数控编程技术(第2版)
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1.3 数控机床的分类

数控机床的种类有很多,为了便于了解和研究,可以从不同的角度对其进行分类。

1.3.1 按工艺用途分类

1.普通数控机床

数控车床、铣床、钻床、镗床、磨床等。其工艺性能与通用机床相似,但能自动加工形状复杂的零件。

2.加工中心机床

在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置,能连续进行车、铣、镗、钻、铰及攻丝等多工序加工。

3.多坐标数控机床

有些复杂形状零件需要三个坐标以上的合成运动才能加工。常用的有双刀塔双主轴数控车床、多轴加工中心。

4.数控特种加工机床

数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床。

1.3.2 按控制运动方式分类

1.点位控制系统

点位控制系统如图1-2 所示,只控制刀具从一点到另一点的位置,而不控制移动轨迹,在移动过程中刀具不进行切削加工,如数控钻床、数控冲床、数控点焊机。

2.直线控制系统

直线控制系统如图1-3 所示,能够控制刀具或机床工作台以给定的速度,沿平行于某一坐标轴方向,由一个位置到另一个位置精确移动,并且在移动过程中进行直线切削加工,如简易数控车床、数控镗铣床。

3.轮廓控制系统

轮廓控制系统如图1-4 所示,能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行连续控制,并能对机床移动部件的位移和速度进行严格的控制,即能够控制加工的轨迹,加工出要求的轮廓。

图1-2 点位控制系统

图1-3 直线控制系统

图1-4 轮廓控制系统

轮廓控制数控机床又可分为:①两轴联动;②两轴半联动(二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制,其中两根轴可以联动,而另外一根轴可以做周期性进给),如图1-5 所示为两轴半联动的曲面加工;③三轴联动,如图1-6 所示为三轴联动的曲面加工;④四轴联动;⑤五轴联动。

图1-5 两轴半联动

图1-6 三轴联动

1.3.3 按伺服系统分类

1.开环控制

开环控制不带位置检测装置,数控装置根据控制介质上的指令信号,经控制运算发出指令脉冲,使伺服驱动元件转过一定的角度,并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副,使执行机构(如工作台)移动或转动,开环控制系统如图1-7 所示。

图1-7 开环控制系统

开环控制的特点是没有反馈信号,对执行机构的动作情况不进行检查,指令流向为单向,控制精度较低。

2.闭环控制

闭环控制将位置检测装置安装于机床运动部件上,加工过程中反馈测量到的实际位置值。另外,通过与伺服电动机刚性连接的测速元件,随时实测驱动电动机的转速,得到速度反馈信号,并与速度指令信号相比较,根据比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正,直至实现移动部件工作台的最终精确定位,闭环控制系统如图1-8 所示。

图1-8 闭环控制系统

3.半闭环控制

半闭环控制将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部,间接地测量移动部件(工作台)的实际位置或位移,半闭环控制系统如图1-9 所示。

图1-9 半闭环控制系统