數(shù)控機床的品種規(guī)格很多，分類方法也各不相同。一般可根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)，按下面 4 種原則進行分類
點位控制只要求控制機床的移動部件從一點移動到另一點的準(zhǔn)確定位，對于點與點之間的運動軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動過程中不進行加工，各坐標(biāo)軸之間的運動是不相關(guān)的。為了實現(xiàn)既快又精確的定位，兩點間位移的移動一般先快速移動，然后慢速趨近定位點，以保證定位精度，如下圖 所示，為點位控制的運動軌跡。
具有點位控制功能的機床主要有數(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)價格的降低，單純用于點位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。直線控制數(shù)控機床也稱為平行控制數(shù)控機床，其特點是除了控制點與點之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和路線（軌跡），但其運動路線只是與機床坐標(biāo)軸平行移動，也就是說同時控制的坐標(biāo)軸只有一個（即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補運算功能），在移位的過程中刀具能以指定的進給速度進行切削，一般只能加工矩形、臺階形零件。其有直線控制功能的機床主要有比較簡單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機床的數(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)控機床也不多見。
輪廓控制數(shù)控機床也稱連續(xù)控制數(shù)控機床，其控制特點是能夠?qū)蓚€或兩個以上的運動坐標(biāo)的位移和速度同時進行控制。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)運動的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系精確地協(xié)調(diào)起來。因此在這類控制方式中，就要求數(shù)控裝置具有插補運算功能．所謂插補就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點坐標(biāo)、圓弧的終點坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑），通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補運算器的數(shù)學(xué)處理，把直線或圓弧的形狀描述出來，也就是一邊計算，一邊根據(jù)計算結(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)動位移量與要求的輪廓相符合在運動過程中刀具對工件表面進行連續(xù)切削，可以進行各種直線、圓弧、曲線的加工．輪廓控制的加工軌跡。這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機冰、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：主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。② 二軸半聯(lián)動：主要用于三軸以上機床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動，而另外一根軸可以作周期勝進給。③ 三軸聯(lián)動：一般分為兩類，一類就是 X /Y/Z 三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等．另一類是除了同時控制 X /Y/Z 中兩個直線坐標(biāo)外，還同時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。如車削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還需同時控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動。
④ 四軸聯(lián)動：同時控制 X /Y/Z 三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動。⑤ 五軸聯(lián)動：除同時控制 X /Y/Z 三個育線坐標(biāo)軸聯(lián)動外．還同時控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A 、 B 、 C 坐標(biāo)軸中的兩個坐標(biāo)軸，形成同時控制五個軸聯(lián)動這時刀具可以被定在空間的任意方向．比如控制刀具同時繞 x 軸和 Y 軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點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。這類機床的進給伺服驅(qū)動是開環(huán)的，即沒有檢測反饋裝置，一般它的驅(qū)動電動機為步進電機，步進電機的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號，電動機就轉(zhuǎn)動一個步距角，并且電動機本身就有自鎖能力．數(shù)控系統(tǒng)輸出的進給指令信號通過脈沖分配器來控制驅(qū)動電路，它以變換脈沖的個數(shù)來控制坐標(biāo)位移量，以變換脈沖的頻率來控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來控制位移的方向。因此這種控制方式的最大特點是控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜．?dāng)?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號流是單向的，所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，但由于機械傳動的誤差不經(jīng)過反饋校正，故位移精度不高。早期的數(shù)控機床均采用這種控制方式，只是故障率比較高，目前由于驅(qū)動電路的改進，使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國，一般經(jīng)濟型數(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或單板機作為數(shù)控裝置，使得整個系統(tǒng)的價格降低。這類數(shù)控機床的進給伺服驅(qū)動是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動電動機可采用直流或交流兩種伺服電機，并需要配置位置反饋和速度反饋，在加工中隨時檢測移動部件的實際位移量，并及時反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補運算所得到的指令信號進行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動的控制信號，進而帶動位移部件以消除位移誤差。按位置反饋檢測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。
如圖所示，其位置反饋裝置采用直線位移檢測元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機床的床鞍部位，即直接檢測機床坐標(biāo)的直線位移量，通過反饋可以消除從電動機到機床床鞍的整個機械傳動鏈中的傳動誤差，從而得到很高的機床靜態(tài)定位精度。但是，由于在整個控制環(huán)內(nèi)，許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個機械傳動鏈的動態(tài)響應(yīng)時間與電氣響應(yīng)時間相比又非常大．這為整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正帶來很大困難，系統(tǒng)的設(shè)計和調(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。如圖所示，其位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測元件（目前主要采用編碼器等），直接安裝在伺服電動機或絲杠端部。由于大部分機械傳動環(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。絲杠等機械傳動誤差不能通過反饋來隨時校正，但是可采用軟件定值補償方法來適當(dāng)提高其精度．目前，大部分數(shù)控機床采用半閉環(huán)控制方式將上述控制方式的特點有選擇地集中，可以組成混合控制的方案。如前所述，由于開環(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，以滿足某些機床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用較多的有開環(huán)補償型和半閉環(huán)補償型兩種方式三、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類按數(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。這種分類方式，在我國用的較多。低、中、高三檔的界限是相對的，不同時期，劃分標(biāo)準(zhǔn)也會不同。就目前的發(fā)展水平看，可以根據(jù)一些功能及指標(biāo)，將各種類型的數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高檔三類。其中中、高檔一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。指采用車、銑、撞、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機床。它又可被分為以下兩類。①普通型數(shù)控機床 如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。②加工中心 其主要特點是具有自動換刀機構(gòu)的刀具庫，工件經(jīng)一次。裝夾后，通過自動更換各種刀具，在同一臺機床上對工件各加工面連續(xù)進行銑（車）鍵、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工，如（幢／銑類）加工中心、車削中心、鉆削中心等。指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機床，常用的有數(shù)控壓力機、數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控旋壓機等。主要有數(shù)控電火花線切割機、數(shù)控電火花成型機、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控激光加工機等。主要有三坐標(biāo)測量儀、數(shù)控對刀儀、數(shù)控繪圖儀等。
互動區(qū)
推薦閱讀
浙公網(wǎng)安備 33021202002139號
