A. 數控機床按控制方式分為哪幾類,各方式什麼場合
一般傳統上不按照控制方式分類。按以下分類方法。
一、按加工工藝方法分類
1.金屬切削類數控機床
與傳統的車、銑、鑽、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鑽床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡管這些數控機床在加工工藝方法上存在很大差別,具體的控制方式也各不相同,但機床的動作和運動都是數字化控制的,具有較高的生產率和自動化程度。
在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鑽加工中心,它是在數控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的,工件一次裝夾後,可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鑽、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工,特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由於工件多次安裝造成的定位誤差,減少了機床的台數和佔地面積,縮短了輔助時間,大大提高了生產效率和加工質量。
2.特種加工類數控機床
除了切削加工數控機床以外,數控技術也大量用於數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。
3.板材加工類數控機床
常見的應用於金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。
近年來,其它機械設備中也大量採用了數控技術,如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工業機器人等。
二、按控制運動軌跡分類
1.點位控制數控機床
點位控制數控機床的特點是機床移動部件只能實現由一個位置到另一個位置的精確定位,在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系統只控制行程終點的坐標值,不控制點與點之間的運動軌跡,因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動,也可以各個坐標單獨依次運動。
這類數控機床主要有數控坐標鏜床、數控鑽床、數控沖床、數控點焊機等。點位控制數控機床的數控裝置稱為點位數控裝置。
2.直線控制數控機床
直線控制數控機床可控制刀具或工作台以適當的進給速度,沿著平行於坐標軸的方向進行直線移動和切削加工,進給速度根據切削條件可在一定范圍內變化。
直線控制的簡易數控車床,只有兩個坐標軸,可加工階梯軸。直線控制的數控銑床,有三個坐標軸,可用於平面的銑削加工。現代組合機床採用數控進給伺服系統,驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鑽鏜加工,它也可算是一種直線控制數控機床。
數控鏜銑床、加工中心等機床,它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整,兼有點位和直線控制加工的功能,這類機床應該稱為點位/直線控制的數控機床。
3.輪廓控制數控機床
輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制,使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標,而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移,將工件加工成要求的輪廓形狀。
常用的數控車床、數控銑床、數控磨床就是典型的輪廓控制數控機床。數控火焰切割機、電火花加工機床以及數控繪圖機等也採用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為復雜,在加工過程中需要不斷進行插補運算,然後進行相應的速度與位移控制。
現在計算機數控裝置的控制功能均由軟體實現,增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此,除少數專用控制系統外,現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。
三、按驅動裝置的特點分類
1.開環控制數控機床
這類控制的數控機床是其控制系統沒有位置檢測元件,伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令,經驅動電路功率放大後,驅動步進電機旋轉一個角度,再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉,通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息流是單向的,即進給脈沖發出去後,實際移動值不再反饋回來,所以稱為開環控制數控機床。
開環控制系統的數控機床結構簡單,成本較低。但是,系統對移動部件的實際位移量不進行監測,也不能進行誤差校正。因此,步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用於加工精度要求不很高的中小型數控機床,特別是簡易經濟型數控機床。
2.閉環控制數控機床
閉環控制數控機床是在機床移動部件上直接安裝直線位移檢測裝置,直接對工作台的實際位移進行檢測,將測量的實際位移值反饋到數控裝置中,與輸入的指令位移值進行比較,用差值對機床進行控制,使移動部件按照實際需要的位移量運動,最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講,閉環系統的運動精度主要取決於檢測裝置的檢測精度,也與傳動鏈的誤差無關,因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機床的系統框圖。圖中A為速度感測器、C為直線位移感測器。當位移指令值發送到位置比較電路時,若工作台沒有移動,則沒有反饋量,指令值使得伺服電動機轉動,通過A將速度反饋信號送到速度控制電路,通過C將工作台實際位移量反饋回去,在位置比較電路中與位移指令值相比較,用比較後得到的差值進行位置控制,直至差值為零時為止。這類控制的數控機床,因把機床工作台納入了控制環節,故稱為閉環控制數控機床。
閉環控制數控機床的定位精度高,但調試和維修都較困難,系統復雜,成本高。
3.半閉環控制數控機床
半閉環控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置(如光電編碼器等),通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移,然後反饋到數控裝置中去,並對誤差進行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速,從而推算出工作台的實際位移量,將此值與指令值進行比較,用差值來實現控制。由於工作台沒有包括在控制迴路中,因而稱為半閉環控制數控機床。
半閉環控制數控系統的調試比較方便,並且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體,這樣,使結構更加緊湊。
4.混合控制數控機床
將以上三類數控機床的特點結合起來,就形成了混合控制數控機床。混合控制數控機床特別適用於大型或重型數控機床,因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度,其傳動鏈慣量與力矩大,如果只採用全閉環控制,機床傳動鏈和工作台全部置於控制閉環中,閉環調試比較復雜。混合控制系統又分為兩種形式:
(1)開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構,另外附加一個校正電路。用裝在工作台的直線位移測量元件的反饋信號校正機械繫統的誤差。
(2)半閉環補償型。它是用半閉環控制方式取得高精度控制,再用裝在工作台上的直線位移測量元件實現全閉環修正,以獲得高速度與高精度的統一。其中A是速度測量元件(如測速發電機),B是角度測量元件,C是直線位移測量元件。
B. 數控機床閉環控制包含哪些零部件,各有何作用
1
主機:
是數控機床的主題,包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用於完成各種切削加工的機械部件。
2
數控裝置:是數控機床的核心,包括硬體(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟體,用於輸入數字化的零件程序,並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。
3
驅動裝置:
是數控機床執行機構的驅動部件,包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時,可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。
4
輔助裝置:指數控機床的一些必要的配套部件,用以保證數控機床的運行,如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作台、數控轉台和數控分度頭,還包括刀具及監控檢測裝置等。
5
編程及其他附屬設備:可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。
C. 用於全閉環控制數控銑床系統中的位置檢測裝置有哪些它們可分別安裝在機床的哪些部位
主要是直線光柵尺,圓光柵和編碼器,另外測量還分磁柵和球柵,直柵尺通常用在直線傳動的部位,例如X,Y軸,圓的用在旋轉工作台,而編碼器通常用在Z軸和主軸等要求精度不是很高或安裝直線不方便的地方。
D. 數控機床常用的檢測元件有哪些 簡答
間接測量常用的檢測元件一般包括:脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步回器、圓光柵和圓磁柵答。
間接測量裝置是將檢測裝置安裝在滾珠絲杠或驅動電動機軸上,通過檢測轉動件的角位移來間接測量執行部件的直線位移。
位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電動機軸上,測量其角位移,經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量,這樣可以構成閉環伺服進給系統,如將脈沖編碼器裝在電動機軸上。
間接測量使用可靠、方便,無長度限制;其缺點是,在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差,從而影響測量精度。一般需對數控機床的傳動誤差進行補償,才能提高定位精度。
除了以上位置檢測裝置,伺服系統中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調節發動機的轉速。常用的元件是測速發電機。
E. 數控機床對位置檢測裝置的要求有哪些 詳細
直接測量和間接測量
1.直接測量
直接測量是將檢測裝置直接安裝在執行部件上,如光柵、感應同步器等用來直接測量工作台的直線位移,位置檢測裝置安裝在執行部件(即末端件)上直接測量執行部件末端件的直線位移或角位移,可以構成閉環進給伺服系統。測量方式有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、激光干涉儀等測量執行部件的直線位移。由於此種檢測方式是採用直線型檢測裝置對機床的直線位移進行測量,因此,其優點是直接反映工作台的直線位移量;缺點是要求檢測裝置與行程等長,對大型的數控機床來說,這是一個很大的限制。
2.間接測量
間接測量裝置是將檢測裝置安裝在滾珠絲杠或驅動電動機軸上,通過檢測轉動件的角位移來間接測量執行部件的直線位移。
位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電動機軸上,測量其角位移,經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量,這樣可以構成閉環伺服進給系統,如將脈沖編碼器裝在電動機軸上。
間接測量使用可靠、方便,無長度限制;其缺點是,在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差,從而影響測量精度。一般需對數控機床的傳動誤差進行補償,才能提高定位精度。
除了以上位置檢測裝置,伺服系統中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調節發動機的轉速。常用的元件是測速發電機。
位置檢測裝置是數控機床伺服系統的重要組成部分。它的作用是檢測位移和速度,發送反饋信號,構成閉環或半閉環控制。數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。不同類型的數控機床,對位置檢測元件,檢測系統的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。現在檢測元件與系統的最高水平是:被測部件的最高移動速度高至240m/min時,其檢測位移的解析度(能檢測的最小位移量)可達1μm,如24m/min時可達0.1μm。最高解析度可達到
0.01μm。
數控機床對位置檢測裝置有如下要求:
(1)受溫度,濕度的影響小,工作可靠,能長期保持精度,抗干擾能力強。
(2)在機床執行部件移動范圍內,能滿足精度和速度的要求。
(3)使用維護方便,適應機床工作環境。
(4)成本低。
F. 閉環數控機床的檢測裝置在哪裡
半閉環控制數控系統:
位置檢測元件被安裝在電動機軸端(伺服電機編碼器)或絲杠軸端(編碼器),通過角位移的測量間接計算出機床工作台的實際運行位置(直線位移),並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較,用差值進行控制。由於閉環的環路內不包括絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節,由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正,其控制精度不如閉環控制數控系統,但其調試方便,可以獲得比較穩定的控制特性,因此在實際應用中,這種方式被廣泛採用。
全閉環控制數控系統:
位置檢測裝置安裝在機床工作台上(光柵尺),用以檢測機床工作台的實際運行位置(直線位移),並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較,用差值進行控制,這類控制方式的位置控制精度很高,但由於它將絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節放在閉環內,調試時,其系統穩定狀態比較難調試。
數控程序代碼標准(ISO EIA) :
數控程序代碼,由於各個數控機床生產廠家所用的標准尚未完全統一,其所用的代碼、指令及其含義不完全相同,因此在編製程序時必須按所用數控機床編程手冊中的規定進行。為了滿足設計、製造、維修和普及的需要,在輸入代碼、坐標系統,加工指令、輔助功能及程序格式等方面,國際上已經形成了兩種通用的標准:
即國際標准化組織(ISO)標准和美國電子工業學會(EIA)標准。
在ISO 代碼中程序段結束符號為LF,在EIA 代碼中程序段結束符號為CR,
我國機械工業部根據ISO標准制定了:
JB3050-82《數字控制機床用七單位編碼字元》
JB3051-1999《數字控制機床坐標和運動方向的命名》
JB3208-1999《數字控制機床穿孔帶程序段格式中的准備功能G和輔助功能M代碼》。
詳細看:http://ke..com/view/4205044.htm
G. 數控機床測量裝置主要有哪些
數控機床常用的檢測裝置有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵和磁尺等。
H. 數控機床常用檢測裝置
數控機床位置檢測裝置的要求位置檢測裝置是數控機床伺服系統的重要組成部分回。它的作用是答檢測位移和速度,發送反饋信號,構成閉環或半閉環控制。數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。不同類型的數控機床,對位置檢測元件,檢測系統的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。現在檢測元件與系統的最高水平是:被測部件的最高移動速度高至240m/min時,其檢測位移的解析度(能檢測的最小位移量)可達1μm,如24m/min時可達0.1μm。最高解析度可達到0.01μm。數控機床對位置檢測裝置有如下要求:(1)受溫度,濕度的影響小,工作可靠,能長期保持精度,抗干擾能力強。(2)在機床執行部件移動范圍內,能滿足精度和速度的要求。(3)使用維護方便,適應機床工作環境。(4)成本低。
I. 數控機床常用的位置檢測裝置有哪些類型有何特點
1)從檢測信號的類型來分可分為數字式或模擬式。同一檢測原件既可以做成數字式,也可以做成模擬式,主要取決於使用方式和測量線路。2)從測量方式可分為增量式與絕對式。增量式檢測的是相對位移量,增量檢測元件是反映相對機床固定參考點的增量值。增量式裝置比較簡單,應用較廣。絕對式檢測是位移的絕對位置,檢測沒有積累誤差,一旦切斷電源後位置信息也不丟失,但結構復雜。3)就檢測元件本身來說,可分為旋轉型和直線型。旋轉型可以採用檢測電動機的旋轉角度來間接測量得工作台的移動量,使用方便可靠,測量精度略低些。直線型就是對機床工作台的直線移動採用的直線檢測,直觀地反映其位移量,所構成的位置檢測系統是全閉環控制系統,其檢測裝置要與行程等長,常用於精度要求較高的中小型數控機床上。
J. 總結數控機床中有哪些感測器,分別用來檢測什麼信號,其工作原理
數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床,能夠根據已編好的程序,使機床動作並加工零件,它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術,使用了多種感測器。
數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床,能夠根據已編好的程序,使機床動作並加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術,使用了多種感測器,本文介紹的是各種各樣的感測器在數控機床上的應用。