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混合控制数控机床用于什么场合

发布时间:2022-09-02 11:47:03

『壹』 数控机床是什么样的机床用于什么场合

数控机床,可以理解为数字控制的机床,即计算机控制,有很多种,车床,铣床,加工中心等等,每种机床的工作范围不一样。

『贰』 数控机床主要是干什么的

数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。

经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。

(2)混合控制数控机床用于什么场合扩展阅读:

一、主要特点

1、对加工对象的适应性强,适应模具等产品单件生产的特点,为模具的制造提供了合适的加工方法。

2、加工精度高,具有稳定的加工质量。

3、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件。

4、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间。

5、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍)。

二、技术应用

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,能够根据已编好的程序,使机床动作并加工零件。它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术,使用了多种传感器。

在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、压力传感器、液位传感器、旋转变压器、感应同步器、速度传感器等,主要用来检测位置、直线位移和角位移、速度、压力、温度等。

『叁』 数控机床的分类

数控机床可以按运动控制轨迹、伺服控制方式、数控系统功能水平这三个原则来分类:

1、运动控制轨迹

点位控制的数控机床:主要有数控钻床、数控铣床、数控冲床等。

直线控制数控机床:主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。

轮廓控制数控机床:主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床、加工中心等。

2、伺服控制方式

开环控制数控机床、闭环控制机床(全闭环控制,半闭环控制)、混合控制数控机床(开环补偿型、半闭环补偿型)。

3、数控系统功能水平

金属切削类数控机床:普通型数控机床、加工中心。

金属成型类数控机床:常见的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。

特种加工类数控机床:主要有数控电火花线切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。

测量、绘图类数控机床:主要有三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。

以上就是对数控机床的三种常见分类介绍。

『肆』 数控机床有哪些类型,各有哪些优缺点,适用于哪些场合

数控机床包括车床、铣床、磨床、钻床、镗床、刨床等。

优点

1、具有高度柔性

数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合,亦即适合单件,小批量产品的生产及新产品的开发,从而缩短了生产准备周期,节省了大量工艺装备的费用。

2、加工精度高

数控机床的加工精度一般可达0.05—0.1MM,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一脉冲信号,则机床移动部件移动一具脉冲当量(一般为0.001MM),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿,因此,数控机床定位精度比较高。

3、加工质量稳定、可靠

加工同一批零件,在同一机床,在相同加工条件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀轨迹完全相同,零件的一致性好,质量稳定。

4、生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间,允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床极大地提高了生产率。另外,与加工中心的刀库配合使用,可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工,减少了半成品的工序间周转时间,提高了生产率。

5、改善劳动条件

数控机床加工前是经调整好后,输入程序并启动,机床就能有自动连续地进行加工,直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作,劳动强度大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外,机床一般是结合起来,既清洁,又安全。

6、利用生产管理现代化

数控机床的加工,可预先精确估计加工时间,对所使用的刀具、夹具可进行规范化,现代化管理,易于实现加工信息的标准化,已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来,是现代化集成制造技术的基础。

缺点

1、数控机床不宜长期封存,长期会导致储存系统故障,数据的丢失;

2、潮湿的环境会降低数控机床的可靠性,尤其在酸气较大的潮湿环境下,会使印制线路板和接插件锈蚀,机床电气故障也会增加。

(4)混合控制数控机床用于什么场合扩展阅读

数控机床一般由下列几个部分组成:

主机,是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。

数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

驱动装置,是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。

编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

『伍』 请问数控机床按控制方式分为哪几类,各方式什么场合

按以下分类方法。 一、按加工工艺方法分类 1.金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别,具体的控制方式也各不相同,但机床的动作和运动都是数字化控制的,具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心,它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的,工件一次装夹后,可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工,特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差,减少了机床的台数和占地面积,缩短了辅助时间,大大提高了生产效率和加工质量。 2.特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外,数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3.板材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来,其它机械设备中也大量采用了数控技术,如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 二、按控制运动轨迹分类 1.点位控制数控机床 点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位,在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值,不控制点与点之间的运动轨迹,因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动,也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2.直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度,沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工,进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床,只有两个坐标轴,可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床,有三个坐标轴,可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统,驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工,它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床,它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整,兼有点位和直线控制加工的功能,这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3.轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制,使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标,而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移,将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂,在加工过程中需要不断进行插补运算,然后进行相应的速度与位移控制。 现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现,增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此,除少数专用控制系统外,现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。 三、按驱动装置的特点分类 1.开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件,伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令,经驱动电路功率放大后,驱动步进电机旋转一个角度,再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转,通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的,即进给脉冲发出去后,实际移动值不再反馈回来,所以称为开环控制数控机床。 开环控制系统的数控机床结构简单,成本较低。但是,系统对移动部件的实际位移量不进行监测,也不能进行误差校正。因此,步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床,特别是简易经济型数控机床。 2.闭环控制数控机床 闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置,直接对工作台的实际位移进行检测,将测量的实际位移值反馈到数控装置中,与输入的指令位移值进行比较,用差值对机床进行控制,使移动部件按照实际需要的位移量运动,最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲,闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度,也与传动链的误差无关,因此其控制精度高。图1-3 所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A 为速度传感器、C 为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时,若工作台没有移动,则没有反馈量,指令值使得伺服电动机转动,通过A 将速度反馈信号送到速度控制电路,通过C 将工作台实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与位移指令值相比较,用比较后得到的差值进行位置控制,直至差值为零时为止。这类控制的数控机床,因把机床工作台纳入了控制环节,故称为闭环控制数控机床。 闭环控制数控机床的定位精度高,但调试和维修都较困难,系统复杂,成本高。 3.半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置(如光电编码器等),通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移,然后反馈到数控装置中去,并对误差进行修正。通过测速元件A 和光电编码盘B 可间接检测出伺服电动机的转速,从而推算出工作台的实际位移量,将此值与指令值进行比较,用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中,因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便,并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体,这样,使结构更加紧凑。 4.混合控制数控机床 将以上三类数控机床的特点结合起来,就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床,因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度,其传动链惯量与力矩大,如果只采用全闭环控制,机床传动链和工作台全部置于控制闭环中,闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式: (1)开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构,另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。 (2)半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制,再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正,以获得高速度与高精度的统一。

『陆』 数控机床多用于什么场合

数控机床的类型: 数控车床, 数控铣床, 数控加工中心, 数控线切割, 数控电火花, 数控冲床, 数控折弯机, 数控磨床, 数控磨齿机床, 数控镗床, 数控钻床, 数控机床的优缺点: 1. 对加工对象的适应性强,适应模具等产品单件生产的特点

『柒』 数控机床种类

1、工艺用途分类

普通数控机床:普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床,如数控铣床、数控车床、数控钻床、数控磨床与数控齿轮加工机床等。

加工中心:加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床,它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起,零件在一次装夹后,可以将其大部分加工面进行铣削。

2、运动方式分类

点位控制数控机床:这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。

直线控制数控机床:这类数控机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。

轮廓控制数控机床:轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制。

3、控制方式分类

开环控制数控机床:这类机床不带位置检测反馈装置,通常用步进电机作为执行机构。

半闭环控制数控机床:在电机的端头或丝杠的端头安装检测元件(如感应同步器或光电编码器等),通过检测其转角来间接检测移动部件的位移,然后反馈到数控系统中。

闭环控制数控机床:这类数控机床带有位置检测反馈装置,其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件,直接安装在机床的移动部件上,将测量结果直接反馈到数控装置中,通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差,最终实现精确定位。

(7)混合控制数控机床用于什么场合扩展阅读

数控机床与普通机床相比,数控机床有如下特点:

1、加工精度高,具有稳定的加工质量;

2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;

3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;

4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);

5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;

6、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。

『捌』 数控的分类,分别有哪几种

1、按机床运动的控制执进分类
(1)点位控制数控机床。点位控制数控机床只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位,对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格,在移动过程中不进行加工,各坐标轴之间的运动是不相关的。为了实现既快又精确的定位,两点间位移的移动一般先快速移动,然后慢速趋近定位点,从而保证定位精度。具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控惶床和数控冲床等.
(2)直线控制数控机床。直线控制数控机床也称为平行控制数控机床,其特点是除了控制点一与点之间的准确定位外.还要控制两相关点之间的移动速度和移动轨迹,但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动,也就是说同时控制的坐标轴只有一个,在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削.其有直线控制功能的机床主要有数控车床、数控铣床和数控磨床等。
(3)轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床,其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标方向的位移和速度同时进行控制.为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求,必须将各坐标方向运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。因此,在这类控制方式中.就要求数控装置具有插补运算功能,通过数控系统内插补运算器的处理,把直线或圆弧的形状描述出来,也就是一边计算,一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲量,从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合.在运动过程中刀具对工件表面连续进行切削,可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工。
数控机床点位控制的加工轨迹
这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床和加工中心等,其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。根据它所控制的联动坐标轴数不同,又可以分为下面儿种形式。
1)二轴联动。它主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。
2)二轴半联动。它主要用于三轴以上机床的控制,其中两根轴可以联动,而另外一根轴可以作周期性进给。
3)三轴联动。它一般分为两类,一类就是X,Y,Z三个直线坐标轴联动,比较多地用于数控铣床和加工中心等;另一类是除了同时控制X,Y,Z其中两个直线坐标轴外,还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴,如车削加工中心,它除了纵向((Z轴)、横向(X轴)两个直线坐标轴联动外,还要同时控制围绕Z轴旋转的主轴(C轴)联动.
二、三轴半联动的曲面加工
4)四轴联动。它同时控制X,Y,Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动。如图3.10所示为同时控制X,Y,Z三个直线坐标轴与一个工作台回转轴联动的数控机床。
5)五轴联动。除同时控制X,Y,Z三个直线坐标轴联动外,还同时控制围绕这些直线坐标轴旋转的A,B,C坐标轴中的两个坐标轴,形成同时控制五个轴联动。这时刀具可以被定在空间的任意方向,如图3.11所示.比如控制刀具同时绕X轴和Y轴两个方向摆动.使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向,以保证被加工曲面的光滑性,提高其加工精度和加工效率,减小被加工表面的粗糙度。
四、五轴联动的数控机床
2、按伺服系统拉制的方式进行分类
(1)开环控制数控机床.开环控制数控机床的进给伺服驱动是开环的,即没有枪测反馈装置,一般它的49动电动机为步进电动机。步进电动机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号,电动机就转动一个步距角,并且电动机本身就有自锁能力。
数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驭动电路.它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量,以变换脉冲的频率来控制位移速度,以变换脉冲的分配顺序来控制位移的方向.因此,这种控制方式的最大特点是控制方便、结构简单、价格便宜。因为数控系统发出的指令信号流是单向的,所以不存在控制系统的稳定性问题,但由于机械传动的误差不经过反馈校正,因而位移精度不高。
开环控制系统框
(2)闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的进给伺服驱动是按闭环反馈控制方式工作的,其驭动电动机可采用直流或交流两种伺服电动机,并需要具有位置反馈和速度反馈,在加工中随时检测移动部件的实际位移量,并及时反馈给数控系统中的比较器。它与插补运算所得到的指令信号进行比较,其差值又作为伺服驭动的控制信号,进而带动位移部件以消除位移误差。
按位置反谈检侧元件的安装部位和所使用的反馈装置的不同,它又分为全闭环控制和半闭环控制两种控制方式。
1)全闭环控制。其位置反馈装置采用直线位移检测元件(目前一般采用光栅尺),安装在机床的工作台侧面,即直接检侧机床工作台坐标的直线位移M,并通过反馈消除从电动机到机床工作台的整个机械传动链中的传动误差,从而得到机床工作台的准确位置。这种全闭环控制方式主要用于精度要求很高的数控坐标惶床和数控精密磨床等。
全闭环控制系统
2)半闭环控制。其位置反馈采用转角检测元件(目前主要采用编码器等)直接安装在伺服电动机或丝杠端部。由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内,因此可获得较稳定的控制特性。理杠等机械传动误差不能通过反馈来随时校正,但是可以采用软件定仇补偿方法适当提高其精度。目前,大部分数控机床采用半闭环控制方式。
半闭环控制系统
(3)混合控制数控机床。将上述控制方式的特点有选择地集中,可以组成棍合控制的方案。如前所述。由于开环控制方式稳定性好、成本低、精度差,而全闭环稳定性差.因此,为了互相弥补,以满足某些机床的控制要求,宜采用很合控制方式.采用较多的控制方式有开环补偿型和半闭环补偿型两种方式。
3、按数控系统的功能水平分类
按数控系统的功能水平,通常把数控系统分为低、中、高三档.这种分类方式,在我国用得较多.低、中、高三档的界限是相对的,不同时期,划分标准也会不同.就日前的发展水平看,可以根据表3. 1所示的一些功能及指标,将各种类IV的数控系统分为低、中、高档三类。其中,中、高档一般称为全功能数控或标准型数控。经济型数控属于低档数控,是指由单片机和步进电动机组成的数控系统,或其他功能简单、价格低的数控系统。经济型数控系统主要J月于车
床、线切割机床以及旧机床改造等。
4、按加工工艺及机床用途分类
(1)金属切削类。金属切削类数控机床指采用车、铣、长、铰、钻、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为以下两类。
1)普通型数控机床。如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
2)加工中心。其主要特点是具有自动换刀机构和刀具库,工件经一次装夹后,通过自动更换各种刀具,在同一台机床上对工件各加工面连续进行铣〔车)、锐、铰、钻、攻螺纹等多种工序的加工,如(惶/铣类)加工中心、车削中心、钻削中心等。
(2)金属成形类.金属成形类数控机床指采用挤、冲、压、拉等成形工艺的数控机床.常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。
(3)特种加工类。特种加工类数控机床主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。

『玖』 数控机床的应用范围是什么

数控机床是一种高效能自动或半自动机床,与普通机床相比具有高柔性、高生产率、加工精度高、加工稳定可靠等特点,能够减轻工人劳动强度,有助于提高生产管理水平。目前,数控机床的应用范围非常广,涉及国防航空、汽车工业、模具制造、机械加工、零件构造等等,只要有机械的行业都会用到数控机床。

其中,数控机床适用于加工:
1.生产批量小的零件(100件以下);
2.需要进行多次改型设计的零件;
3.加工精度要求高、结构形状复杂的零件,如箱体类,曲线、曲面类零件;
4.需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件;
5.价值昂贵的零件,这种零件虽然生产量不大,但是如果加工中因出现差错而报废,将产生巨大的经济损失。

『拾』 数控机床按控制方式分为哪几类,各方式什么场合

一般传统上不按照控制方式分类。按以下分类方法。

一、按加工工艺方法分类

1.金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别,具体的控制方式也各不相同,但机床的动作和运动都是数字化控制的,具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心,它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的,工件一次装夹后,可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工,特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差,减少了机床的台数和占地面积,缩短了辅助时间,大大提高了生产效率和加工质量。

2.特种加工类数控机床

除了切削加工数控机床以外,数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

3.板材加工类数控机床

常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。

近年来,其它机械设备中也大量采用了数控技术,如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

二、按控制运动轨迹分类

1.点位控制数控机床

点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位,在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值,不控制点与点之间的运动轨迹,因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动,也可以各个坐标单独依次运动。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。

2.直线控制数控机床

直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度,沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工,进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。

直线控制的简易数控车床,只有两个坐标轴,可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床,有三个坐标轴,可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统,驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工,它也可算是一种直线控制数控机床。

数控镗铣床、加工中心等机床,它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整,兼有点位和直线控制加工的功能,这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。

3.轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制,使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标,而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移,将工件加工成要求的轮廓形状。

常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂,在加工过程中需要不断进行插补运算,然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现,增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此,除少数专用控制系统外,现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

三、按驱动装置的特点分类

1.开环控制数控机床

这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件,伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令,经驱动电路功率放大后,驱动步进电机旋转一个角度,再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转,通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的,即进给脉冲发出去后,实际移动值不再反馈回来,所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单,成本较低。但是,系统对移动部件的实际位移量不进行监测,也不能进行误差校正。因此,步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床,特别是简易经济型数控机床。

2.闭环控制数控机床

闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置,直接对工作台的实际位移进行检测,将测量的实际位移值反馈到数控装置中,与输入的指令位移值进行比较,用差值对机床进行控制,使移动部件按照实际需要的位移量运动,最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲,闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度,也与传动链的误差无关,因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时,若工作台没有移动,则没有反馈量,指令值使得伺服电动机转动,通过A将速度反馈信号送到速度控制电路,通过C将工作台实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与位移指令值相比较,用比较后得到的差值进行位置控制,直至差值为零时为止。这类控制的数控机床,因把机床工作台纳入了控制环节,故称为闭环控制数控机床。
闭环控制数控机床的定位精度高,但调试和维修都较困难,系统复杂,成本高。

3.半闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置(如光电编码器等),通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移,然后反馈到数控装置中去,并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速,从而推算出工作台的实际位移量,将此值与指令值进行比较,用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中,因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便,并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体,这样,使结构更加紧凑。

4.混合控制数控机床

将以上三类数控机床的特点结合起来,就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床,因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度,其传动链惯量与力矩大,如果只采用全闭环控制,机床传动链和工作台全部置于控制闭环中,闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式:

(1)开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构,另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

(2)半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制,再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正,以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件(如测速发电机),B是角度测量元件,C是直线位移测量元件。

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