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數(shù)控機(jī)床的幾大分類(lèi)
一、按機(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類(lèi)
⑴ 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床
點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工，各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)是不相關(guān)的。為了實(shí)現(xiàn)既快又的定位，兩點(diǎn)間位移的移動(dòng)一般先快速移動(dòng)，然后慢速趨近定位點(diǎn)，以保證定位精度，如下圖 所示，為點(diǎn)位控制的運(yùn)動(dòng)軌跡。
具有點(diǎn)位控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控沖床等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格的降低，單純用于點(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見(jiàn)。
⑵ 直線控制數(shù)控機(jī)床
直線控制數(shù)控機(jī)床也稱為平行控制數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線（軌跡），但其運(yùn)動(dòng)路線只是與機(jī)床坐標(biāo)軸平行移動(dòng)，也就是說(shuō)同時(shí)控制的坐標(biāo)軸只有一個(gè)（即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補(bǔ)運(yùn)算功能），在移位的過(guò)程中刀具能以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削，一般只能加工矩形、臺(tái)階形零件。
其有直線控制功能的機(jī)床主要有比較簡(jiǎn)單的數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣，單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床也不多見(jiàn)。
⑶ 輪廓控制數(shù)控機(jī)床
輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，其控制特點(diǎn)是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度同時(shí)進(jìn)行控制。
為了滿足刀具沿工件輪廓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系地協(xié)調(diào)起來(lái)。
因此在這類(lèi)控制方式中，就要求數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算功能．所謂插補(bǔ)就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑），通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補(bǔ)運(yùn)算器的數(shù)學(xué)處理，把直線或圓弧的形狀描述出來(lái)，也就是一邊計(jì)算，一邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)軸控制器分配脈沖，從而控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)位移量與要求的輪廓相符合在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中刀具對(duì)工件表面進(jìn)行連續(xù)切削，可以進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線的加工．輪廓控制的加工軌跡。
這類(lèi)機(jī)床主要有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)冰、加工中心等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)它所控制的聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)不同，又可以分為下面幾種形式
① 二軸聯(lián)動(dòng)：主要用于數(shù)控車(chē)床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。
② 二軸半聯(lián)動(dòng)：主要用于三軸以上機(jī)床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動(dòng)，而另外一根軸可以作周期勝進(jìn)給。
③ 三軸聯(lián)動(dòng)：一般分為兩類(lèi)，一類(lèi)就是 X /Y/Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等．另一類(lèi)是除了同時(shí)控制 X /Y/Z 中兩個(gè)直線坐標(biāo)外，還同時(shí)控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。
如車(chē)削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還需同時(shí)控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動(dòng)。
④ 四軸聯(lián)動(dòng)：同時(shí)控制 X /Y/Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。
⑤ 五軸聯(lián)動(dòng)：除同時(shí)控制 X /Y/Z 三個(gè)育線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外．還同時(shí)控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A 、 B 、 C 坐標(biāo)軸中的兩個(gè)坐標(biāo)軸，形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)這時(shí)刀具可以被定在空間的任意方向．
比如控制刀具同時(shí)繞 x 軸和 Y 軸兩個(gè)方向擺動(dòng)，使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度。
二、 按伺服控制的方式分類(lèi)
⑴ 開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
這類(lèi)機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是開(kāi)環(huán)的，即沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，一般它的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，并且電動(dòng)機(jī)本身就有自鎖能力．
數(shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號(hào)通過(guò)脈沖分配器來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電路，它以變換脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制坐標(biāo)位移量，以變換脈沖的頻率來(lái)控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來(lái)控制位移的方向。
因此這種控制方式的大特點(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜．?dāng)?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)流是單向的，所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，但由于機(jī)械傳動(dòng)的誤差不經(jīng)過(guò)反饋校正，故位移精度不高。
早期的數(shù)控機(jī)床均采用這種控制方式，只是故障率比較高，目前由于驅(qū)動(dòng)電路的改進(jìn)，使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國(guó)，一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和舊設(shè)備的數(shù)控改造多采用這種控制方式。另外，這種控制方式可以配置單片機(jī)或單板機(jī)作為數(shù)控裝置，使得整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格降低。
⑵ 閉環(huán)控制機(jī)床
這類(lèi)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可采用直流或交流兩種伺服電機(jī)，并需要配置位置反饋和速度反饋，在加工中隨時(shí)檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量，并及時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補(bǔ)運(yùn)算所得到的指令信號(hào)進(jìn)行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)，進(jìn)而帶動(dòng)位移部件以消除位移誤差
按位置反饋檢測(cè)元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同，它又分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種控制方式。
① 全閉環(huán)控制
其位置反饋裝置采用直線位移檢測(cè)元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機(jī)床的床鞍部位，即直接檢測(cè)機(jī)床坐標(biāo)的直線位移量，通過(guò)反饋可以消除從電動(dòng)機(jī)到機(jī)床床鞍的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差，從而得到很高的機(jī)床靜態(tài)定位精度。
但是，由于在整個(gè)控制環(huán)內(nèi)，許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與電氣響應(yīng)時(shí)間相比又非常大．這為整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正帶來(lái)很大困難，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整也都相當(dāng)復(fù)雜因此，這種全閉環(huán)控制方式主要用于精度要求很高的數(shù)控坐標(biāo)幢床、數(shù)控精密磨床等。
② 半閉環(huán)控制
其位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件（目前主要采用編碼器等），直接安裝在伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠端部。由于大部分機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，因此叫獲得較穩(wěn)定的控制特性。絲杠等機(jī)械傳動(dòng)誤差不能通過(guò)反饋來(lái)隨時(shí)校正，但是可采用軟件定值補(bǔ)償方法來(lái)適當(dāng)提高其精度．目前，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制方式
⑶ 混合控制數(shù)控機(jī)床
將上述控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中，可以組成混合控制的方案。如前所述，由于開(kāi)環(huán)控制方式穩(wěn)定性好、成本低、精度差，而全閉環(huán)穩(wěn)定性差，所以為了互為彌補(bǔ)，以滿足某些機(jī)床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用較多的有開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型和半閉環(huán)補(bǔ)償型兩種方式
三、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類(lèi)
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，通常把數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高三類(lèi)。這種分類(lèi)方式，在我國(guó)用的較多。低、中、高三檔的界限是相對(duì)的，不同時(shí)期，劃分標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不同。就目前的發(fā)展水平看，可以根據(jù)一些功能及指標(biāo)，將各種類(lèi)型的數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、******三類(lèi)。其中中、******一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。
⑴ 金屬切削類(lèi)
指采用車(chē)、銑、撞、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機(jī)床。它又可被分為以下兩類(lèi)。
①普通型數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。
②加工中心 其主要特點(diǎn)是具有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的刀具庫(kù)，工件經(jīng)一次。裝夾后，通過(guò)自動(dòng)更換各種刀具，在同一臺(tái)機(jī)床上對(duì)工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑（車(chē)）鍵、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工，如（幢／銑類(lèi)）加工中心、車(chē)削中心、鉆削中心等。
⑵ 金屬成型類(lèi)
指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機(jī)床，常用的有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。
⑶ 特種加工類(lèi)
主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)等。
⑷ 測(cè)量、繪圖類(lèi)
主要有三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、數(shù)控對(duì)刀儀、數(shù)控繪圖儀等。
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