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六、數(shù)控機(jī)床的分類

(一)按照能夠控制刀具與工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡分類

1.點(diǎn)位控制(或位置控制)數(shù)控機(jī)床。只能控制工作臺(tái)(或刀具)從一個(gè)位置(點(diǎn))精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置(點(diǎn))，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可以同時(shí)移動(dòng)，也可以依次移動(dòng)。

數(shù)控鏜床、鉆床、沖床。

圖5-2 工作臺(tái)(或刀具)運(yùn)動(dòng)軌跡控制示意圖

2.輪廓控制數(shù)控機(jī)床。能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制，不僅控制輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且還要控制軌跡上每一點(diǎn)的速度和位置，因而能夠加工曲線(或曲面)。

屬于這類數(shù)控機(jī)床的有數(shù)控車床、銑床、磨床、電加工機(jī)床和加工中心等。

(二)按照伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類

自動(dòng)控制有閉環(huán)控制和開環(huán)控制兩種基本控制方式。

1.閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床帶有位置檢測(cè)反饋裝置。位置檢測(cè)裝置安裝要機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置，并與CNC裝置的指令位置進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制。

閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床由于能夠減小乃至于消除由于傳動(dòng)部件制造、裝配所帶來(lái)的誤差，因而可以獲得很高的加工精度。精度要求很高的數(shù)控機(jī)床，一般采用這種控制方式。

圖5-3 數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制示意圖

2.開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床不帶位置檢測(cè)反饋裝置。CNC裝置輸出的指令脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路的功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。

開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床工作比較穩(wěn)定，反應(yīng)快，調(diào)試方便，維修簡(jiǎn)單，但控制精度和速度都比較低，這類數(shù)控機(jī)床多為經(jīng)濟(jì)型。

圖5-5 數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制示意圖

3.半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。將檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)的端頭或絲杠的端頭，則為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于半閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工作臺(tái)，所以可以獲提比較穩(wěn)定的控制特性。其控制精度雖不如閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床那樣高，但調(diào)試比較方便，因而廣泛采用。

圖5-4 數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制示意圖

(三)按照加工方式分類

1.金屬切削類。屬于此類的有數(shù)控車床、鉆床、銑床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床和加工中心等。

加工中心是有刀庫(kù)，并且能夠自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床。是目前世界上產(chǎn)量最高，應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床。

圖5-6 立式和臥式加工中心

自動(dòng)換刀裝置是加工中心的基本特征，它的投資占到整機(jī)投資的30 % ～ 50 %。

加工中心的故障有50 % 以上與自動(dòng)換刀裝置有關(guān)。

2.金屬成型類。該類包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、彎管機(jī)、沖床、回轉(zhuǎn)壓力機(jī)等。

3.特種加工類。數(shù)控特種加工機(jī)床包括數(shù)控線切割機(jī)床、電火花加工機(jī)床及激光切割機(jī)等。

4.其他類。如數(shù)控火焰切割機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。

(四)按照CNC裝置的功能水平分類

按照CNC裝置的功能水平可大致把數(shù)控機(jī)床分為高、中、低(經(jīng)濟(jì)型)三檔。大體上可從分辨率、進(jìn)給速度、伺服系統(tǒng)、同時(shí)控制軸數(shù)(聯(lián)動(dòng)軸數(shù))、通信功能、顯示功能、有無(wú)PLC及主CPU水平等幾方面加以區(qū)分。教材表5-2 252頁(yè)

七、數(shù)控機(jī)床的再生改造

相當(dāng)一部分在用數(shù)控機(jī)床面臨機(jī)械精度下降、電氣控制元件損壞，許多電氣元件已經(jīng)被淘汰不再生產(chǎn)的問題。要想繼續(xù)利用這些設(shè)備就要進(jìn)行再生改造。

1.正確估計(jì)待改造的數(shù)控機(jī)床的價(jià)值。不同部分的使用壽命相差很大，所以在再生改造時(shí)，必須仔細(xì)分析哪些部分可以利用，哪些部分必須更新，剩余價(jià)值還有多少。一般要求可利用的部分其剩余價(jià)值不應(yīng)低于總價(jià)值的1/3。

剩余價(jià)值較大的通常是機(jī)械部分及配套附件，而數(shù)控系統(tǒng)一般都需要更新。

2.設(shè)備技術(shù)改造應(yīng)該力求投資不超過同類新設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的40～60%，否則就不值得。

3.再生改造應(yīng)該全面配套，避免只進(jìn)行局部改造，否則影響改造后的綜合效果。

在改造方案中，必須對(duì)機(jī)床各主要部件的工作壽命進(jìn)行綜合平衡，技術(shù)參數(shù)要相互匹配。

4.設(shè)備改造要根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需要、自身的經(jīng)濟(jì)能力，確定合理的科學(xué)的再生改造目標(biāo)，而不要盲目追求一流水平。

第二節(jié)　CNC 裝置

一、CNC裝置所具備的功能

CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件，它由三部分組成，即計(jì)算機(jī)(硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路。

它的功能是：根據(jù)輸入的零件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)，完成數(shù)值計(jì)算和邏輯判斷，進(jìn)行輸入、輸出控制。

CNC裝置的功能分成為兩類：

控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、選刀和工作臺(tái)分度功能、字符顯示功能、診斷功能屬于數(shù)控機(jī)床必備的基本功能，價(jià)格比較便宜;而補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能及在線自動(dòng)編程功能屬于選擇功能，用戶可根據(jù)需要加以選用。

二、CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)

微處理器(CPU)是CNC裝置的核心，由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。微處理器的品質(zhì)決定了CNC裝置的檔次。

CPU的主要指標(biāo)是主頻和字長(zhǎng)。

總線是CNC裝置各部分之間傳送信息的公共通道。

按照信號(hào)的物理意義，總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。

數(shù)據(jù)總線為各個(gè)部分傳送數(shù)據(jù);地址總線傳送的是地址信號(hào);控制總線傳輸?shù)氖强刂菩盘?hào)。

為使不同的設(shè)備能夠連接在一起協(xié)調(diào)地工作，必須對(duì)設(shè)備的連接進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定和必要的約束，這種約束就是接口協(xié)議。

實(shí)現(xiàn)接口協(xié)議的硬件設(shè)備叫接口電路，簡(jiǎn)稱接口。

CNC裝置的接口電路包括與機(jī)床側(cè)的信號(hào)輸入輸出接口、與上位機(jī)的通信接口以及各種標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備的接口。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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