Máy công cụ CNC có nhiều loại và thông số kỹ thuật khác nhau, phương pháp phân loại cũng khác nhau. Nói chung, chúng có thể được phân loại theo bốn nguyên tắc sau dựa trên chức năng và cấu trúc.
1. Phân loại theo quỹ đạo điều khiển chuyển động của máy công cụ
⑴ Điều khiển điểm máy công cụ CNC điều khiển bằng điểm chỉ yêu cầu định vị chính xác các bộ phận chuyển động của máy công cụ từ điểm này đến điểm khác. Các yêu cầu về quỹ đạo chuyển động giữa các điểm không nghiêm ngặt. Không có quá trình xử lý nào được thực hiện trong quá trình chuyển động và chuyển động giữa các trục tọa độ không liên quan. Để đạt được vị trí nhanh và chính xác, chuyển động dịch chuyển giữa hai điểm thường di chuyển nhanh trước tiên, sau đó tiếp cận điểm định vị từ từ để đảm bảo độ chính xác định vị. Như thể hiện trong hình bên dưới, đó là quỹ đạo chuyển động của điều khiển điểm.
Máy công cụ có chức năng điều khiển điểm chủ yếu bao gồm máy khoan CNC, máy phay CNC, máy đột dập CNC, v.v. Với sự phát triển của công nghệ CNC và giá thành hệ thống CNC giảm, các hệ thống CNC chỉ dùng để điều khiển điểm rất hiếm.
⑵ Máy công cụ CNC điều khiển tuyến tính Máy công cụ CNC điều khiển tuyến tính còn được gọi là máy công cụ CNC điều khiển song song. Đặc điểm của chúng là ngoài việc định vị chính xác giữa các điểm kiểm soát, chúng còn kiểm soát tốc độ di chuyển và lộ trình (quỹ đạo) giữa hai điểm liên quan. Tuy nhiên, đường chuyển động của chúng chỉ song song với trục tọa độ máy công cụ; tức là chỉ có một trục tọa độ được điều khiển cùng lúc (tức là không cần đến chức năng tính toán nội suy trong hệ thống CNC). Trong quá trình dịch chuyển, dụng cụ có thể cắt ở tốc độ tiến dao xác định và thường chỉ có thể xử lý các bộ phận hình chữ nhật và hình bậc thang. Các máy công cụ có chức năng điều khiển tuyến tính chủ yếu bao gồm máy tiện CNC tương đối đơn giản, máy phay CNC, máy mài CNC, v.v. Hệ thống CNC của máy công cụ này còn được gọi là hệ thống CNC điều khiển tuyến tính. Tương tự, máy công cụ CNC chỉ được sử dụng để điều khiển tuyến tính là rất hiếm.
⑶ Máy công cụ CNC điều khiển đường viền
Máy công cụ CNC điều khiển đường viền còn được gọi là máy công cụ CNC điều khiển liên tục. Đặc điểm điều khiển của chúng là có thể điều khiển đồng thời chuyển vị và tốc độ của hai hoặc nhiều tọa độ chuyển động. Để đáp ứng yêu cầu quỹ đạo chuyển động tương đối của dụng cụ dọc theo đường viền phôi đáp ứng đường viền xử lý phôi, việc điều khiển dịch chuyển và điều khiển tốc độ của từng chuyển động tọa độ phải được phối hợp chính xác theo mối quan hệ tỷ lệ quy định. Vì vậy, trong loại điều khiển này, thiết bị CNC bắt buộc phải có chức năng nội suy. Cái gọi là nội suy là mô tả hình dạng của đường thẳng hoặc cung thông qua quá trình xử lý toán học của toán tử nội suy trong hệ thống CNC theo dữ liệu cơ bản do chương trình nhập vào (chẳng hạn như tọa độ điểm cuối của đường thẳng, điểm cuối tọa độ của cung và tọa độ tâm hoặc bán kính). Tức là trong khi tính toán, các xung được phân bổ đến từng bộ điều khiển trục tọa độ theo kết quả tính toán để điều khiển chuyển vị liên kết của từng trục tọa độ sao cho phù hợp với đường viền yêu cầu. Trong quá trình di chuyển, dụng cụ này liên tục cắt bề mặt phôi và có thể xử lý các đường thẳng, cung và đường cong khác nhau. Quỹ đạo gia công điều khiển đường viền. Loại máy công cụ này chủ yếu bao gồmmáy tiện CNC, Máy phay CNC, máy cắt dây CNC, trung tâm gia công, v.v. và thiết bị CNC tương ứng của nó được gọi là điều khiển đường viền. Theo số lượng trục tọa độ liên kết khác nhau mà nó điều khiển, hệ thống CNC có thể được chia thành các dạng sau:
① Liên kết hai trục: chủ yếu được sử dụng cho máy tiện CNC để xử lý các bề mặt quay hoặcphay CNCmáy gia công hình trụ cong.
② Bán liên kết hai trục: chủ yếu được sử dụng để điều khiển các máy công cụ có nhiều hơn ba trục, trong đó hai trục có thể được liên kết và trục còn lại có thể được nạp định kỳ.
③ Liên kết ba trục: Thường được chia thành hai loại, một là liên kết của ba trục tọa độ tuyến tính X/Y/Z, được sử dụng phổ biến hơn trong các máy phay CNC, trung tâm gia công, v.v. Loại còn lại là ngoài việc đồng thời điều khiển hai tọa độ tuyến tính trong X/Y/Z, đồng thời điều khiển trục tọa độ quay quay quanh một trong các trục tọa độ tuyến tính. Ví dụ, trong một trung tâm gia công tiện, ngoài sự liên kết của trục tọa độ tuyến tính dọc (trục Z) và trục tọa độ ngang (trục X), nó còn cần điều khiển đồng thời sự liên kết quay của trục chính (trục C). quanh trục Z.
④ Liên kết bốn trục: Điều khiển đồng thời liên kết của ba trục tọa độ tuyến tính X/Y/Z và một trục tọa độ quay.
⑤ Liên kết năm trục: Ngoài việc điều khiển đồng thời liên kết của ba trục tọa độ tuyến tính X/Y/Z. Nó cũng đồng thời điều khiển hai trục tọa độ A, B và C xoay quanh các trục tọa độ tuyến tính này, tạo thành điều khiển đồng thời liên kết năm trục. Tại thời điểm này, công cụ có thể được đặt theo bất kỳ hướng nào trong không gian. Ví dụ, dao được điều khiển để xoay quanh trục x và trục y cùng lúc để dao luôn duy trì hướng bình thường với bề mặt đường viền được xử lý tại điểm cắt của nó để đảm bảo độ mịn của chi tiết. bề mặt được xử lý cải thiện độ chính xác xử lý và hiệu quả xử lý và giảm độ nhám của bề mặt được xử lý.
2. Phân loại theo phương pháp điều khiển servo
⑴ Bộ truyền động servo cấp liệu của máy công cụ CNC điều khiển vòng hở là vòng lặp mở; nghĩa là không có thiết bị phản hồi phát hiện. Nói chung, động cơ dẫn động của nó là động cơ bước. Đặc điểm chính của động cơ bước là động cơ quay một góc bước mỗi khi mạch điều khiển thay đổi tín hiệu xung lệnh và bản thân động cơ có khả năng tự khóa. Đầu ra tín hiệu lệnh nạp của hệ thống CNC điều khiển mạch truyền động thông qua bộ phân phối xung. Nó điều khiển sự dịch chuyển tọa độ bằng cách thay đổi số lượng xung, điều khiển tốc độ dịch chuyển bằng cách thay đổi tần số của xung và điều khiển hướng dịch chuyển bằng cách thay đổi thứ tự phân bố của các xung. Vì vậy, ưu điểm lớn nhất của phương pháp điều khiển này là điều khiển thuận tiện, cấu trúc đơn giản và giá thành thấp. Luồng tín hiệu lệnh do hệ thống CNC phát ra là một chiều nên không có vấn đề về độ ổn định cho hệ thống điều khiển. Tuy nhiên, do lỗi của bộ truyền cơ khí không được khắc phục bằng phản hồi nên độ chính xác dịch chuyển không cao. Các máy công cụ CNC đời đầu đều áp dụng phương pháp điều khiển này nhưng tỷ lệ thất bại tương đối cao. Hiện nay do mạch truyền động được cải tiến nên nó vẫn được sử dụng rộng rãi. Đặc biệt ở nước tôi, các hệ thống CNC kinh tế nói chung và chuyển đổi CNC của thiết bị cũ hầu hết đều áp dụng phương pháp điều khiển này. Ngoài ra, phương pháp điều khiển này có thể được cấu hình bằng máy vi tính đơn chip hoặc máy tính bảng đơn làm thiết bị CNC, giúp giảm giá thành của toàn bộ hệ thống.
⑵ Máy công cụ điều khiển vòng kín Bộ truyền động servo cấp liệu của loại máy công cụ CNC này hoạt động ở chế độ điều khiển phản hồi vòng kín. Động cơ truyền động của nó có thể sử dụng động cơ servo DC hoặc AC và cần được cấu hình với phản hồi vị trí và phản hồi tốc độ. Sự dịch chuyển thực tế của các bộ phận chuyển động được phát hiện bất cứ lúc nào trong quá trình xử lý và nó được đưa trở lại bộ so sánh trong hệ thống CNC kịp thời. Nó được so sánh với tín hiệu lệnh thu được từ hoạt động nội suy và sự khác biệt được sử dụng làm tín hiệu điều khiển của bộ truyền động servo, điều khiển thành phần dịch chuyển để loại bỏ lỗi dịch chuyển. Theo vị trí lắp đặt của phần tử phát hiện phản hồi vị trí và thiết bị phản hồi được sử dụng, nó được chia thành hai chế độ điều khiển: vòng kín hoàn toàn và vòng nửa kín.
① Điều khiển vòng kín hoàn toàn Như trong hình, thiết bị phản hồi vị trí của nó sử dụng phần tử phát hiện dịch chuyển tuyến tính (hiện nay thường là thước đo cách tử) được lắp đặt trên yên của máy công cụ, nghĩa là phát hiện trực tiếp chuyển vị tuyến tính của máy công cụ tọa độ. Lỗi truyền động trong toàn bộ chuỗi truyền động cơ học từ động cơ đến yên máy công cụ có thể được loại bỏ thông qua phản hồi, nhờ đó đạt được độ chính xác định vị tĩnh cao của máy công cụ. Tuy nhiên, do đặc tính ma sát, độ cứng và khe hở của nhiều mắt xích truyền động cơ học trong toàn bộ vòng điều khiển là phi tuyến tính nên thời gian đáp ứng động của toàn bộ chuỗi truyền động cơ học là rất lớn so với thời gian đáp ứng điện. Điều này gây khó khăn lớn cho việc hiệu chỉnh ổn định của toàn bộ hệ thống vòng kín và việc thiết kế, điều chỉnh hệ thống cũng khá phức tạp. Vì vậy, phương pháp điều khiển vòng kín hoàn toàn này chủ yếu được sử dụng cho các máy tọa độ CNC vàĐộ chính xác CNCmáy mài có yêu cầu độ chính xác cao.
② Điều khiển nửa kín Như minh họa trong hình, phản hồi vị trí của nó sử dụng phần tử phát hiện góc (hiện tại chủ yếu là bộ mã hóa, v.v.), được lắp trực tiếp trên mô tơ servo hoặc ở đầu vít me. Vì hầu hết các liên kết truyền động cơ học không được đưa vào vòng kín của hệ thống nên nó được gọi là để có được đặc tính điều khiển ổn định hơn. Các lỗi truyền động cơ học như vít me không thể được sửa bất cứ lúc nào thông qua phản hồi, nhưng các phương pháp bù không đổi phần mềm có thể được sử dụng để cải thiện độ chính xác của chúng một cách thích hợp. Hiện nay, hầu hết các máy công cụ CNC đều sử dụng phương pháp điều khiển vòng bán kín.
⑶ Máy công cụ CNC điều khiển kết hợp tập trung có chọn lọc các đặc điểm của các phương pháp điều khiển trên để tạo thành sơ đồ điều khiển kết hợp. Như đã đề cập ở trên, do phương pháp điều khiển vòng hở có độ ổn định tốt, chi phí thấp, độ chính xác kém và độ ổn định toàn vòng kín kém nên để bù đắp cho nhau và đáp ứng yêu cầu điều khiển của một số máy công cụ nhất định, một phương pháp lai phương pháp kiểm soát nên được áp dụng. Hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là loại bù vòng hở và loại bù nửa kín
3. Phân loại theo cấp độ chức năng của hệ thống CNC
Theo cấp độ chức năng của hệ thống CNC, hệ thống CNC thường được chia thành ba loại: thấp, trung bình và cao. Phương pháp phân loại này được sử dụng phổ biến hơn ở nước tôi. Ranh giới của ba cấp độ thấp, trung bình và cao chỉ mang tính tương đối và tiêu chuẩn phân loại sẽ khác nhau ở các thời kỳ khác nhau. Đánh giá theo trình độ phát triển hiện nay, các loại hệ thống CNC khác nhau có thể được chia thành ba loại: thấp, trung bình và cao, theo một số chức năng và chỉ số. Trong số đó, loại trung và cao cấp thường được gọi là CNC đầy đủ chức năng hoặc CNC tiêu chuẩn.
⑴ Cắt kim loại là nói đến các máy công cụ CNC sử dụng nhiều quy trình cắt khác nhau như tiện, phay, va đập, doa, khoan, mài và bào. Nó có thể được chia thành hai loại sau đây.
① Máy công cụ CNC thông thường, như máy tiện CNC, máy phay CNC, máy mài CNC, v.v.
② Tính năng chính của trung tâm gia công là thư viện dao với cơ chế thay dao tự động; phôi được kẹp một lần. Sau khi kẹp, nhiều công cụ khác nhau sẽ tự động được thay thế và các quy trình khác nhau như phay (tiện), doa, khoan và taro được thực hiện liên tục trên cùng một máy công cụ trên mỗi bề mặt gia công của phôi, chẳng hạn như trung tâm gia công (xây dựng/phay) , trung tâm tiện, trung tâm khoan, v.v.
⑵ Tạo hình kim loại là nói đến các máy công cụ CNC sử dụng các quá trình tạo hình như ép đùn, đục lỗ, ép và kéo. Những loại thường được sử dụng bao gồm máy ép CNC, máy uốn CNC, máy uốn ống CNC, máy kéo sợi CNC, v.v.
⑶ Gia công đặc biệt chủ yếu bao gồm EDM dây CNC, máy tạo hình CNC EDM, máy cắt ngọn lửa CNC, máy gia công laser CNC, v.v.
⑷ Các sản phẩm đo lường và vẽ chủ yếu bao gồm máy đo ba tọa độ, máy thiết lập công cụ CNC, máy vẽ CNC, v.v.
Thời gian đăng: Dec-05-2024