер на координатната ос според резултатите от изчислението, така че да се контролира изместването на връзката на всяка координатна ос, за да бъде в съответствие с необходимия контур. По време на движението инструментът непрекъснато реже повърхността на детайла и могат да се обработват различни прави линии, дъги и криви. Контурна траектория на обработка. Този тип металорежещи машини включва основноCNC стругове, CNC фрезови машини, CNC машини за рязане на тел, обработващи центри и т.н., и съответното им CNC устройство се нарича контурно управление. Според различния брой координатни оси на свързване, които управлява, CNC системата може да бъде разделена на следните форми:
① Двуосна връзка: използва се главно за CNC стругове за обработка на въртящи се повърхности илиCNC фрезованемашини за обработка на извити цилиндри.
② Двуосна полусвързаност: използва се главно за управление на машинни инструменти с повече от три оси, при които две оси могат да бъдат свързани, а другата ос може да се подава периодично.
③ Триосна връзка: Обикновено се разделя на две категории, едната е връзката на три линейни координатни оси X/Y/Z, която се използва по-често в CNC фрезови машини, обработващи центри и т.н. Другата е, че в допълнение към едновременно контролирайки две линейни координати в X/Y/Z, той също така едновременно контролира въртящата се координатна ос, въртяща се около една от линейните координати оси. Например, в обработващ център за струговане, в допълнение към връзката на надлъжната (ос Z) и напречната (ос X) линейни координатни оси, той също трябва едновременно да контролира връзката на въртящия се шпиндел (ос С). около оста Z.
④ Връзка с четири оси: Едновременно контролирайте връзката на три линейни координатни оси X/Y/Z и въртяща се координатна ос.
⑤ Връзка по пет оси: В допълнение към едновременното управление на връзката на трите линейни координатни оси X/Y/Z. Той също така контролира едновременно две от координатните оси, A, B и C, които се въртят около тези линейни координатни оси, образувайки едновременен контрол на връзката по пет оси. По това време инструментът може да се настрои във всяка посока в пространството. Например, инструментът се контролира да се върти около оста x и оста y едновременно, така че инструментът винаги да поддържа нормалната посока с контурната повърхност, която се обработва в точката на рязане, така че да се гарантира гладкостта на обработената повърхност подобрява своята точност на обработка и ефективност на обработка и намалява грапавостта на обработваната повърхност.
2. Класификация по метод на серво управление
⑴ Захранващото серво задвижване на CNC машинни инструменти с отворен цикъл е отворено; това означава, че няма устройство за обратна връзка за откриване. Обикновено неговият задвижващ двигател е стъпков двигател. Основната характеристика на стъпковия двигател е, че той се завърта на ъгъл всеки път, когато управляващата верига промени командния импулсен сигнал, а самият двигател има способност за самозаключване. Изходът на сигнала за команда за подаване от CNC системата управлява задвижващата верига през импулсния разпределител. Той контролира координатното изместване чрез промяна на броя на импулсите, контролира скоростта на изместване чрез промяна на честотата на импулсите и контролира посоката на изместването чрез промяна на реда на разпределение на импулсите. Следователно, най-големите характеристики на този метод на управление са удобно управление, проста структура и ниска цена. Потокът на командния сигнал, издаден от CNC системата, е еднопосочен, така че няма проблем със стабилността на системата за управление. Въпреки това, тъй като грешката на механичната трансмисия не се коригира чрез обратна връзка, точността на изместване не е висока. Всички ранни машини с ЦПУ възприеха този метод на управление, но процентът на неуспехите беше относително висок. Понастоящем, поради подобряването на задвижващата верига, той все още се използва широко. Особено в моята страна, общите икономически CNC системи и CNC трансформацията на старо оборудване най-вече приемат този метод на управление. В допълнение, този метод на управление може да бъде конфигуриран с едночипов микрокомпютър или едноплатков компютър като CNC устройство, което намалява цената на цялата система.
⑵ Машини за управление със затворен контур Сервозадвижването на захранването на този тип CNC металорежещи машини работи в режим на управление с обратна връзка със затворен контур. Неговият задвижващ мотор може да използва DC или AC серво мотори и трябва да бъде конфигуриран с обратна връзка за позицията и обратна връзка за скоростта. Действителното изместване на движещите се части се открива по всяко време по време на обработката и се връща навреме към компаратора в CNC системата. Той се сравнява с командния сигнал, получен от операцията на интерполация, и разликата се използва като управляващ сигнал на серво задвижването, което управлява компонента на изместване, за да елиминира грешката на изместване. Според местоположението на монтаж на елемента за откриване на обратна връзка за позицията и използваното устройство за обратна връзка, той е разделен на два режима на управление: напълно затворен контур и полузатворен контур.
① Пълно управление със затворен контур Както е показано на фигурата, неговото устройство за обратна връзка за позицията използва елемент за откриване на линейно изместване (понастоящем обикновено линийка с решетка), инсталиран на седлото на машинния инструмент, т.е. директно открива линейното изместване на машинния инструмент координати. Грешката на предаване в цялата верига на механичното предаване от двигателя до седлото на машинния инструмент може да бъде елиминирана чрез обратна връзка, като по този начин се получава висока статична точност на позициониране на машинния инструмент. Въпреки това, тъй като характеристиките на триене, твърдостта и хлабината на много механични предавателни връзки в целия контролен контур са нелинейни, динамичното време за реакция на цялата механична предавателна верига е много голямо в сравнение с времето за електрическа реакция. Това създава големи трудности при корекцията на стабилността на цялата затворена система, а дизайнът и настройката на системата също са доста сложни. Следователно, този метод за пълен затворен цикъл на управление се използва главно за CNC координатни машини иCNC точностмелници с високи изисквания за точност.
② Управление с полузатворен контур Както е показано на фигурата, неговата обратна връзка за позицията използва елемент за откриване на ъгъл (понастоящем главно енкодери и т.н.), който е директно инсталиран на серво мотора или края на водещия винт. Тъй като повечето от връзките на механичното предаване не са включени в затворения контур на системата, той се извиква, за да се получи по-стабилна контролна характеристика. Грешките при механичното предаване, като водещите винтове, не могат да бъдат коригирани по всяко време чрез обратна връзка, но могат да се използват софтуерни методи за постоянна компенсация за подходящо подобряване на тяхната точност. Понастоящем повечето машини с ЦПУ използват методи за управление с полузатворен цикъл
⑶ CNC машинни инструменти с хибридно управление селективно концентрират характеристиките на горните методи за управление, за да формират хибридна схема за управление. Както бе споменато по-горе, тъй като методът за управление с отворен цикъл има добра стабилност, ниска цена, ниска точност и пълната стабилност на затворен контур е лоша, за да се компенсират взаимно и да отговорят на изискванията за управление на определени машинни инструменти, хибрид следва да се приеме метод за контрол. Двата най-често използвани метода са тип компенсация с отворен цикъл и тип компенсация с полузатворен контур
3. Класификация по функционално ниво на CNC системата
Според функционалното ниво на CNC системата CNC системата обикновено се разделя на три категории: ниско, средно и високо. Този метод на класификация е по-често използван в моята страна. Границите на трите нива на ниско, средно и високо са относителни и стандартите за класификация ще бъдат различни в различните периоди. Съдейки по сегашното ниво на развитие, различните видове CNC системи могат да бъдат разделени на три категории: ниско, средно и високо според някои функции и показатели. Сред тях средният и високият клас обикновено се наричат пълнофункционално ЦПУ или стандартно ЦПУ.
⑴ Рязането на метал се отнася до CNC машинни инструменти, които използват различни процеси на рязане като струговане, фрезоване, удар, райбероване, пробиване, шлайфане и рендосване. Може да се раздели на следните две категории.
① Обикновени CNC машинни инструменти, като CNC стругове, CNC фрезови машини, CNC шлифовъчни машини и др.
② Основната характеристика на обработващия център е библиотеката с инструменти с механизъм за автоматична смяна на инструменти; детайлът се затяга веднъж. След затягане, различни инструменти се сменят автоматично и различни процеси като фрезоване (струговане), разширяване, пробиване и нарязване на резби се извършват непрекъснато на един и същ машинен инструмент на всяка обработваща повърхност на детайла, като например (изграждане/фрезоване) обработващи центрове , стругови центрове, пробивни центрове и др.
⑵ Формоването на метал се отнася до машинни инструменти с ЦПУ, които използват процеси на формоване като екструзия, щанцоване, пресоване и изтегляне. Често използваните включват CNC преси, CNC машини за огъване, CNC машини за огъване на тръби, CNC предачни машини и др.
⑶ Специалната обработка включва основно CNC телени EDM, CNC EDM формиращи машини, CNC машини за пламъчно рязане, CNC машини за лазерна обработка и др.
⑷ Продуктите за измерване и чертане включват главно трикоординатни измервателни машини, CNC машини за настройка на инструменти, CNC плотери и др.
Време на публикуване: 05 декември 2024 г