CNC工作機械には多くの種類や仕様があり、分類方法も異なります。一般に、機能や構造から次の4つの原則に従って分類できます。
1. 工作機械の動作の制御軌跡による分類
⑴ 点制御 CNC 工作機械の点制御では、ある点から別の点への工作機械の可動部品の正確な位置決めのみが必要です。点間の運動軌跡の要件は厳密ではありません。移動中には何も処理されず、座標軸間の移動は無関係です。高速かつ正確な位置決めを実現するために、一般に 2 点間の変位移動は最初に素早く移動し、その後ゆっくりと位置決め点に近づいて位置決め精度を確保します。下図に示すように、点制御の動作軌跡となります。
点制御機能を備えた工作機械には、主に CNC ボール盤、CNC フライス盤、CNC パンチングマシンなどが含まれます。CNC 技術の発展と CNC システムの価格低下により、点制御のみに使用される CNC システムはまれです。
⑵ 線形制御 CNC 工作機械 線形制御 CNC 工作機械は、並列制御 CNC 工作機械とも呼ばれます。その特徴は、制御点間の正確な位置決めに加え、関連する2点間の移動速度や経路(軌道)も制御することです。ただし、その移動ルートは工作機械の座標軸と平行なだけです。つまり、同時に制御される座標軸は 1 つだけです (つまり、CNC システムに補間計算機能は必要ありません)。変位プロセス中、工具は指定された送り速度で切削でき、通常は長方形と階段状の部品のみを加工できます。線形制御機能を備えた工作機械には、主に比較的単純な CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC 研削盤などが含まれます。この工作機械の CNC システムは線形制御 CNC システムとも呼ばれます。同様に、線形制御のみに使用される CNC 工作機械はまれです。
⑶ 輪郭制御CNC工作機械
輪郭制御CNC工作機械は連続制御CNC工作機械とも呼ばれます。その制御特性は、複数の運動座標の変位と速度を同時に制御できることです。ワーク輪郭に沿った工具の相対運動軌跡とワーク加工輪郭とを一致させるためには、各座標運動の変位制御と速度制御が所定の比例関係に従って正確に調整されなければなりません。したがって、このような制御ではCNC装置に補間機能が必要となります。いわゆる補間とは、プログラムによって入力された基本データ（直線の端点座標、端点など）に従って、CNCシステム内の補間演算子の数学的処理を通じて直線または円弧の形状を記述することです。円弧の座標と中心の座標または半径）。つまり、演算を行いながら、その演算結果に応じて各座標軸コントローラにパルスを分配し、各座標軸のリンク変位を要求される輪郭に一致するように制御する。移動中、工具はワークの表面を連続的に切削し、様々な直線、円弧、曲線の加工が可能です。輪郭制御による加工軌跡。このタイプの工作機械には主に次のものがあります。CNC旋盤、CNCフライス盤、CNCワイヤーカット盤、マシニングセンターなどであり、それに対応するCNC装置は輪郭制御と呼ばれます。制御するリンク座標軸の異なる数に応じて、CNC システムは次の形式に分けることができます。
① 2 軸リンケージ: 主に回転面や回転面を加工する CNC 旋盤に使用されます。CNCフライス加工湾曲した円柱を加工する機械。
② 2軸半リンク：主に3軸以上の工作機械の制御に使用され、2軸をリンクし、もう1軸を周期的に送り込むことができます。
③ 3 軸リンク: 一般に 2 つのカテゴリーに分けられます。1 つは 3 つの直線座標軸 X/Y/Z のリンクで、CNC フライス盤やマシニング センターなどでより一般的に使用されます。もう 1 つは、同時接続に加えて、 X/Y/Z の 2 つの直線座標を制御すると同時に、一方の直線座標軸の周りを回転する回転座標軸も制御します。例えば旋削マシニングセンタでは、縦（Z軸）と横（X軸）の直線座標軸の連動に加えて、回転する主軸（C軸）の連動も同時に制御する必要があります。 Z軸周り。
④ 4 軸連動：直線座標軸 X/Y/Z の 3 軸と回転座標軸の連動を同時に制御します。
⑤ 5 軸連動：直線座標系 X/Y/Z の 3 軸の連動を同時に制御します。また、この直線座標軸を中心に回転する 2 つの座標軸 A、B、C も同時に制御し、5 軸連動の同時制御を構成します。このとき、ツールは空間内の任意の方向に設置することができます。例えば、工具をx軸とy軸を中心に同時に揺動させることで、工具が常に切削点の輪郭面の法線方向を保つように制御し、加工面の滑らかさを確保します。加工面の加工精度や加工効率が向上し、加工面の荒れも軽減されます。
2. サーボ制御方式による分類
⑴ 開ループ制御 CNC 工作機械の送りサーボ ドライブは開ループです。つまり、検出フィードバック装置はありません。一般に、その駆動モーターはステッピングモーターです。ステッピングモーターの主な特徴は、制御回路が指令パルス信号を変化させるたびにモーターがステップ角回転し、モーター自体にセルフロック機能があることです。 CNCシステムから出力される送り指令信号は、パルス分配器を介して駆動回路を制御します。パルス数を変えることで座標の変位を制御し、パルスの周波数を変えることで変位速度を制御し、パルスの分配順序を変えることで変位の方向を制御します。したがって、この制御方式の最大の特徴は、制御が容易であり、構造が簡単であり、価格が安いことである。 CNC システムによって発行されるコマンド信号の流れは一方向であるため、制御システムの安定性の問題はありません。ただし、機械式変速機の誤差をフィードバック補正していないため、変位精度は高くありません。初期の CNC 工作機械はすべてこの制御方法を採用していましたが、故障率は比較的高かったです。現在でも駆動回路の改良により広く使われています。特に私の国では、一般的な経済CNCシステムと古い機器のCNC変換はほとんどこの制御方法を採用しています。また、この制御方式はCNC装置としてシングルチップマイコンまたはシングルボードコンピュータで構成できるため、システム全体の低価格化が図れます。
⑵ クローズドループ制御工作機械 このタイプの CNC 工作機械の送りサーボドライブは、クローズドループフィードバック制御モードで動作します。駆動モーターには DC または AC サーボ モーターを使用でき、位置フィードバックと速度フィードバックを使用して構成する必要があります。可動部品の実際の変位は処理中にいつでも検出され、適時に CNC システムのコンパレータにフィードバックされます。補間演算により得られた指令信号と比較し、その差分をサーボドライブの制御信号として変位成分を駆動し、変位誤差を除去します。位置フィードバック検出素子の設置位置と使用するフィードバック装置により、フルクローズドループとセミクローズドループの2つの制御モードに分かれます。
① フルクローズドループ制御 図に示すように、その位置フィードバック装置は工作機械のサドルに取り付けられた直線変位検出素子（現在は一般的にはグレーチング定規）を使用しており、工作機械の直線変位を直接検出します。コーディネート。モータから工作機械サドルまでの機械伝達チェーン全体の伝達誤差をフィードバックによって除去することができ、工作機械の高い静的位置決め精度が得られます。しかし、制御ループ全体の多くの機械式変速機リンクの摩擦特性、剛性、クリアランスは非線形であるため、機械式変速機チェーン全体の動的応答時間は電気的応答時間に比べて非常に大きくなります。これは、閉ループシステム全体の安定性補正に大きな困難をもたらし、システムの設計と調整も非常に複雑になります。したがって、このフルクローズドループ制御方式は主に CNC 座標機械やCNC精度高精度が要求される研削盤。
②セミクローズドループ制御 図に示すように、位置フィードバックには角度検出素子（現在は主にエンコーダ等）を使用しており、サーボモータやリードスクリュー先端に直接取り付けられています。機械的な伝達リンクのほとんどがシステムの閉ループループに含まれていないため、より安定した制御特性を得るために呼び出されます。リードスクリューなどの機械的な伝達誤差は、フィードバックを通じていつでも修正することはできませんが、ソフトウェア定数補正方法を使用して精度を適切に向上させることができます。現在、ほとんどの CNC 工作機械はセミクローズド ループ制御方式を使用しています。
⑶ ハイブリッド制御 CNC 工作機械は、上記の制御方式の特徴を選択的に集約してハイブリッド制御方式を形成します。前述したように、開ループ制御方式は安定性が高く、コストが低く、精度が低く、完全な閉ループ制御方式は安定性が低いため、相互に補償し、特定の工作機械の制御要件を満たすために、ハイブリッド制御方式が使用されます。制御方法を採用する必要があります。最も一般的に使用される 2 つの方法は、オープンループ補償タイプとセミクローズドループ補償タイプです。
3. CNCシステムの機能レベルによる分類
CNC システムの機能レベルに応じて、CNC システムは通常、低、中、高の 3 つのカテゴリに分類されます。この分類方法は私の国ではより一般的に使用されています。低、中、高の 3 つのレベルの境界は相対的なものであり、分類基準は時期によって異なります。現在の開発レベルから判断すると、さまざまなタイプの CNC システムは、いくつかの機能と指標に応じて、低、中、高の 3 つのカテゴリに分類できます。このうち、ミディアムエンドとハイエンドは、一般にフル機能 CNC または標準 CNC と呼ばれます。
⑴ 金属切削とは、旋削、フライス加工、インパクト、リーマ加工、穴あけ、研削、平削りなどのさまざまな切削プロセスを使用する CNC 工作機械を指します。それは次の 2 つのカテゴリに分類できます。
① CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC 研削盤などの通常の CNC 工作機械
②マシニングセンタの最大の特徴は、自動工具交換機構を備えた工具ライブラリです。ワークを一度クランプします。クランプ後、各種工具が自動的に交換され、ワークの各加工面にミーリング（旋削）、リーマ、ドリリング、タップなどの各種加工を同一工作機械上で連続的に行うマシニングセンタ（ビルト・ミーリング）など、ターニングセンター、ドリリングセンターなど
⑵ 金属成形とは、押出、打ち抜き、プレス、絞りなどの成形プロセスを使用する CNC 工作機械を指します。一般的に使用されるものには、CNC プレス、CNC 曲げ機、CNC パイプ曲げ機、CNC スピニング機などが含まれます。
⑶ 特殊加工には主にCNCワイヤ放電加工機、CNC放電加工機、CNC火炎切断機、CNCレーザー加工機などが含まれます。
⑷ 測定・製図製品には主に三次元測定機、CNC工具設定機、CNCプロッターなどが含まれます。
投稿日時: 2024 年 12 月 5 日