Існує багато різновидів і специфікацій верстатів з ЧПК, і методи класифікації також різні. Загалом їх можна класифікувати за наступними чотирма принципами на основі функції та структури.
1. Класифікація за керуючою траєкторією руху верстата
⑴ Точкове керування верстатом з ЧПУ вимагає лише точного позиціонування рухомих частин верстата від однієї точки до іншої. Вимоги до траєкторії руху між точками несуворі. Під час руху обробка не виконується, а рух між осями координат не пов’язаний. Щоб досягти швидкого та точного позиціонування, рух зміщення між двома точками зазвичай спочатку рухається швидко, а потім повільно наближається до точки позиціонування, щоб забезпечити точність позиціонування. Як показано на малюнку нижче, це траєкторія руху точки керування.
Верстати з функціями керування точкою в основному включають свердлильні верстати з ЧПК, фрезерні верстати з ЧПК, штампові машини з ЧПК тощо. З розвитком технології ЧПК і зниженням цін на системи ЧПК системи ЧПК, які використовуються виключно для керування точкою, зустрічаються рідко.
⑵ Верстати з ЧПК з лінійним керуванням Верстати з ЧПК з лінійним керуванням також називають верстатами з ЧПК з паралельним керуванням. Їх характеристика полягає в тому, що на додаток до точного позиціонування між контрольними точками, вони також контролюють швидкість руху та маршрут (траєкторію) між двома пов’язаними точками. Але маршрут їх руху проходить лише паралельно осі координат верстата; тобто одночасно керується лише одна координатна вісь (тобто в системі ЧПК немає потреби у функції обчислення інтерполяції). Під час процесу переміщення інструмент може різати з заданою швидкістю подачі і, як правило, може обробляти лише прямокутні та ступінчасті деталі. Верстати з функціями лінійного керування в основному включають відносно прості токарні верстати з ЧПК, фрезерні верстати з ЧПК, шліфувальні верстати з ЧПК тощо. Система ЧПК цього верстата також називається системою ЧПК лінійного керування. Так само рідко зустрічаються верстати з ЧПК, які використовуються виключно для лінійного керування.
⑶ Верстати з ЧПУ контурного керування
Верстати з ЧПК контурного керування також називають верстатами з ЧПК безперервного керування. Їх контрольні характеристики полягають у тому, що вони можуть одночасно керувати переміщенням і швидкістю двох або більше координат руху. Щоб відповідати вимогам, щоб відносна траєкторія руху інструменту вздовж контуру заготовки відповідала контуру обробки заготовки, контроль переміщення та контроль швидкості кожного координатного руху повинні бути точно скоординовані відповідно до встановленого пропорційного співвідношення. Тому в цьому типі керування пристрій ЧПК повинен мати функцію інтерполяції. Так звана інтерполяція полягає в описі форми прямої лінії або дуги за допомогою математичної обробки оператора інтерполяції в системі ЧПК відповідно до основних даних, введених програмою (таких як координати кінцевої точки прямої лінії, кінцева точка координати дуги та координати центру або радіус). Тобто під час розрахунку імпульси розподіляються на кожен контролер координатної осі відповідно до результатів розрахунку, щоб контролювати зміщення зв’язку кожної координатної осі, щоб узгоджуватися з необхідним контуром. Під час руху інструмент безперервно розрізає поверхню заготовки, і можна обробляти різні прямі лінії, дуги та криві. Контурне керування траєкторією обробки. Цей тип верстатів в основному включаєТокарні верстати з ЧПУ, фрезерні верстати з ЧПК, верстати для різання дроту з ЧПК, обробні центри тощо, а відповідний пристрій з ЧПК називається керуванням контуром. Відповідно до різної кількості координатних осей, якими вона керує, систему ЧПК можна розділити на такі форми:
① Двоосьове з’єднання: в основному використовується на токарних верстатах з ЧПК для обробки обертових поверхонь абоФрезерування з ЧПУмашини для обробки вигнутих циліндрів.
② Двоосьовий напівзв’язок: в основному використовується для керування верстатами з більш ніж трьома осями, у яких дві осі можуть бути з’єднані, а іншу вісь можна періодично подавати.
③ Тривісне з’єднання: зазвичай поділяється на дві категорії, одна – це з’єднання трьох лінійних координатних осей X/Y/Z, яке частіше використовується у фрезерних верстатах з ЧПК, обробних центрах тощо. Інша полягає в тому, що на додаток до одночасного керуючи двома лінійними координатами в X/Y/Z, він також одночасно керує обертовою віссю координат, що обертається навколо однієї з лінійних координат сокири. Наприклад, у токарному обробному центрі, окрім з’єднання поздовжньої (вісь Z) і поперечної (вісь X) осей лінійних координат, він також потребує одночасного керування з’єднанням шпинделя (вісь C), що обертається навколо осі Z.
④ Чотирьохосьове з’єднання: Одночасне керування з’єднанням трьох лінійних координатних осей X/Y/Z і обертової координатної осі.
⑤ П’ятиосьове з’єднання: на додаток до одночасного керування з’єднанням трьох лінійних координатних осей X/Y/Z. Він також одночасно керує двома координатними осями, A, B і C, які обертаються навколо цих лінійних координатних осей, формуючи одночасний контроль п’ятиосьового з’єднання. У цей час інструмент можна встановити в будь-якому напрямку в просторі. Наприклад, інструмент контролюється таким чином, щоб обертатися навколо осі x та осі y одночасно, щоб інструмент завжди зберігав нормальний напрямок із контурною поверхнею, що обробляється в точці різання, щоб забезпечити гладкість оброблена поверхня покращує точність обробки та ефективність обробки та зменшує шорсткість обробленої поверхні.
2. Класифікація за способом слідкуючого керування
⑴ Сервопривод подачі верстатів з ЧПУ з відкритим циклом керування є розімкненим; тобто немає пристрою зворотного зв'язку виявлення. Як правило, його двигуном є кроковий двигун. Основна особливість крокового двигуна полягає в тому, що двигун повертається на крок кожного разу, коли схема керування змінює сигнал командного імпульсу, а сам двигун має здатність до самоблокування. Вихідний сигнал команди подачі системою ЧПК керує ланцюгом приводу через розподільник імпульсів. Він контролює переміщення координат, змінюючи кількість імпульсів, керує швидкістю зміщення, змінюючи частоту імпульсів, і керує напрямком зміщення, змінюючи порядок розподілу імпульсів. Тому найбільшими перевагами цього методу управління є зручне керування, проста конструкція та низька ціна. Потік командного сигналу, виданий системою ЧПК, є односпрямованим, тому немає проблем зі стабільністю системи керування. Однак, оскільки помилка механічної трансмісії не виправляється зворотним зв'язком, точність переміщення невисока. Усі ранні верстати з ЧПК використовували цей метод керування, але відсоток відмов був відносно високим. В даний час, завдяки вдосконаленню схеми приводу, він все ще широко використовується. Особливо в моїй країні загальні економічні системи ЧПУ та перетворення старого обладнання з ЧПК здебільшого використовують цей метод керування. Крім того, цей спосіб управління може бути налаштований за допомогою однокристального мікрокомп'ютера або одноплатного комп'ютера як пристрою ЧПУ, що знижує ціну всієї системи.
⑵ Верстати із замкнутим циклом керування. Сервопривод подачі цього типу верстатів із ЧПК працює в режимі керування із зворотним зв’язком. Його приводний двигун може використовувати серводвигуни постійного або змінного струму, і його потрібно налаштувати зі зворотним зв’язком за положенням і швидкістю. Фактичне зміщення рухомих частин виявляється в будь-який час під час обробки та вчасно передається на компаратор у системі ЧПК. Він порівнюється з командним сигналом, отриманим за допомогою операції інтерполяції, і різниця використовується як керуючий сигнал сервоприводу, який керує компонентом переміщення для усунення помилки переміщення. Відповідно до місця встановлення елемента виявлення зворотного зв’язку положення та використовуваного пристрою зворотного зв’язку, він поділяється на два режими керування: повністю замкнутий контур і напівзамкнутий контур.
① Повне керування замкнутим контуром Як показано на малюнку, його пристрій зворотного зв’язку за положенням використовує елемент визначення лінійного зміщення (зараз зазвичай лінійку з решіткою), встановлений на сідлі верстата, тобто безпосередньо визначає лінійне зміщення верстата. координати. Помилка передачі у всьому ланцюзі механічної передачі від двигуна до сідла верстата може бути усунена за допомогою зворотного зв'язку, отримуючи таким чином високу статичну точність позиціонування верстата. Однак, оскільки характеристики тертя, жорсткість і зазор багатьох ланок механічної трансмісії в усьому контурі керування є нелінійними, час динамічного відгуку всього ланцюга механічної трансмісії дуже великий порівняно з часом відгуку електричної системи. Це створює великі труднощі для корекції стійкості всієї замкнутої системи, а конструкція та налаштування системи також досить складні. Таким чином, цей метод повного замкнутого циклу керування в основному використовується для координатних верстатів з ЧПКЧПУ точністьшліфувальні машини з високими вимогами до точності.
② Керування напівзамкнутим контуром Як показано на малюнку, його зворотний зв’язок за положенням використовує елемент визначення кута (наразі переважно кодери тощо), який безпосередньо встановлено на серводвигуні або на кінці ходового гвинта. Оскільки більшість ланок механічної передачі не включені в замкнутий контур системи, це покликано отримати більш стабільну характеристику керування. Механічні помилки передачі, такі як ходові гвинти, неможливо виправити в будь-який час за допомогою зворотного зв’язку, але можна використати методи компенсації постійної програмної системи для належного підвищення їх точності. В даний час більшість верстатів з ЧПК використовують методи управління з напівзамкнутим контуром
⑶ Верстати з ЧПК з гібридним керуванням вибірково зосереджують характеристики вищевказаних методів керування для формування гібридної схеми керування. Як згадувалося вище, оскільки метод керування з відкритим контуром має добру стабільність, низьку вартість, низьку точність, а повна стабільність із замкнутим контуром є поганою, щоб компенсувати один одного та відповідати вимогам керування певними верстатами, гібридний слід прийняти метод контролю. Два найбільш часто використовуваних методу: компенсація за відкритим контуром і тип компенсації за напівзамкненим контуром
3. Класифікація за функціональним рівнем системи ЧПУ
Відповідно до функціонального рівня системи ЧПК система ЧПК зазвичай поділяється на три категорії: низький, середній і високий. Цей метод класифікації частіше використовується в моїй країні. Межі трьох рівнів низького, середнього та високого є відносними, і стандарти класифікації будуть різними в різні періоди. Судячи з сучасного рівня розвитку, різні типи систем ЧПК за деякими функціями і показниками можна розділити на три категорії: низький, середній і високий. Серед них середнього та високого класу зазвичай називають повнофункціональним ЧПК або стандартним ЧПК.
⑴ Різання металу відноситься до верстатів з ЧПК, які використовують різні процеси різання, такі як токарна обробка, фрезерування, удар, розгортання, свердління, шліфування та стругання. Його можна розділити на наступні дві категорії.
① Звичайні верстати з ЧПК, такі як токарні верстати з ЧПК, фрезерні верстати з ЧПК, шліфувальні верстати з ЧПК тощо.
② Головною особливістю обробного центру є бібліотека інструментів із механізмом автоматичної зміни інструменту; заготовка затискається один раз. Після затискання різні інструменти автоматично замінюються, а різні процеси, такі як фрезерування (токарна обробка), розгортання, свердління та нарізування різьблення, безперервно виконуються на одному верстаті на кожній поверхні обробки заготовки, наприклад (будівельні/фрезерні) обробні центри , токарні центри, свердлильні центри та ін.
⑵ Формування металу – це верстати з ЧПК, які використовують такі процеси формування, як екструзія, штампування, пресування та витягування. Зазвичай використовуються преси з ЧПК, згинальні машини з ЧПК, трубогиби з ЧПУ, прядильні машини з ЧПК тощо.
⑶ Спеціальна обробка в основному включає верстати для дротяної електроерозії з ЧПУ, електроерозійні машини з ЧПУ, верстати для полум’яного різання з ЧПУ, машини для лазерної обробки з ЧПУ тощо.
⑷ Продукти для вимірювання та креслення в основному включають трикоординатні вимірювальні машини, верстати для налаштування інструментів з ЧПУ, плоттери з ЧПК тощо.
Час публікації: 05 грудня 2024 р