Istnieje wiele odmian i specyfikacji obrabiarek CNC, a metody klasyfikacji również są różne. Dziś redaktor podzieli się z Wami kilkoma przydatnymi informacjami na temat klasyfikacji obrabiarek CNC. Mam nadzieję, że będzie to dla Ciebie pomocne.
1. Klasyfikacja ze względu na trajektorię sterowania ruchem obrabiarki
1. Obrabiarki CNC ze sterowaniem punktowym
Sterowanie punktowe wymaga jedynie dokładnego pozycjonowania ruchomych części obrabiarki z jednego punktu do drugiego. Wymagania dotyczące trajektorii ruchu pomiędzy punktami nie są rygorystyczne. Podczas ruchu nie jest wykonywane żadne przetwarzanie. Ruch pomiędzy każdą osią współrzędnych nie ma znaczenia. Aby osiągnąć zarówno szybkie, jak i dokładne pozycjonowanie, przemieszczenie pomiędzy dwoma punktami zazwyczaj najpierw przebiega szybko, a następnie powoli zbliża się do punktu pozycjonowania, aby zapewnić dokładność pozycjonowania. Jak pokazano na poniższym rysunku, jest to trajektoria ruchu sterowania punktowego.
zdjęcie
Do obrabiarek z funkcjami sterowania punktowego zaliczają się głównie wiertarki CNC, frezarki CNC, wykrawarki CNC itp. Wraz z rozwojem technologii CNC i spadkiem cen systemów CNC, systemy CNC służące wyłącznie do sterowania punktowego nie są już powszechne.
2. Obrabiarki CNC ze sterowaniem liniowym
Obrabiarki CNC ze sterowaniem liniowym nazywane są również obrabiarkami CNC ze sterowaniem równoległym. Jego cechą charakterystyczną jest to, że oprócz kontrolowania dokładnego pozycjonowania pomiędzy punktami, kontroluje także prędkość ruchu i trasę (trajektorię) pomiędzy dwoma powiązanymi punktami. Jednak jego droga ruchu dotyczy tylko tego, że osie współrzędnych obrabiarki poruszają się równolegle, co oznacza, że sterowana jest tylko jedna oś współrzędnych w tym samym czasie (czyli nie ma potrzeby stosowania funkcji operacji interpolacyjnej w systemie CNC). Podczas procesu zmiany biegów narzędzie może skrawać z określoną prędkością posuwu. Ogólnie rzecz biorąc, może przetwarzać tylko części prostokątne i schodkowe.
Do obrabiarek ze sterowaniem liniowym zaliczają się głównie stosunkowo proste tokarki CNC, frezarki CNC i szlifierki CNC. System CNC tej obrabiarki nazywany jest również systemem CNC ze sterowaniem liniowym. Podobnie obrabiarki CNC używane wyłącznie do sterowania liniowego są rzadkie.
3. Obrabiarki CNC ze sterowaniem konturowym
zdjęcie
Obrabiarki CNC ze sterowaniem konturowym nazywane są również obrabiarkami CNC ze sterowaniem ciągłym. Jego cechą kontrolną jest to, że może kontrolować przemieszczenie i prędkość dwóch lub więcej współrzędnych ruchu jednocześnie.
Aby spełnić wymagania, zgodnie z którymi względna trajektoria ruchu narzędzia wzdłuż konturu przedmiotu obrabianego jest zgodna z konturem obróbki przedmiotu, sterowanie przemieszczeniem i sterowanie prędkością każdego ruchu współrzędnych musi być dokładnie skoordynowane zgodnie z zaleconą zależnością proporcjonalną.
Dlatego też w tego typu sposobie sterowania wymagane jest, aby numeryczne urządzenie sterujące posiadało funkcję interpolacji. Tzw. interpolacja polega na opisaniu kształtu prostej lub łuku poprzez matematyczne przetwarzanie operatora interpolacji w systemie CNC na podstawie podstawowych danych wprowadzanych przez program (takich jak współrzędne punktu końcowego prostej, współrzędne punktu końcowego łuku oraz współrzędna środka lub promień). , czyli podczas obliczeń przydziela impulsy do każdego sterownika osi współrzędnych zgodnie z wynikami obliczeń, kontrolując w ten sposób przemieszczenie łączników każdej osi współrzędnych, aby zachować zgodność z wymaganym konturem. Podczas procesu ruchu narzędzie w sposób ciągły przecina powierzchnię przedmiotu obrabianego i można wykonywać różne procesy. Obróbka linii prostych, łuków i krzywych.
Do tego typu obrabiarek zaliczają się głównie tokarki CNC, frezarki CNC, wycinarki drutowe CNC oraz centra obróbcze. Odpowiednie urządzenie CNC nazywane jest systemem CNC ze sterowaniem konturowym. Ze względu na liczbę sterowanych przez siebie osi współrzędnych łącznika można go podzielić na następujące typy: forma:
(1) Połączenie dwuosiowe: stosowane głównie w tokarkach CNC do obróbki obracających się zakrzywionych powierzchni lub frezarkach CNC do obróbki zakrzywionych powierzchni cylindrycznych.
(2) Dwuosiowe półzawieszenie: używane głównie do sterowania obrabiarkami z więcej niż trzema osiami. Dwie z osi można połączyć, a druga oś może wykonywać posuw okresowy.
(3) Połączenie trójosiowe: Ogólnie dzieli się na dwie kategorie, jedna to połączenie trzech liniowych osi współrzędnych X/Y/Z, które jest najczęściej stosowane w frezarkach CNC, centrach obróbczych itp. Drugi typ to połączenie Oprócz jednoczesnego kontrolowania dwóch współrzędnych liniowych w X/Y/Z, steruje także jednocześnie osią współrzędnych obrotu, która obraca się wokół jednej z osi współrzędnych liniowych.
Przykładowo tokarskie centrum obróbcze oprócz połączenia dwóch liniowych osi współrzędnych w kierunku wzdłużnym (oś Z) i poprzecznym (oś X) musi jednocześnie sterować połączeniem wrzeciona (oś C) obracającego się wokół osi Z.
zdjęcie
(4) Połączenie czteroosiowe: Jednocześnie kontroluj trzy liniowe osie współrzędnych X/Y/Z, aby połączyć je z określoną osią współrzędnych obrotu.
(5) Połączenie pięcioosiowe: Oprócz jednoczesnego sterowania połączeniem trzech liniowych osi współrzędnych X/Y/Z, steruje jednocześnie dwiema osiami współrzędnych A, B i C, które obracają się wokół liniowej osi współrzędnych , tworząc jednoczesne sterowanie pięcioma osiami współrzędnych. Obie osie są ze sobą powiązane, a narzędzie można pozycjonować w dowolnym kierunku w przestrzeni.
Przykładowo, narzędzie jest sterowane tak, aby obracało się jednocześnie wokół osi X i Y, dzięki czemu narzędzie zawsze utrzymuje normalny kierunek do obrabianej powierzchni konturu w punkcie skrawania, tak aby zapewnić gładkość obrabianą powierzchnię i poprawić jej dokładność i obróbkę. wydajność, zmniejszając chropowatość obrabianej powierzchni.
2. Klasyfikacja ze względu na metodę sterowania serwo
1. Obrabiarki CNC ze sterowaniem w otwartej pętli
Serwonapęd posuwu tego typu obrabiarek ma pętlę otwartą, co oznacza, że nie ma w nim urządzenia sprzężenia zwrotnego wykrywającego. Generalnie jego silnikiem napędowym jest silnik krokowy. Główną cechą silnika krokowego jest to, że za każdym razem, gdy obwód sterujący zmienia sygnał impulsu sterującego, silnik obraca się o jeden krok. kąt odległości, a sam silnik ma zdolność samoblokowania.
Sygnał polecenia posuwu wysyłany przez system CNC steruje obwodem napędowym poprzez dystrybutor impulsów. Kontroluje wielkość przemieszczenia współrzędnych poprzez zmianę liczby impulsów, kontroluje prędkość przemieszczenia poprzez zmianę częstotliwości impulsów i steruje przemieszczeniem poprzez zmianę sekwencji rozkładu impulsów. kierunek.
Dlatego największymi cechami tego sposobu sterowania są wygodne sterowanie, prosta konstrukcja i niska cena. Przepływ sygnału sterującego wydawanego przez system CNC jest jednokierunkowy, zatem nie ma problemu ze stabilnością układu sterującego. Ponieważ jednak błąd przekładni mechanicznej nie jest korygowany przez sprzężenie zwrotne, dokładność przemieszczenia nie jest wysoka.
Wszystkie wczesne obrabiarki CNC przyjęły tę metodę sterowania, ale wskaźnik awaryjności był stosunkowo wysoki. Obecnie, dzięki udoskonaleniu obwodu napędowego, jest on nadal szeroko stosowany. Szczególnie w naszym kraju ta metoda sterowania jest często stosowana w ogólnie ekonomicznych systemach CNC i transformacji CNC starego sprzętu. Dodatkowo ten sposób sterowania pozwala skonfigurować komputer jednoukładowy lub komputer jednopłytkowy jako urządzenie CNC, obniżając cenę całego systemu.
2. Obrabiarki sterowane w pętli zamkniętej
Serwonapęd posuwu tego typu obrabiarek CNC działa w oparciu o metodę sterowania ze sprzężeniem zwrotnym w zamkniętej pętli. Silnik napędowy może wykorzystywać dwa typy serwomotorów prądu stałego lub prądu przemiennego i musi być skonfigurowany ze sprzężeniem zwrotnym położenia i sprzężeniem zwrotnym prędkości, aby wykryć rzeczywiste przemieszczenie ruchomych części w dowolnym momencie podczas przetwarzania. Ilość jest w odpowiednim czasie przekazywana z powrotem do komparatora w systemie CNC. Porównuje się go z sygnałem sterującym uzyskanym w wyniku operacji interpolacji. Różnica wykorzystywana jest jako sygnał sterujący serwonapędu, który z kolei steruje składową przemieszczenia w celu wyeliminowania błędu przemieszczenia.
W zależności od miejsca instalacji elementu wykrywającego położenie ze sprzężeniem zwrotnym i zastosowanego urządzenia sprzężenia zwrotnego, dzieli się je na dwa tryby sterowania: pętla całkowicie zamknięta i pętla półzamknięta.
zdjęcie
(1) Sterowanie w pełnej pętli zamkniętej
Urządzenie sprzężenia zwrotnego położenia wykorzystuje element do wykrywania przemieszczenia liniowego (obecnie powszechnie stosuje się linijkę siatkową), który jest montowany na siodle obrabiarki, czyli bezpośrednio wykrywa przemieszczenie liniowe współrzędnych obrabiarki. Dzięki sprzężeniu zwrotnemu można wyeliminować cały łańcuch przekładni mechanicznej, od silnika do siodełka obrabiarki. błąd przekładni, uzyskując w ten sposób większą dokładność statycznego pozycjonowania obrabiarki.
Jednakże w obrębie całej pętli sterującej charakterystyka tarcia, sztywność i luz wielu ogniw przekładni mechanicznej są nieliniowe, a czas reakcji dynamicznej całego łańcucha przekładni mechanicznej jest bardzo duży w porównaniu z czasem odpowiedzi elektrycznej. Stwarza to ogromne trudności w korekcji stabilności całego układu z pętlą zamkniętą, a konstrukcja i regulacja układu są również stosunkowo złożone. Dlatego ta metoda sterowania w całkowicie zamkniętej pętli jest stosowana głównie w maszynach współrzędnościowych CNC, szlifierkach precyzyjnych CNC itp., które wymagają bardzo dużej precyzji.
(2) Sterowanie w pętli półzamkniętej
Jego sprzężenie zwrotne położenia wykorzystuje komponenty do wykrywania kąta (obecnie głównie enkodery itp.), które są instalowane bezpośrednio na końcu serwomotoru lub śruby. Ponieważ większość mechanicznych łączy transmisyjnych nie wchodzi w zamkniętą pętlę systemu, uzyskuje się bardziej stabilne charakterystyki sterowania. Błędów przekładni mechanicznej, takich jak śruby, nie można w żadnym momencie skorygować za pomocą sprzężenia zwrotnego, ale można zastosować metody programowej kompensacji stałej wartości, aby odpowiednio poprawić ich dokładność. Obecnie większość obrabiarek CNC przyjmuje tryb sterowania w pętli półzamkniętej.
3. Obrabiarki CNC ze sterowaniem hybrydowym
Charakterystyki powyższych metod kontroli można selektywnie skoncentrować, tworząc hybrydowy schemat kontroli. Jak wspomniano wcześniej, ponieważ metoda sterowania w otwartej pętli charakteryzuje się dobrą stabilnością, niskim kosztem i słabą dokładnością, podczas gdy metoda sterowania w pełnej pętli zamkniętej ma słabą stabilność, aby się wzajemnie kompensować i spełniać wymagania kontrolne niektórych maszyn narzędzi, należy zastosować hybrydową metodę sterowania.
3. Klasyfikacja ze względu na poziom funkcjonalny systemów CNC
Systemy CNC dzieli się zazwyczaj na trzy kategorie: niskie, średnie i wysokie. Ta metoda klasyfikacji jest powszechnie stosowana w naszym kraju. Ponieważ granice niskich, średnich i wysokich ocen są względne, standardy klasyfikacji będą różne w różnych okresach. Ze względu na obecny poziom rozwoju różne typy systemów CNC można podzielić na trzy kategorie: niską, średnią i wysoką, według niektórych funkcji i wskaźników. Wśród nich średnie i wysokiej klasy są ogólnie nazywane w pełni funkcjonalnymi CNC lub standardowymi CNC.
1. Cięcie metalu
Odnosi się do obrabiarek CNC, które wykorzystują różne procesy cięcia, takie jak toczenie, frezowanie, rozwiercanie, wiercenie, szlifowanie i struganie. Można go podzielić na dwie następujące kategorie:
(1) Zwykłe obrabiarki CNC: takie jak tokarki CNC, frezarki CNC, szlifierki CNC itp.
(2) Centrum obróbcze: Jego główną cechą jest biblioteka narzędzi z mechanizmem automatycznej wymiany narzędzi. Po zamocowaniu różne narzędzia skrawające są automatycznie wymieniane, a różne procesy, takie jak frezowanie (toczenie), rozwiercanie, wiercenie i gwintowanie, są w sposób ciągły wykonywane na każdej powierzchni obróbczej przedmiotu obrabianego na tej samej obrabiarce, takiej jak centra obróbcze (frezowanie) i centra tokarskie. , centrum wiertnicze itp.
2. Obróbka plastyczna metalu
Odnosi się do obrabiarek CNC, które wykorzystują wytłaczanie, wykrawanie, prasowanie, ciągnienie i inne procesy formowania. Do powszechnie stosowanych należą prasy CNC, giętarki CNC, giętarki CNC do rur i przędzarki CNC.
3. Specjalne kategorie przetwarzania
Istnieją głównie maszyny do obróbki drutowej CNC, maszyny do formowania CNC EDM, maszyny do cięcia płomieniowego CNC, maszyny do obróbki laserowej CNC itp.
4. Pomiar i rysunek
Obejmują głównie trójwymiarowy przyrząd do pomiaru współrzędnych, urządzenie do ustawiania narzędzi CNC, ploter CNC itp.
