Il existe de nombreuses variétés et spécifications de machines-outils CNC, et les méthodes de classification sont également différentes. Généralement, ils peuvent être classés selon les quatre principes suivants basés sur la fonction et la structure.
1. Classification selon la trajectoire de contrôle du mouvement de la machine-outil
⑴ Le contrôle de point de la machine-outil CNC à commande ponctuelle nécessite uniquement le positionnement précis des pièces mobiles de la machine-outil d'un point à un autre. Les exigences relatives à la trajectoire de mouvement entre les points ne sont pas strictes. Aucun traitement n'est effectué pendant le mouvement et le mouvement entre les axes de coordonnées n'est pas lié. Afin d'obtenir un positionnement rapide et précis, le mouvement de déplacement entre deux points se déplace généralement rapidement d'abord, puis s'approche lentement du point de positionnement pour garantir la précision du positionnement. Comme le montre la figure ci-dessous, il s'agit de la trajectoire de mouvement du contrôle ponctuel.
Les machines-outils dotées de fonctions de contrôle de points comprennent principalement les perceuses CNC, les fraiseuses CNC, les poinçonneuses CNC, etc. Avec le développement de la technologie CNC et la réduction des prix des systèmes CNC, les systèmes CNC utilisés uniquement pour le contrôle de points sont rares.
⑵ Machines-outils CNC à commande linéaire Les machines-outils CNC à commande linéaire sont également appelées machines-outils CNC à commande parallèle. Leurs caractéristiques sont qu'en plus du positionnement précis entre les points de contrôle, ils contrôlent également la vitesse de déplacement et l'itinéraire (trajectoire) entre deux points liés. Cependant, leur itinéraire de mouvement n'est que parallèle à l'axe de coordonnées de la machine-outil ; c'est-à-dire qu'il n'y a qu'un seul axe de coordonnées contrôlé en même temps (c'est-à-dire qu'il n'y a pas besoin d'une fonction de calcul d'interpolation dans le système CNC). Pendant le processus de déplacement, l'outil peut couper à une vitesse d'avance spécifiée et ne peut généralement traiter que des pièces rectangulaires et en forme de marche. Les machines-outils dotées de fonctions de contrôle linéaire comprennent principalement des tours CNC relativement simples, des fraiseuses CNC, des meuleuses CNC, etc. Le système CNC de cette machine-outil est également appelé système CNC à contrôle linéaire. De même, les machines-outils CNC utilisées uniquement pour le contrôle linéaire sont rares.
⑶ Machines-outils CNC à contrôle de contour
Les machines-outils CNC à contrôle de contour sont également appelées machines-outils CNC à contrôle continu. Leurs caractéristiques de contrôle sont qu'ils peuvent contrôler simultanément le déplacement et la vitesse de deux ou plusieurs coordonnées de mouvement. Afin de répondre aux exigences selon lesquelles la trajectoire de mouvement relatif de l'outil le long du contour de la pièce correspond au contour de traitement de la pièce, le contrôle du déplacement et le contrôle de la vitesse de chaque mouvement coordonné doivent être coordonnés avec précision selon la relation proportionnelle prescrite. Par conséquent, dans ce type de contrôle, le dispositif CNC doit disposer d’une fonction d’interpolation. Ce qu'on appelle l'interpolation consiste à décrire la forme d'une ligne droite ou d'un arc grâce au traitement mathématique de l'opérateur d'interpolation dans le système CNC en fonction des données de base saisies par le programme (telles que les coordonnées du point final d'une ligne droite, le point final coordonnées d'un arc et les coordonnées du centre ou le rayon). C'est-à-dire que pendant le calcul, des impulsions sont distribuées à chaque contrôleur d'axe de coordonnées en fonction des résultats du calcul de manière à contrôler le déplacement de liaison de chaque axe de coordonnées pour qu'il soit cohérent avec le contour requis. Pendant le mouvement, l'outil coupe en continu la surface de la pièce et diverses lignes droites, arcs et courbes peuvent être traités. Trajectoire d’usinage de contrôle de contour. Ce type de machine-outil comprend principalementTours CNC, fraiseuses CNC, machines de découpe de fil CNC, centres d'usinage, etc., et son dispositif CNC correspondant est appelé contrôle de contour. Selon le nombre différent d'axes de coordonnées de liaison qu'il contrôle, le système CNC peut être divisé sous les formes suivantes :
① Liaison à deux axes : principalement utilisée sur les tours CNC pour traiter des surfaces en rotation ouFraisage CNCmachines pour traiter les cylindres courbes.
② Semi-liaison à deux axes : principalement utilisée pour le contrôle de machines-outils à plus de trois axes, dans lesquelles deux axes peuvent être liés et l'autre axe peut être alimenté périodiquement.
③ Liaison à trois axes : généralement divisée en deux catégories, l'une est la liaison de trois axes de coordonnées linéaires X/Y/Z, qui est plus couramment utilisée dans les fraiseuses CNC, les centres d'usinage, etc. contrôlant deux coordonnées linéaires en X/Y/Z, il contrôle également simultanément l'axe de coordonnées rotatif tournant autour de l'un des axes de coordonnées linéaires. Par exemple, dans un centre d'usinage de tournage, en plus de la liaison des axes de coordonnées linéaires longitudinal (axe Z) et transversal (axe X), il doit également contrôler simultanément la liaison de la broche (axe C) en rotation. autour de l'axe Z.
④ Liaison à quatre axes : contrôlez simultanément la liaison de trois axes de coordonnées linéaires X/Y/Z et d'un axe de coordonnées rotatif.
⑤ Liaison à cinq axes : En plus de contrôler simultanément la liaison des trois axes de coordonnées linéaires X/Y/Z. Il contrôle également simultanément deux des axes de coordonnées, A, B et C, qui tournent autour de ces axes de coordonnées linéaires, formant ainsi un contrôle simultané de la liaison à cinq axes. À ce stade, l’outil peut être orienté dans n’importe quelle direction dans l’espace. Par exemple, l'outil est commandé pour osciller autour de l'axe x et de l'axe y en même temps de sorte que l'outil conserve toujours la direction normale avec la surface de contour en cours de traitement à son point de coupe afin d'assurer la douceur du La surface traitée améliore sa précision et son efficacité de traitement et réduit la rugosité de la surface traitée.
2. Classification par méthode d'asservissement
⑴ Le servomoteur d'alimentation des machines-outils CNC à commande en boucle ouverte est en boucle ouverte ; c'est-à-dire qu'il n'y a pas de dispositif de retour de détection. Généralement, son moteur d'entraînement est un moteur pas à pas. La principale caractéristique du moteur pas à pas est que le moteur tourne d'un angle de pas chaque fois que le circuit de commande modifie le signal d'impulsion de commande, et le moteur lui-même a une capacité d'auto-verrouillage. Le signal de commande d'alimentation émis par le système CNC contrôle le circuit d'entraînement via le distributeur d'impulsions. Il contrôle le déplacement des coordonnées en modifiant le nombre d'impulsions, contrôle la vitesse de déplacement en modifiant la fréquence des impulsions et contrôle la direction du déplacement en modifiant l'ordre de distribution des impulsions. Par conséquent, les principales caractéristiques de cette méthode de contrôle sont un contrôle pratique, une structure simple et un prix bas. Le flux du signal de commande émis par le système CNC est unidirectionnel, il n'y a donc aucun problème de stabilité pour le système de contrôle. Cependant, comme l’erreur de la transmission mécanique n’est pas corrigée par rétroaction, la précision du déplacement n’est pas élevée. Les premières machines-outils CNC ont toutes adopté cette méthode de contrôle, mais le taux de défaillance était relativement élevé. À l'heure actuelle, en raison de l'amélioration du circuit de commande, il est encore largement utilisé. Surtout dans mon pays, les systèmes CNC économiques généraux et la transformation CNC d'anciens équipements adoptent principalement cette méthode de contrôle. De plus, cette méthode de contrôle peut être configurée avec un micro-ordinateur monopuce ou un ordinateur monocarte comme dispositif CNC, ce qui réduit le prix de l'ensemble du système.
⑵ Machines-outils à contrôle en boucle fermée Le servomoteur d'avance de ce type de machine-outil CNC fonctionne en mode de contrôle à rétroaction en boucle fermée. Son moteur d'entraînement peut utiliser des servomoteurs à courant continu ou alternatif et doit être configuré avec un retour de position et un retour de vitesse. Le déplacement réel des pièces mobiles est détecté à tout moment pendant le traitement et est renvoyé à temps au comparateur du système CNC. Il est comparé au signal de commande obtenu par l'opération d'interpolation, et la différence est utilisée comme signal de commande du servomoteur, qui entraîne le composant de déplacement pour éliminer l'erreur de déplacement. Selon l'emplacement d'installation de l'élément de détection de retour de position et le dispositif de retour utilisé, il est divisé en deux modes de contrôle : boucle entièrement fermée et boucle semi-fermée.
① Contrôle complet en boucle fermée Comme le montre la figure, son dispositif de retour de position utilise un élément de détection de déplacement linéaire (actuellement généralement une règle de réseau) installé sur la selle de la machine-outil, c'est-à-dire détectant directement le déplacement linéaire de la machine-outil. coordonnées. L'erreur de transmission dans l'ensemble de la chaîne de transmission mécanique, du moteur à la selle de la machine-outil, peut être éliminée grâce à un retour d'information, ce qui permet d'obtenir une précision de positionnement statique élevée de la machine-outil. Cependant, étant donné que les caractéristiques de frottement, la rigidité et le jeu de nombreux maillons de transmission mécanique dans l'ensemble de la boucle de commande sont non linéaires, le temps de réponse dynamique de l'ensemble de la chaîne de transmission mécanique est très important par rapport au temps de réponse électrique. Cela entraîne de grandes difficultés pour la correction de la stabilité de l'ensemble du système en boucle fermée, et la conception et l'ajustement du système sont également assez compliqués. Par conséquent, cette méthode de contrôle complète en boucle fermée est principalement utilisée pour les machines à coordonnées CNC etPrécision CNCmeuleuses avec des exigences de haute précision.
② Contrôle en boucle semi-fermée Comme le montre la figure, son retour de position utilise un élément de détection d'angle (actuellement principalement des encodeurs, etc.), qui est directement installé sur le servomoteur ou à l'extrémité de la vis mère. Étant donné que la plupart des liaisons de transmission mécaniques ne sont pas incluses dans la boucle fermée du système, celle-ci est appelée à obtenir une caractéristique de contrôle plus stable. Les erreurs de transmission mécanique telles que les vis-mères ne peuvent à aucun moment être corrigées par un retour d'information, mais des méthodes logicielles de compensation constante peuvent être utilisées pour améliorer leur précision de manière appropriée. À l'heure actuelle, la plupart des machines-outils CNC utilisent des méthodes de contrôle en boucle semi-fermée
⑶ Les machines-outils CNC à contrôle hybride concentrent sélectivement les caractéristiques des méthodes de contrôle ci-dessus pour former un schéma de contrôle hybride. Comme mentionné ci-dessus, étant donné que le procédé de contrôle en boucle ouverte présente une bonne stabilité, un faible coût, une mauvaise précision et que la stabilité totale en boucle fermée est médiocre, afin de se compenser et de répondre aux exigences de contrôle de certaines machines-outils, un hybride Une méthode de contrôle devrait être adoptée. Les deux méthodes les plus couramment utilisées sont le type de compensation en boucle ouverte et le type de compensation en boucle semi-fermée.
3. Classification par niveau fonctionnel du système CNC
Selon le niveau fonctionnel du système CNC, le système CNC est généralement divisé en trois catégories : faible, moyen et élevé. Cette méthode de classification est plus couramment utilisée dans mon pays. Les limites des trois niveaux faible, moyen et élevé sont relatives et les normes de classification seront différentes selon les périodes. À en juger par le niveau de développement actuel, différents types de systèmes CNC peuvent être divisés en trois catégories : faible, moyen et élevé, selon certaines fonctions et indicateurs. Parmi eux, le moyen et le haut de gamme sont généralement appelés CNC pleine fonction ou CNC standard.
⑴ La coupe des métaux fait référence aux machines-outils CNC qui utilisent divers processus de coupe tels que le tournage, le fraisage, l'impact, l'alésage, le perçage, le meulage et le rabotage. Il peut être divisé dans les deux catégories suivantes.
① Machines-outils CNC ordinaires, telles que tours CNC, fraiseuses CNC, meuleuses CNC, etc.
② La principale caractéristique du centre d'usinage est la bibliothèque d'outils avec un mécanisme de changement d'outil automatique ; la pièce est serrée une fois. Après le serrage, divers outils sont automatiquement remplacés et divers processus tels que le fraisage (tournage), l'alésage, le perçage et le taraudage sont effectués en continu sur la même machine-outil sur chaque surface de traitement de la pièce, tels que les centres d'usinage (construction/fraisage). , centres de tournage, centres de perçage, etc.
⑵ Le formage des métaux fait référence aux machines-outils CNC qui utilisent des processus de formage tels que l'extrusion, le poinçonnage, le pressage et l'étirage. Les presses CNC, les cintreuses CNC, les cintreuses de tubes CNC, les machines à filer CNC, etc.
⑶ Le traitement spécial comprend principalement l'électroérosion à fil CNC, les machines de formage EDM CNC, les machines de découpe à la flamme CNC, les machines de traitement laser CNC, etc.
⑷ Les produits de mesure et de dessin comprennent principalement des machines de mesure à trois coordonnées, des machines de réglage d'outils CNC, des traceurs CNC, etc.
Heure de publication : 05 décembre 2024