數(shù)控車床加工特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床品種已經(jīng)基本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多個品種規(guī)格。數(shù)控車床加工特點(diǎn)可以按照多種原則來進(jìn)行分類，分為以下幾點(diǎn)：

一、數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動軌跡分類

1、點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動部件從一個位置 ( 點(diǎn) ) 精確地移動到另一個位置 ( 點(diǎn) ) ，即僅控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，在移動過程中不進(jìn)行任何切削加工，至于兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動速度及路線則取決于生產(chǎn)率。為了在精確定位的基礎(chǔ)上有盡可能高的生產(chǎn)率，所以兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動先是以快速移動到接近新的位置，然后降速 1-3 級，使之慢速趨近定位點(diǎn)，以保證其定位精度。
　　這類機(jī)床主要 數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點(diǎn)位控制裝置。
2、點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床工作時，不僅要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位置 (即距離)，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動速度和路線(即軌跡)。其路線一般都由和各軸線平行的直線段組成。它和點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于：當(dāng)機(jī)床的移動部件移動時，可以沿一個坐標(biāo)軸的方向(一般地也可以沿45°斜線進(jìn)行切削，但不能沿任意斜率的直線切削)進(jìn)行切削加工，而且其輔助功能比點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床多，例如，要增加主軸轉(zhuǎn)速控制、循環(huán)進(jìn)給加工、刀具選擇等功能。
　　這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點(diǎn)位直線控制裝置。
3、輪廓控制數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的控制裝置能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。加工時不僅要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)，還要控制整個加工過程中每點(diǎn)的速度和位置，使機(jī)床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀的零件。它的輔助功能亦比較齊全。
　　這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機(jī)床等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為輪廓控制裝置(或連續(xù)控制裝置) 。

二、按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 　　

1、開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測反饋裝置。
              
　　數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。也正是由于信號的單向流程,它對機(jī)床移動部件的實(shí)際位置不作檢驗(yàn)，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 工作過程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖,通過伺服機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺移動。
　　這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)試方便、維修簡單，但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。
2、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求，所以必須檢測它的實(shí)際工作位置，為此，在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測反饋裝置，在加工中時刻檢測機(jī)床移動部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工精度。
　　閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。 圖中A為速度測量元件， C為位置測量元件。當(dāng)指令值發(fā)送到位置比較電路時，此時若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直至差值消除時為止，最終實(shí)現(xiàn)工作臺的精確定位。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)時必須對穩(wěn)定性給予足夠的重視 。

3、 可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用CNC 裝置。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。這種控制方式對工作臺的實(shí)際位置不進(jìn)行檢查測量，而是通過與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測量元件，如測速發(fā)電機(jī) A 和光電編碼盤 B( 或旋轉(zhuǎn)變壓器 ) 等間接檢測出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實(shí)際位移量，圖4半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖用此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制 。由于工作臺沒有完全包括在控制回路內(nèi)，因而稱之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便。

4、 開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。將上述三種控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中起來，可以組成混合控制的方案。這在大型數(shù)控機(jī)床中是人們多年研究的題目，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實(shí)。因?yàn)椋笮蛿?shù)控機(jī)床，需要高得多的進(jìn)給速度和返回速度，又需要相當(dāng)高的精度。如果只采用全閉環(huán)的控制，機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制環(huán)節(jié)中，因素十分復(fù)雜，盡管安裝調(diào)試多經(jīng)周折，仍然困難重重。為了避開這些矛盾，可以采用混合控制方式。在具體方案中它又可分為兩種形式：一是開環(huán)補(bǔ)償型；一是半閉環(huán)補(bǔ)償型。這里僅將開環(huán)補(bǔ)償型控制數(shù)控機(jī)床加以介紹。
  它的特點(diǎn)是：基本控制選用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制伺服機(jī)構(gòu)，附加一個校正伺服電路。通過裝在工作臺上的直線位移測量元件的反饋信號來校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。

三、按工藝用途分類

1、一般數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床種類一樣，有數(shù)控的車、銑、 鏜、鉆、磨床等等， 而且每一種又有很多品種，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。這類機(jī)床的工藝可能性和通用機(jī)床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件。

2、數(shù)控加工中心機(jī)床。這類機(jī)床是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在一般數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫(可容納10-100多把刀具)和自動換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床(又稱多工序數(shù)控機(jī)床或鏜銑類加工中心，習(xí)慣上簡稱為加工中心——MachiningCenter)，這使數(shù)控機(jī)床更進(jìn)一步地向自動化和高效化方向發(fā)展 。
　　數(shù)控加工中心機(jī)床和一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別是:工件經(jīng)一次裝夾后,數(shù)控裝置就能控制機(jī)床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工面自動地完成銑 ( 車 ) 、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類機(jī)床大多是以鏜銑為主的，主要用來加工箱體零件。它和一般的數(shù)控機(jī)床相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　?、?減少機(jī)床臺數(shù), 便于管理，對于多工序的零件只要一臺機(jī)床就能完成全部加工，并可以減少半成品的庫存量；
　　② 由于工件只要一次裝夾，因此減少了由于多次安裝造成的定位誤差，可以依靠機(jī)床精度來保證加工質(zhì)量；
　?、?工序集中，減少了輔助時間，提高了生產(chǎn)率；
　　④ 由于零件在一臺機(jī)床上一次裝夾就能完成多道工序加工，所以大大減少了專用工夾具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。
　　由于數(shù)控加工中心機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)很多，深受用戶歡迎，因此在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中占有很重要的地位。
　　另外還有一類加工中心，是在車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以軸類零件為主要加工對象。除可進(jìn)行車削、鏜削外，還可以進(jìn)行端面和周面上任意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。這類加工中心也設(shè)有刀庫，可安裝4-12把刀具，習(xí)慣上稱此類機(jī)床為車削中心(TC：Turning Center) 。

3、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床還是無法加工，如螺旋槳、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動才能加工出所需形狀。于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決于加工零件的工藝要求。現(xiàn)在常用的是 4，5，6坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。圖1為五軸聯(lián)動的數(shù)控加工示意圖。這時，x,y,z 三個坐標(biāo)與轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動可以同時聯(lián)動，以加工機(jī)翼等類零件。 

四、按數(shù)控裝置分類

數(shù)控機(jī)床若按其實(shí)現(xiàn)數(shù)控邏輯功能控制的數(shù)控裝置來分，有硬線（件）數(shù)控和軟線（件）數(shù)控兩種。
1、硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即NC）。這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補(bǔ)運(yùn)算、控制等功能均由集成電路或分立元件等器件實(shí)現(xiàn)。一般來說，數(shù)控機(jī)床不同，其控制電路也不同，因此系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以前應(yīng)用得比較廣泛。

2、軟線數(shù)控（又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控或微機(jī)數(shù)控，即CNC 或MNC）。 這類系統(tǒng)利用中、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成 CNC 裝置，或用微機(jī)與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功能幾乎全由軟件來實(shí)現(xiàn)，對于不同的數(shù)控機(jī)床，只須編制不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)， 而硬件幾乎可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 裝置。