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數控機床的分類
2011/4/5

一、按加工方式和工藝用途分類
普通數控機床
加工中心普通數控機床一般指在加工工藝過程中的一個工序上實現數字控制的自動化機床,如數控銑床、數控車床、數控鉆床、數控磨床與數控齒輪加工機床等。普通數控機床在自動化程度上還不夠完善,刀具的更換與零件的裝夾仍需人工來完成。加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床,它將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床的功能組合在一起,零件在一次裝夾后,可以將其大部分加工面進行銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序加工。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差,所以它適用于產品更換頻繁、零件形狀復雜、精度要求高、生產批量不大而生產周期短的產品。
二、按運動方式分類
點位控制數控機床
點位直線控制數控機床
輪廓控制數控機床如圖1所示,點位控制是指數控系統只控制刀具或工作臺從一點移至另一點的準確定位,然后進行定點加工,而點與點之間的路徑不需控制。采用這類控制的有數控鉆床、數控鏜床和數控坐標鏜床等。

圖1 點位控制加工示意圖
圖2 點位直線控制加工示意圖
如圖2所示,點位直線控制是指數控系統除控制直線軌跡的起點和終點的準確定位外,還要控制在這兩點之間以指定的進給速度進行直線切削。采用這類控制的有數控銑床、數控車床和數控磨床等。

圖3 輪廓控制加工示意圖
亦稱連續軌跡控制,如圖3所示,能夠連續控制兩個或兩個以上坐標方向的聯合運動。為了使刀具按規定的軌跡加工工件的曲線輪廓,數控裝置具有插補運算的功能,使刀具的運動軌跡以最小的誤差逼近規定的輪廓曲線,并協調各坐標方向的運動速度,以便在切削過程中始終保持規定的進給速度。采用這類控制的有數控銑床、數控車床、數控磨床和加工中心等。
三、按控制方式分類
開環控制系統
半閉環控制系統
閉環控制系統開環控制系統是指不帶反饋裝置的控制系統,由步進電機驅動線路和步進電機組成,如圖4所示。數控裝置經過控制運算發出脈沖信號,每一脈沖信號使步進電機轉動一定的角度,通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定的距離。

圖4 開環控制
這種伺服機構比較簡單,工作穩定,容易掌握使用,但精度和速度的提高受到限制。如圖5所示,半閉環控制系統是在開環控制系統的伺服機構中裝有角位移檢測裝置,通過檢測伺服機構的滾珠絲杠轉角間接檢測移動部件的位移,然后反饋到數控裝置的比較器中,與輸入原指令位移值進行比較,用比較后的差值進行控制,使移動部件補充位移,直到差值消除為止的控制系統。

圖5 半閉環控制
這種伺服機構所能達到的精度、速度和動態特性優于開環伺服機構,為大多數中小型數控機床所采用。如圖6所示,閉環控制系統是在機床移動部件位置上直接裝有直線位置檢測裝置,將檢測到的實際位移反饋到數控裝置的比較器中,與輸入的原指令位移值進行比較,用比較后的差值控制移動部件作補充位移,直到差值消除時才停止移動,達到精確定位的控制系統。

圖6 閉環控制
閉環控制系統的定位精度高于半閉環控制,但結構比較復雜,調試維修的難度較大,常用于高精度和大型數控機床。
四、按聯動軸數分類
數控系統控制幾個坐標軸按需要的函數關系同時協調運動,稱為坐標聯動,按照聯動軸數可以分為:
兩軸聯動
兩軸半聯動
三軸聯動
多坐標聯動
數控機床能同時控制兩個坐標軸聯動,適于數控車床加工旋轉曲面或數控銑床銑削平面輪廓。在兩軸的基礎上增加了Z軸的移動,當機床坐標系的X、Y軸固定時,Z軸可以作周期性進給。兩軸半聯動加工可以實現分層加工。數控機床能同時控制三個坐標軸的聯動,用于一般曲面的加工,一般的型腔模具均可以用三軸加工完成。數控機床能同時控制四個以上坐標軸的聯動。多坐標數控機床的結構復雜,精度要求高、程序編制復雜,適于加工形狀復雜的零件,如葉輪葉片類零件。 通常三軸機床可以實現二軸、二軸半、三軸加工;五軸機床也可以只用到三軸聯動加工,而其他兩軸不聯動。

 
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