Существует множество разновидностей и спецификаций станков с ЧПУ, а также методы классификации. Как правило, их можно классифицировать в соответствии со следующими четырьмя принципами, основанными на функциях и структуре.
1. Классификация по управляющей траектории движения станка.
⑴ Точечное управление станком с ЧПУ требует только точного позиционирования движущихся частей станка от одной точки к другой. Требования к траектории движения между точками не являются строгими. Во время движения никакая обработка не выполняется, и движение между осями координат не связано. Чтобы добиться быстрого и точного позиционирования, перемещение между двумя точками обычно сначала происходит быстро, а затем медленно приближается к точке позиционирования, чтобы обеспечить точность позиционирования. Как показано на рисунке ниже, это траектория движения точки управления.
К станкам с функциями точечного управления в основном относятся сверлильные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, штамповочные станки с ЧПУ и т. д. С развитием технологии ЧПУ и снижением цен на системы ЧПУ системы ЧПУ, используемые исключительно для точечного управления, встречаются редко.
⑵ Станки с ЧПУ с линейным управлением Станки с ЧПУ с линейным управлением также называются станками с ЧПУ с параллельным управлением. Их характеристики заключаются в том, что помимо точного позиционирования между контрольными точками они также контролируют скорость движения и маршрут (траекторию) между двумя связанными точками. Однако маршрут их движения лишь параллелен оси координат станка; то есть одновременно контролируется только одна ось координат (то есть нет необходимости в функции интерполяционного расчета в системе ЧПУ). В процессе перемещения инструмент может резать с заданной скоростью подачи и обычно может обрабатывать только прямоугольные и ступенчатые детали. К станкам с функциями линейного управления в основном относятся относительно простые токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ и т. д. Система ЧПУ этого станка также называется системой ЧПУ с линейным управлением. Точно так же станки с ЧПУ, используемые исключительно для линейного управления, встречаются редко.
⑶ Станки с ЧПУ с контурным управлением
Станки с ЧПУ с контурным управлением также называют станками с ЧПУ с непрерывным управлением. Их характеристики управления заключаются в том, что они могут одновременно управлять перемещением и скоростью двух или более координат движения. Для удовлетворения требований относительного соответствия траектории движения инструмента по контуру заготовки контуру обработки заготовки управление перемещением и регулирование скорости каждого координатного движения должны быть точно скоординированы по заданному пропорциональному соотношению. Следовательно, при этом типе управления устройство ЧПУ должно иметь функцию интерполяции. Так называемая интерполяция заключается в описании формы прямой или дуги посредством математической обработки оператора интерполяции в системе ЧПУ в соответствии с основными данными, введенными программой (такими как координаты конечной точки прямой линии, конечной точки координаты дуги и координаты центра или радиуса). То есть при расчете импульсы распределяются по каждому контроллеру координатных осей в соответствии с результатами расчета так, чтобы управлять перемещением рычажного механизма каждой координатной оси в соответствии с требуемым контуром. Во время движения инструмент непрерывно режет поверхность заготовки, при этом можно обрабатывать различные прямые линии, дуги и кривые. Контурный контроль траектории обработки. Этот тип станка в основном включает в себятокарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, станки для резки проволоки с ЧПУ, обрабатывающие центры и т. д., а соответствующее устройство с ЧПУ называется контурным управлением. В зависимости от различного количества управляемых осей координат система ЧПУ может быть разделена на следующие формы:
① Двухосное соединение: в основном используется на токарных станках с ЧПУ для обработки вращающихся поверхностей илиФрезерование с ЧПУстанки для обработки изогнутых цилиндров.
② Двухосная полусвязь: в основном используется для управления станками с более чем тремя осями, в которых две оси могут быть связаны, а другая ось может периодически подаваться.
③ Трехосевая связь: обычно делится на две категории: одна представляет собой связь трех линейных координатных осей X/Y/Z, которая чаще используется во фрезерных станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и т. д. Другая заключается в том, что в дополнение к одновременному управляя двумя линейными координатами по X/Y/Z, он также одновременно управляет вращающейся осью координат, вращающейся вокруг одной из линейных осей координат. Например, в токарном обрабатывающем центре, помимо связи продольной (ось Z) и поперечной (ось X) линейных осей координат, необходимо также одновременно управлять связью шпинделя (ось C), вращающегося вокруг оси Z.
④ Четырехосевая связь: одновременное управление связью трех линейных координатных осей X/Y/Z и вращающейся координатной оси.
⑤ Пятиосная связь: в дополнение к одновременному управлению связью трех линейных координатных осей X/Y/Z. Он также одновременно управляет двумя координатными осями A, B и C, которые вращаются вокруг этих линейных координатных осей, образуя одновременное управление пятиосной связью. При этом инструмент можно установить в любом направлении в пространстве. Например, инструмент управляется так, чтобы он одновременно поворачивался вокруг осей X и Y, так что инструмент всегда сохраняет нормальное направление, а обрабатываемая поверхность контура находится в точке резания, чтобы обеспечить гладкость обработанная поверхность повышает точность обработки и эффективность обработки, а также уменьшает шероховатость обрабатываемой поверхности.
2. Классификация по методу сервоуправления.
⑴ Сервопривод подачи станков с ЧПУ с разомкнутым контуром управления является разомкнутым; то есть отсутствует устройство обратной связи обнаружения. Как правило, его приводной двигатель представляет собой шаговый двигатель. Основная особенность шагового двигателя заключается в том, что двигатель поворачивает угол шага каждый раз, когда схема управления изменяет сигнал командного импульса, а сам двигатель обладает способностью самоблокировки. Сигнал команды подачи, выдаваемый системой ЧПУ, управляет схемой привода через распределитель импульсов. Он управляет смещением координат, изменяя количество импульсов, управляет скоростью смещения, изменяя частоту импульсов, и управляет направлением смещения, изменяя порядок распределения импульсов. Таким образом, основными особенностями этого метода управления являются удобство управления, простая структура и низкая цена. Поток командных сигналов, выдаваемый системой ЧПУ, является однонаправленным, поэтому для системы управления не возникает проблем со стабильностью. Однако, поскольку ошибка механической трансмиссии не корректируется обратной связью, точность перемещения невысока. Все ранние станки с ЧПУ использовали этот метод управления, но процент отказов был относительно высоким. В настоящее время, благодаря совершенствованию схемы привода, он по-прежнему широко применяется. Особенно в моей стране этот метод управления в основном применяется в общеэкономических системах ЧПУ и преобразовании старого оборудования с ЧПУ. Кроме того, данный метод управления может быть выполнен с использованием однокристального микрокомпьютера или одноплатного компьютера в качестве устройства с ЧПУ, что снижает цену всей системы.
⑵ Станки с замкнутым контуром управления Сервопривод подачи этого типа станков с ЧПУ работает в режиме управления с обратной связью. Его приводной двигатель может использовать серводвигатели постоянного или переменного тока, и его необходимо настроить с обратной связью по положению и скорости. Фактическое смещение движущихся частей обнаруживается в любой момент во время обработки и вовремя передается обратно в компаратор в системе ЧПУ. Он сравнивается с командным сигналом, полученным в результате операции интерполяции, и разница используется в качестве управляющего сигнала сервопривода, который управляет компонентом перемещения для устранения ошибки перемещения. В зависимости от места установки элемента обнаружения обратной связи по положению и используемого устройства обратной связи он разделяется на два режима управления: полностью замкнутый контур и полузамкнутый контур.
① Полное управление с обратной связью. Как показано на рисунке, его устройство обратной связи по положению использует элемент определения линейного перемещения (в настоящее время обычно это решетчатая линейка), установленный на седле станка, то есть непосредственно определяющий линейное смещение станка. координаты. Погрешность передачи во всей цепи механической передачи от двигателя к седлу станка можно устранить за счет обратной связи, тем самым получив высокую точность статического позиционирования станка. Однако, поскольку характеристики трения, жесткость и зазор многих звеньев механической передачи во всем контуре управления нелинейны, время динамического срабатывания всей цепи механической передачи очень велико по сравнению со временем электрического срабатывания. Это вносит большие трудности в коррекцию устойчивости всей замкнутой системы, а также достаточно сложны конструкция и настройка системы. Таким образом, этот метод полного управления с обратной связью в основном используется для координатных станков с ЧПУ иточность ЧПУшлифовальные станки с высокими требованиями к точности.
② Полузамкнутое управление. Как показано на рисунке, в обратной связи по положению используется элемент определения угла (в настоящее время в основном энкодеры и т. д.), который устанавливается непосредственно на серводвигатель или конец ходового винта. Поскольку большинство звеньев механической передачи не включены в замкнутый контур системы, это призвано получить более стабильную характеристику управления. Ошибки механической передачи, такие как ходовые винты, невозможно исправить в любой момент с помощью обратной связи, но для надлежащего повышения их точности можно использовать методы постоянной компенсации программного обеспечения. В настоящее время большинство станков с ЧПУ используют методы полузамкнутого контура управления.
⑶ Станки с ЧПУ с гибридным управлением избирательно концентрируют характеристики вышеуказанных методов управления, образуя гибридную схему управления. Как упоминалось выше, поскольку метод управления с разомкнутым контуром имеет хорошую стабильность, низкую стоимость, плохую точность, а полная стабильность с обратной связью плохая, чтобы компенсировать друг друга и удовлетворить требования к управлению некоторыми станками, гибридный следует принять метод контроля. Двумя наиболее часто используемыми методами являются тип компенсации с разомкнутым контуром и тип компенсации с полузамкнутым контуром.
3. Классификация по функциональному уровню системы ЧПУ.
В зависимости от функционального уровня системы ЧПУ системы ЧПУ обычно делятся на три категории: низкий, средний и высокий. Этот метод классификации чаще используется в моей стране. Границы трех уровней – низкого, среднего и высокого – относительны, а стандарты классификации в разные периоды будут разными. Судя по современному уровню развития, различные типы систем ЧПУ по некоторым функциям и показателям можно разделить на три категории: низкие, средние и высокие. Среди них средний и высокий класс обычно называют полнофункциональным ЧПУ или стандартным ЧПУ.
⑴ Резка металла относится к станкам с ЧПУ, в которых используются различные процессы резки, такие как точение, фрезерование, удар, развертывание, сверление, шлифование и строгание. Его можно разделить на следующие две категории.
① Обычные станки с ЧПУ, такие как токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ и т. д.
② Основной особенностью обрабатывающего центра является библиотека инструментов с механизмом автоматической смены инструмента; заготовка зажимается один раз. После зажима различные инструменты автоматически заменяются, и различные процессы, такие как фрезерование (токарная обработка), развертывание, сверление и нарезание резьбы, непрерывно выполняются на одном и том же станке на каждой обрабатываемой поверхности заготовки, например (строительные/фрезерные) обрабатывающие центры. , токарные центры, сверлильные центры и т. д.
⑵ Формовка металла относится к станкам с ЧПУ, в которых используются такие процессы формовки, как экструзия, штамповка, прессование и волочение. Обычно используемые из них включают прессы с ЧПУ, гибочные станки с ЧПУ, трубогибочные станки с ЧПУ, прядильные станки с ЧПУ и т. д.
⑶ Специальная обработка в основном включает в себя проволочную электроэрозионную обработку с ЧПУ, станки для электроэрозионной обработки с ЧПУ, станки для газовой резки с ЧПУ, станки для лазерной обработки с ЧПУ и т. д.
⑷ Продукты для измерения и рисования в основном включают трехкоординатные измерительные машины, станки для настройки инструментов с ЧПУ, плоттеры с ЧПУ и т. д.
Время публикации: 05 декабря 2024 г.