คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการจำแนกประเภทเครื่องมือเครื่อง CNC

เครื่องมือกล CNC มีหลายรูปแบบและข้อกำหนดเฉพาะ และวิธีการจำแนกประเภทก็แตกต่างกันเช่นกัน โดยทั่วไปสามารถจำแนกได้ตามหลักการสี่ประการต่อไปนี้ตามหน้าที่และโครงสร้าง

1. การจำแนกประเภทตามวิถีการควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือกล

⑴ การควบคุมจุดเครื่องมือกล CNC แบบควบคุมเฉพาะจุดต้องการเพียงการวางตำแหน่งที่แม่นยำของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องมือกลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ข้อกำหนดสำหรับวิถีการเคลื่อนที่ระหว่างจุดต่างๆ ไม่ได้เข้มงวด ไม่มีการประมวลผลใดๆ ในระหว่างการเคลื่อนไหว และการเคลื่อนที่ระหว่างแกนพิกัดจะไม่เกี่ยวข้องกัน เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่รวดเร็วและแม่นยำ โดยทั่วไปการเคลื่อนตัวระหว่างจุดสองจุดจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วก่อน จากนั้นจึงเข้าใกล้จุดกำหนดตำแหน่งอย่างช้าๆ เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของตำแหน่ง ดังแสดงในรูปด้านล่าง มันคือวิถีการเคลื่อนที่ของการควบคุมจุด

เครื่องมือกลที่มีฟังก์ชันควบคุมจุดส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องเจาะ CNC เครื่องกัด CNC เครื่องเจาะ CNC ฯลฯ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี CNC และการลดราคาของระบบ CNC ทำให้ระบบ CNC ที่ใช้สำหรับการควบคุมจุดเพียงอย่างเดียวนั้นหาได้ยาก

⑵ เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมเชิงเส้น เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมเชิงเส้นเรียกอีกอย่างว่าเครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมแบบขนาน คุณลักษณะของพวกมันคือนอกเหนือจากการวางตำแหน่งที่แม่นยำระหว่างจุดควบคุมแล้ว ยังควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่และเส้นทาง (วิถี) ระหว่างจุดที่เกี่ยวข้องกันสองจุดอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เส้นทางการเคลื่อนที่จะขนานกับแกนพิกัดของเครื่องมือกลเท่านั้น นั่นคือมีแกนพิกัดเพียงแกนเดียวที่ควบคุมในเวลาเดียวกัน (นั่นคือ ไม่จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการคำนวณการประมาณค่าในระบบ CNC) ในระหว่างกระบวนการแทนที่ เครื่องมือสามารถตัดตามความเร็วป้อนที่ระบุ และโดยทั่วไปสามารถประมวลผลได้เฉพาะชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมและรูปทรงขั้นบันไดเท่านั้น เครื่องมือกลที่มีฟังก์ชันการควบคุมเชิงเส้นส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องกลึง CNC แบบเรียบง่าย เครื่องกัด CNC เครื่องเจียร CNC ฯลฯ ระบบ CNC ของเครื่องมือกลนี้เรียกอีกอย่างว่าระบบ CNC ควบคุมเชิงเส้น ในทำนองเดียวกัน เครื่องมือกล CNC ที่ใช้สำหรับการควบคุมเชิงเส้นเพียงอย่างเดียวนั้นหาได้ยาก

⑶ เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมรูปร่าง

 

เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมรูปร่างเรียกอีกอย่างว่าเครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมอย่างต่อเนื่อง ลักษณะการควบคุมคือสามารถควบคุมการกระจัดและความเร็วของพิกัดการเคลื่อนที่ตั้งแต่ 2 พิกัดขึ้นไปไปพร้อมๆ กัน เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่ว่าวิถีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของเครื่องมือตามแนวโครงร่างของชิ้นงานนั้นตรงตามโครงร่างการประมวลผลชิ้นงาน การควบคุมการกระจัดและการควบคุมความเร็วของการเคลื่อนที่ของพิกัดแต่ละครั้งจะต้องประสานกันอย่างถูกต้องตามความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่กำหนดไว้ ดังนั้นในการควบคุมประเภทนี้ อุปกรณ์ CNC จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการประมาณค่า สิ่งที่เรียกว่าการประมาณค่าคือการอธิบายรูปร่างของเส้นตรงหรือส่วนโค้งผ่านการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ของผู้ดำเนินการแก้ไขในระบบ CNC ตามข้อมูลพื้นฐานที่โปรแกรมป้อนเข้า (เช่น พิกัดจุดสิ้นสุดของเส้นตรง จุดสิ้นสุด พิกัดส่วนโค้งและพิกัดศูนย์กลางหรือรัศมี) ในระหว่างการคำนวณ พัลส์จะถูกกระจายไปยังตัวควบคุมแกนพิกัดแต่ละตัวตามผลการคำนวณ เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของการเชื่อมโยงของแต่ละแกนพิกัดให้สอดคล้องกับรูปร่างที่ต้องการ ในระหว่างการเคลื่อนไหว เครื่องมือจะตัดพื้นผิวของชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง และสามารถประมวลผลเส้นตรง ส่วนโค้ง และเส้นโค้งต่างๆ ได้ วิถีการตัดเฉือนควบคุมรูปร่าง เครื่องมือกลประเภทนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องกลึงซีเอ็นซี, เครื่องกัด CNC, เครื่องตัดลวด CNC, ศูนย์เครื่องจักรกล ฯลฯ และอุปกรณ์ CNC ที่เกี่ยวข้องเรียกว่าการควบคุมรูปร่าง ตามจำนวนแกนพิกัดการเชื่อมโยงที่แตกต่างกันที่ควบคุม ระบบ CNC สามารถแบ่งออกเป็นรูปแบบต่อไปนี้:

การเชื่อมโยงแบบสองแกน: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเครื่องกลึง CNC เพื่อประมวลผลพื้นผิวที่หมุนหรือการกัดซีเอ็นซีเครื่องจักรในการประมวลผลกระบอกสูบโค้ง

2 แกนกึ่งเชื่อมโยงสองแกน: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการควบคุมเครื่องมือกลที่มีมากกว่า 3 แกน ซึ่งสามารถเชื่อมโยงสองแกนได้ และอีกแกนสามารถป้อนได้เป็นระยะๆ

3 การเชื่อมโยงแบบสามแกน: โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกคือการเชื่อมโยงของแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกน X/Y/Z ซึ่งมักใช้ในเครื่องกัด CNC, ศูนย์เครื่องจักรกล ฯลฯ อีกประการหนึ่งคือนอกเหนือจากการพร้อมกัน การควบคุมพิกัดเชิงเส้นสองพิกัดใน X/Y/Z และยังควบคุมแกนพิกัดการหมุนที่หมุนรอบแกนพิกัดเชิงเส้นแกนใดแกนหนึ่งไปพร้อมๆ กัน ตัวอย่างเช่น ในเครื่องกลึงครบวงจร นอกเหนือจากการเชื่อมโยงระหว่างแกนพิกัดเชิงเส้นตามยาว (แกน Z) และแนวขวาง (แกน X) แล้ว ยังต้องควบคุมการเชื่อมโยงของแกนหมุน (แกน C) ที่กำลังหมุนไปพร้อมๆ กันอีกด้วย รอบแกน Z

④ การเชื่อมโยงแบบสี่แกน: ควบคุมการเชื่อมโยงของแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกน X/Y/Z และแกนพิกัดที่หมุนพร้อมกัน

⑤ การเชื่อมโยงแบบห้าแกน: นอกเหนือจากการควบคุมการเชื่อมโยงของแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกน X/Y/Z ไปพร้อมๆ กัน นอกจากนี้ยังควบคุมแกนพิกัดสองแกน A, B และ C พร้อมกันซึ่งหมุนรอบแกนพิกัดเชิงเส้นเหล่านี้ ทำให้เกิดการควบคุมการเชื่อมโยงห้าแกนพร้อมกัน ในเวลานี้ สามารถตั้งค่าเครื่องมือไปในทิศทางใดก็ได้ในอวกาศ ตัวอย่างเช่น เครื่องมือถูกควบคุมให้แกว่งรอบแกน x และแกน y ในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เครื่องมือรักษาทิศทางปกติเสมอโดยที่พื้นผิวรูปร่างถูกประมวลผลที่จุดตัด เพื่อให้มั่นใจในความราบรื่นของ พื้นผิวที่ผ่านการประมวลผลจะปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผลและประสิทธิภาพการประมวลผลและลดความหยาบของพื้นผิวที่ผ่านการประมวลผล

 

2. การจำแนกประเภทโดยวิธีควบคุมเซอร์โว

⑴ ฟีดเซอร์โวไดรฟ์ของเครื่องมือเครื่อง CNC แบบควบคุมวงเปิดเป็นแบบวงเปิด นั่นคือไม่มีอุปกรณ์ตอบรับการตรวจจับ โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์ขับเคลื่อนของมันคือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ คุณสมบัติหลักของสเต็ปเปอร์มอเตอร์คือมอเตอร์หมุนมุมสเต็ปทุกครั้งที่วงจรควบคุมเปลี่ยนสัญญาณพัลส์คำสั่ง และตัวมอเตอร์เองก็มีความสามารถในการล็อคตัวเอง สัญญาณคำสั่งฟีดเอาต์พุตโดยระบบ CNC จะควบคุมวงจรขับเคลื่อนผ่านตัวกระจายพัลส์ โดยจะควบคุมการเคลื่อนที่ของพิกัดโดยการเปลี่ยนจำนวนพัลส์ ควบคุมความเร็วการเคลื่อนที่โดยการเปลี่ยนความถี่ของพัลส์ และควบคุมทิศทางของการกระจัดโดยการเปลี่ยนลำดับการกระจายของพัลส์ ดังนั้นคุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดของวิธีการควบคุมนี้คือการควบคุมที่สะดวก โครงสร้างเรียบง่าย และราคาต่ำ การไหลของสัญญาณคำสั่งที่ออกโดยระบบ CNC นั้นมีทิศทางเดียว ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาความเสถียรสำหรับระบบควบคุม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อผิดพลาดของระบบส่งกำลังทางกลไม่ได้รับการแก้ไขโดยการป้อนกลับ ความแม่นยำในการเคลื่อนที่จึงไม่สูง เครื่องมือเครื่อง CNC ในยุคแรกๆ ล้วนใช้วิธีการควบคุมนี้ แต่อัตราความล้มเหลวค่อนข้างสูง ปัจจุบันเนื่องจากมีการปรับปรุงวงจรขับเคลื่อนจึงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศของฉัน ระบบ CNC ทางเศรษฐกิจทั่วไปและการแปลง CNC ของอุปกรณ์เก่าส่วนใหญ่ใช้วิธีการควบคุมนี้ นอกจากนี้ วิธีการควบคุมนี้สามารถกำหนดค่าด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวหรือคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวเป็นอุปกรณ์ CNC ซึ่งจะช่วยลดราคาทั้งระบบ

 

⑵ เครื่องมือกลควบคุมวงปิด ฟีดเซอร์โวไดรฟ์ของเครื่องมือกล CNC ประเภทนี้ทำงานในโหมดควบคุมป้อนกลับวงปิด มอเตอร์ขับเคลื่อนสามารถใช้เซอร์โวมอเตอร์ DC หรือ AC และจำเป็นต้องกำหนดค่าด้วยการตอบสนองตำแหน่งและการตอบสนองความเร็ว การกระจัดที่แท้จริงของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวจะถูกตรวจจับได้ตลอดเวลาในระหว่างการประมวลผล และจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องเปรียบเทียบในระบบ CNC ทันเวลา เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณคำสั่งที่ได้รับจากการดำเนินการแก้ไข และความแตกต่างถูกใช้เป็นสัญญาณควบคุมของเซอร์โวไดรฟ์ ซึ่งขับเคลื่อนส่วนประกอบการเคลื่อนที่เพื่อขจัดข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่ ตามตำแหน่งการติดตั้งองค์ประกอบการตรวจจับการตอบสนองตำแหน่งและอุปกรณ์ป้อนกลับที่ใช้ จะแบ่งออกเป็นโหมดการควบคุมสองโหมด: ลูปปิดเต็มและลูปกึ่งปิด

1 การควบคุมวงปิดแบบเต็ม ดังแสดงในรูป อุปกรณ์ป้อนกลับตำแหน่งใช้องค์ประกอบการตรวจจับการกระจัดเชิงเส้น (ปัจจุบันโดยทั่วไปคือไม้บรรทัดตะแกรง) ที่ติดตั้งอยู่บนอานของเครื่องมือกล กล่าวคือ ตรวจจับการกระจัดเชิงเส้นของเครื่องมือกลโดยตรง พิกัด. ข้อผิดพลาดในการส่งผ่านในห่วงโซ่การส่งกำลังทางกลทั้งหมดจากมอเตอร์ไปยังอานเครื่องมือกลสามารถกำจัดได้โดยการป้อนกลับ ดังนั้นจึงได้รับความแม่นยำในการวางตำแหน่งคงที่ของเครื่องมือกลสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะการเสียดสี ความแข็งแกร่ง และระยะห่างของส่วนเชื่อมต่อการส่งกำลังทางกลจำนวนมากในวงควบคุมทั้งหมดนั้นไม่เป็นเชิงเส้น เวลาตอบสนองแบบไดนามิกของโซ่ส่งกำลังทางกลทั้งหมดจึงมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับเวลาตอบสนองทางไฟฟ้า สิ่งนี้นำมาซึ่งความยากลำบากอย่างมากในการแก้ไขเสถียรภาพของระบบวงปิดทั้งหมด และการออกแบบและการปรับแต่งระบบก็ค่อนข้างซับซ้อนเช่นกัน ดังนั้นวิธีการควบคุมวงปิดแบบเต็มนี้จึงใช้สำหรับเครื่องพิกัด CNC และความแม่นยำของซีเอ็นซีเครื่องบดที่มีความต้องการความแม่นยำสูง

② การควบคุมแบบวงรอบกึ่งปิด ดังแสดงในรูป การป้อนกลับตำแหน่งจะใช้องค์ประกอบการตรวจจับมุม (ปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นตัวเข้ารหัส ฯลฯ) ซึ่งติดตั้งโดยตรงบนเซอร์โวมอเตอร์หรือปลายลีดสกรู เนื่องจากการเชื่อมโยงการส่งผ่านทางกลส่วนใหญ่ไม่รวมอยู่ในลูปวงปิดของระบบ จึงถูกเรียกเพื่อให้ได้คุณลักษณะการควบคุมที่มีเสถียรภาพมากขึ้น ข้อผิดพลาดในการส่งผ่านกลไก เช่น ลีดสกรูไม่สามารถแก้ไขได้ตลอดเวลาผ่านการป้อนกลับ แต่สามารถใช้วิธีการชดเชยคงที่ของซอฟต์แวร์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำได้อย่างเหมาะสม ปัจจุบันเครื่องมือเครื่อง CNC ส่วนใหญ่ใช้วิธีการควบคุมแบบกึ่งปิด

 

⑶ เครื่องมือกล CNC แบบควบคุมแบบไฮบริดจะเน้นเฉพาะคุณลักษณะของวิธีการควบคุมข้างต้นเพื่อสร้างรูปแบบการควบคุมแบบไฮบริด ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เนื่องจากวิธีการควบคุมแบบ open-loop มีเสถียรภาพที่ดี ต้นทุนต่ำ ความแม่นยำต่ำ และความเสถียรแบบ Closed-loop เต็มรูปแบบนั้นไม่ดี เพื่อที่จะชดเชยซึ่งกันและกันและตรงตามข้อกำหนดการควบคุมของเครื่องมือกลบางชนิด ระบบไฮบริด ควรใช้วิธีการควบคุม วิธีที่ใช้กันมากที่สุดสองวิธีคือประเภทการชดเชยแบบวงเปิดและประเภทการชดเชยแบบวงรอบกึ่งปิด

 

3. จำแนกตามระดับการทำงานของระบบ CNC

ตามระดับการทำงานของระบบ CNC ระบบ CNC มักจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: ต่ำ ปานกลาง และสูง วิธีการจำแนกประเภทนี้ใช้กันทั่วไปในประเทศของฉัน ขอบเขตของสามระดับต่ำ กลาง และสูงนั้นสัมพันธ์กัน และมาตรฐานการจำแนกประเภทจะแตกต่างกันในช่วงเวลาที่ต่างกัน เมื่อพิจารณาจากระดับการพัฒนาในปัจจุบัน ระบบ CNC ประเภทต่างๆ สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ต่ำ ปานกลาง และสูง ตามฟังก์ชันและตัวบ่งชี้บางอย่าง ในหมู่พวกเขา สื่อกลางและระดับไฮเอนด์โดยทั่วไปเรียกว่า CNC เต็มรูปแบบหรือ CNC มาตรฐาน

 

⑴ การตัดโลหะหมายถึงเครื่องมือกล CNC ที่ใช้กระบวนการตัดต่างๆ เช่น การกลึง การกัด การกระแทก การรีม การเจาะ การเจียร และการไส สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทดังต่อไปนี้

1. เครื่องมือเครื่อง CNC ทั่วไป เช่น เครื่องกลึง CNC เครื่องกัด CNC เครื่องเจียร CNC ฯลฯ

features คุณสมบัติหลักของ Machining center คือคลังเครื่องมือพร้อมกลไกการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ ชิ้นงานจะถูกจับยึดหนึ่งครั้ง หลังจากการจับยึด เครื่องมือต่างๆ จะถูกเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ และกระบวนการต่างๆ เช่น การกัด (กลึง) การรีม การเจาะ และการต๊าป จะดำเนินการอย่างต่อเนื่องบนเครื่องมือกลเดียวกันบนพื้นผิวการประมวลผลแต่ละส่วนของชิ้นงาน เช่น เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ (การสร้าง/การกัด) , เครื่องกลึง, ศูนย์เจาะ ฯลฯ

 

⑵ การขึ้นรูปโลหะหมายถึงเครื่องมือเครื่องจักร CNC ที่ใช้กระบวนการขึ้นรูป เช่น การอัดขึ้นรูป การเจาะ การกด และการวาด เครื่องที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่อง CNC press, เครื่องดัด CNC, เครื่องดัดท่อ CNC, เครื่องปั่นด้าย CNC เป็นต้น

⑶ การประมวลผลพิเศษส่วนใหญ่ประกอบด้วย CNC wire EDM, เครื่องขึ้นรูป CNC EDM, เครื่องตัดไฟ CNC, เครื่องประมวลผลเลเซอร์ CNC ฯลฯ

⑷ ผลิตภัณฑ์การวัดและเขียนแบบส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องวัดสามพิกัด เครื่องตั้งเครื่องมือ CNC เครื่องพล็อตเตอร์ CNC ฯลฯ