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数控机床基础知识详解

(一)数控机床的分类

数控机床有多种分类方法,常见的有按工艺用途分类、按功能和运动方式分类、按进给伺服系统控制方式分类、按数控装置的构成分类、按主轴可控制轴数分类、按加工方式分类等方法。

1、按工艺用途数控机床分为:普通数控机床和加工中心。

2、按功能和运动方式数控机床分为:点位运动控制数控机床、点位直线运动控制数控机床和轮廓运动控制数控机床。

3、按进给伺服系统控制方式数控机床分为:开环控制系统数控机末、半闭环控制系统数控机床和闭环控制系统数控机床。

4、按数控装置的构成数控机床分为:硬线数控机床和CNC数控机床。

5、按可控制的联动轴数控机床分为:两坐标联动、兰坐标联动、两轴半联动和多轴联动数控机床等。

6、按加工方式数控机床分为:金属切削加工数控机床、金属成型数控机床和电加工数控机床等。

车间里的数控机床

(二)数控机床的运动控制方式

数控机床按功能和运动方式分为点位运动控制数控机床、点位直线运动控制数控机床和轮廓运动控制数控机床三类。

点位运动控制数控机床是指刀具或工作台从某一位置向另一位置移动,中间移动轨迹不需严格控制,而最终准确到达目标点位置的控制方式。点位控制数控机床在移动过程中刀具并不进行加工,而是先作快速向终点附近移动,然后以低速准确移动到终点预定位置。使用这类控制方式的有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控弯管机等。

点位直线运动控制数控机床是指数控系统不仅控制刀具和工作台从一个点准确的移动到另一个点,而且保证在两点之间的运动轨迹是平行于机床坐标轴的一条直线的控制方式。在移动过程中刀具进行切削,应用这类控制方式的有数控车床、数控钻床和数控铣床。

轮廓运动控制数控机床是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格控制的系统,刀具相对工件的运动轨迹为任意曲线,即不仅能控制移动部件从一个点准确的移动到另一个点,而且还能控制整个加工过程每一个点的速度和位移量,将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制方式的有数控铣床、数控车床、数控凸轮磨床、数控线切割机床和加工中心。

(三)数控机床和数控加工中心的区别

普通数控机床一般是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。普通数控机床在自动化程度上还不够完善,刀具的更换与零件的装夹仍需人工来完成。

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。加工中心将数控铣床、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、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工。加工中心的类型很多,一般分为立式加工中心、卧式加工中心和车削加工中心等。

(四)数控机床的伺服系统控制方式

按进给伺服系统控制方式分类,数控机床可分为开环控制系统数控机床、半闭环控制系统数控机床和闭环控制系统数控机床。

开环控制系统数控机床没有位置反馈和校准控制系统,所以机床的定位精度主要取决于进给驱动装置的精度,定位精度一般在±0.02mm。这类数控机床结构简单,调试方便,价格低廉,属于经济型的数控机床。

半闭环控制系统数控机床的运动部件接受数控系统发出的运动指令而运动。这类数控机床设有角位移位置检测装置,因此具有位置反馈和校准控制系统,可以将机床进给传动误差中的大部分进行补偿,以提高数控机床的运动精度和定位精度。半闭环数控机床调试比较容易,稳定性好,通过补偿可达到较高的运动精度和定位锖度,是目前应用最多的一种数控机床。

闭环控制系统数控机床的运动接受数控系统发出的运动指令而运动。这类机床装有直线位移测量装置(回转坐标则仍用角位移测量装置)直接检测运动部件的位移,通过位置反馈控制和校准控制系统,可对机床进给传动误差进行补偿,从而提高数控机床的定位精度,一般这类数控机床的定位精度可达到±0.01mm,髙精度的可达到0.001mm。由于系统增加了检测、比较和反馈装置,因此结构比较复杂,调试和维修比较困难。这类数控机床属于大型和精密数控机床。

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