Es gibt viele Varianten und Spezifikationen von CNC-Werkzeugmaschinen, und auch die Klassifizierungsmethoden sind unterschiedlich. Heute teilt Ihnen der Herausgeber einige nützliche Informationen zur Klassifizierung von CNC-Werkzeugmaschinen mit. Ich hoffe, es wird Ihnen hilfreich sein.
1. Klassifizierung nach der Steuerbahn der Werkzeugmaschinenbewegung
1. CNC-Werkzeugmaschinen mit Punktsteuerung
Die Punktsteuerung erfordert lediglich die genaue Positionierung der beweglichen Teile der Werkzeugmaschine von einem Punkt zum anderen. Die Anforderungen an die Bewegungsbahn zwischen Punkten sind nicht streng. Während der Bewegung findet keine Bearbeitung statt. Die Bewegung zwischen den einzelnen Koordinatenachsen ist irrelevant. Um eine schnelle und genaue Positionierung zu erreichen, bewegt sich die Verschiebung zwischen zwei Punkten im Allgemeinen zuerst schnell und nähert sich dann langsam dem Positionierungspunkt, um die Positionierungsgenauigkeit sicherzustellen. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, handelt es sich um die Bewegungsbahn der Punktsteuerung.
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Zu den Werkzeugmaschinen mit Punktsteuerungsfunktionen gehören hauptsächlich CNC-Bohrmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, CNC-Stanzmaschinen usw. Mit der Entwicklung der CNC-Technologie und dem Preisverfall von CNC-Systemen sind CNC-Systeme, die ausschließlich der Punktsteuerung dienen, nicht mehr üblich.
2. CNC-Werkzeugmaschinen mit linearer Steuerung
CNC-Werkzeugmaschinen mit linearer Steuerung werden auch als CNC-Werkzeugmaschinen mit paralleler Steuerung bezeichnet. Seine Besonderheit besteht darin, dass es neben der Steuerung der genauen Positionierung zwischen Punkten auch die Bewegungsgeschwindigkeit und die Route (Flugbahn) zwischen zwei verbundenen Punkten steuert. Seine Bewegungsroute bezieht sich jedoch nur auf die Koordinatenachsen der Werkzeugmaschine, die sich parallel bewegen, was bedeutet, dass nur eine Koordinatenachse gleichzeitig gesteuert wird (d. h. im CNC-System ist keine Interpolationsfunktion erforderlich). Während des Verschiebevorgangs kann das Werkzeug mit der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit schneiden. Generell können nur rechteckige und abgestufte Teile bearbeitet werden.
Zu den Werkzeugmaschinen mit linearen Steuerfunktionen gehören hauptsächlich relativ einfache CNC-Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen und CNC-Schleifmaschinen. Das CNC-System dieser Werkzeugmaschine wird auch als linear gesteuertes CNC-System bezeichnet. Ebenso selten sind CNC-Werkzeugmaschinen, die ausschließlich der linearen Steuerung dienen.
3. Konturgesteuerte CNC-Werkzeugmaschinen
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Konturgesteuerte CNC-Werkzeugmaschinen werden auch als kontinuierlich gesteuerte CNC-Werkzeugmaschinen bezeichnet. Seine Steuerungsfunktion besteht darin, dass er die Verschiebung und Geschwindigkeit von zwei oder mehr Bewegungskoordinaten gleichzeitig steuern kann.
Um die Anforderungen zu erfüllen, dass die relative Bewegungsbahn des Werkzeugs entlang der Werkstückkontur mit der Bearbeitungskontur des Werkstücks übereinstimmt, müssen die Verschiebungssteuerung und die Geschwindigkeitssteuerung jeder Koordinatenbewegung gemäß der vorgeschriebenen proportionalen Beziehung genau koordiniert werden.
Daher muss bei dieser Art von Steuerverfahren die numerische Steuervorrichtung über eine Interpolationsfunktion verfügen. Die sogenannte Interpolation besteht darin, die Form einer geraden Linie oder eines Bogens durch die mathematische Verarbeitung des Interpolationsoperators im CNC-System auf der Grundlage der vom Programm eingegebenen Grunddaten (z. B. der Endpunktkoordinaten der geraden Linie usw.) zu beschreiben Endpunktkoordinaten des Bogens und die Mittelpunktkoordinate oder der Radius). , das heißt, während der Berechnung werden jeder Koordinatenachsensteuerung gemäß den Berechnungsergebnissen Impulse zugewiesen, wodurch die Gestängeverschiebung jeder Koordinatenachse so gesteuert wird, dass sie der erforderlichen Kontur entspricht. Während des Bewegungsvorgangs schneidet das Werkzeug kontinuierlich die Werkstückoberfläche und es können verschiedene Prozesse durchgeführt werden. Bearbeitung von Geraden, Bögen und Kurven.
Zu dieser Art von Werkzeugmaschinen gehören hauptsächlich CNC-Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, CNC-Drahtschneidemaschinen und Bearbeitungszentren. Das entsprechende CNC-Gerät wird als Kontursteuerungs-CNC-System bezeichnet. Entsprechend der Anzahl der von ihm gesteuerten Verknüpfungskoordinatenachsen kann er in die folgenden Typen unterteilt werden: Form:
(1) Zweiachsige Verbindung: Wird hauptsächlich für CNC-Drehmaschinen zur Bearbeitung rotierender gekrümmter Oberflächen oder CNC-Fräsmaschinen zur Bearbeitung gekrümmter zylindrischer Oberflächen verwendet.
(2) Zweiachsiges Halbgelenk: Es wird hauptsächlich zur Steuerung von Werkzeugmaschinen mit mehr als drei Achsen verwendet. Zwei der Achsen können gekoppelt werden und die andere Achse kann einen periodischen Vorschub durchführen.
(3) Drei-Achsen-Verbindung: Im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: Eine davon ist die Verbindung von drei linearen Koordinatenachsen X/Y/Z, die hauptsächlich in CNC-Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren usw. verwendet wird. Die andere Art ist die in Zusätzlich zur gleichzeitigen Steuerung der beiden linearen Koordinaten in X/Y/Z steuert es gleichzeitig auch die Rotationskoordinatenachse, die sich um eine der linearen Koordinatenachsen dreht.
Beispielsweise muss ein Drehbearbeitungszentrum neben der Verknüpfung zweier linearer Koordinatenachsen in Längsrichtung (Z-Achse) und Querrichtung (X-Achse) auch gleichzeitig die Verknüpfung der rotierenden Spindel (C-Achse) steuern um die Z-Achse.
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(4) Vier-Achsen-Verbindung: Steuern Sie gleichzeitig die drei linearen Koordinatenachsen X/Y/Z, um sie mit einer bestimmten Rotationskoordinatenachse zu verbinden.
(5) Fünf-Achsen-Verbindung: Zusätzlich zur gleichzeitigen Steuerung der Verbindung der drei linearen Koordinatenachsen X/Y/Z steuert es gleichzeitig auch zwei der Koordinatenachsen A, B und C, die sich um die lineare Koordinatenachse drehen , wodurch eine gleichzeitige Steuerung von fünf Koordinatenachsen entsteht. Die beiden Achsen sind gekoppelt und das Werkzeug kann in jede beliebige Raumrichtung positioniert werden.
Beispielsweise wird das Werkzeug so gesteuert, dass es gleichzeitig um die die zu bearbeitende Oberfläche und verbessern deren Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitung. Effizienz und reduziert die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche.
2. Klassifizierung nach Servosteuerungsmethode
1. CNC-Werkzeugmaschinen mit Steuerung
Der Vorschub-Servoantrieb dieser Art von Werkzeugmaschine ist ein Open-Loop-Antrieb, das heißt, es gibt kein Erkennungs-Feedback-Gerät. Der Antriebsmotor ist in der Regel ein Schrittmotor. Das Hauptmerkmal eines Schrittmotors besteht darin, dass sich der Motor jedes Mal um einen Schritt dreht, wenn die Steuerschaltung das Befehlsimpulssignal ändert. Abstandswinkel und der Motor selbst verfügt über eine Selbsthemmungsfähigkeit.
Das vom CNC-System ausgegebene Vorschubbefehlssignal steuert die Antriebsschaltung über den Impulsverteiler. Es steuert den Betrag der Koordinatenverschiebung durch Änderung der Anzahl der Impulse, steuert die Geschwindigkeit der Verschiebung durch Änderung der Impulsfrequenz und steuert die Verschiebung durch Änderung der Impulsverteilungssequenz. Richtung.
Daher sind die größten Merkmale dieser Steuerungsmethode die bequeme Steuerung, die einfache Struktur und der niedrige Preis. Der vom CNC-System ausgegebene Befehlssignalfluss erfolgt in eine Richtung, sodass kein Stabilitätsproblem des Steuerungssystems besteht. Da der Fehler der mechanischen Übertragung jedoch nicht durch Rückmeldung korrigiert wird, ist die Verschiebungsgenauigkeit nicht hoch.
Frühe CNC-Werkzeugmaschinen übernahmen alle diese Steuerungsmethode, die Ausfallrate war jedoch relativ hoch. Aufgrund der Verbesserung der Antriebsschaltung ist es derzeit immer noch weit verbreitet. Insbesondere in unserem Land wird diese Steuerungsmethode häufig in allgemeinen wirtschaftlichen CNC-Systemen und bei der CNC-Umwandlung alter Geräte eingesetzt. Darüber hinaus kann diese Steuerungsmethode einen Einchip-Computer oder Einplatinencomputer als CNC-Gerät konfigurieren, wodurch der Preis des gesamten Systems gesenkt wird.
2. Werkzeugmaschinen mit geschlossenem Regelkreis
Der Vorschubservoantrieb dieser Art von CNC-Werkzeugmaschine arbeitet nach einem Rückkopplungsregelverfahren. Der Antriebsmotor kann zwei Arten von Gleichstrom- oder Wechselstrom-Servomotoren verwenden und muss mit Positionsrückmeldung und Geschwindigkeitsrückmeldung konfiguriert werden, um die tatsächliche Verschiebung der beweglichen Teile jederzeit während der Verarbeitung zu erkennen. Der Betrag wird rechtzeitig an den Vergleicher im CNC-System zurückgemeldet. Es wird mit dem durch die Interpolationsoperation erhaltenen Befehlssignal verglichen. Die Differenz wird als Steuersignal des Servoantriebs verwendet, der wiederum die Verschiebungskomponente antreibt, um den Verschiebungsfehler zu beseitigen.
Je nach Installationsort des Positionsrückmeldungs-Erkennungselements und des verwendeten Rückmeldungsgeräts wird es in zwei Steuermodi unterteilt: vollständig geschlossener Regelkreis und halbgeschlossener Regelkreis.
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(1) Vollständige Regelung im geschlossenen Regelkreis
Das Positionsrückmeldungsgerät verwendet ein lineares Verschiebungserkennungselement (derzeit wird im Allgemeinen ein Gitterlineal verwendet), das auf dem Sattel der Werkzeugmaschine installiert ist, d. h. es erfasst direkt die lineare Verschiebung der Werkzeugmaschinenkoordinaten. Durch Feedback kann die gesamte mechanische Übertragungskette vom Motor bis zum Maschinensattel entfallen. Übertragungsfehler, wodurch eine höhere statische Positionierungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine erreicht wird.
Innerhalb des gesamten Regelkreises sind jedoch die Reibungseigenschaften, die Steifigkeit und das Spiel vieler mechanischer Übertragungsglieder nichtlinear und die dynamische Reaktionszeit der gesamten mechanischen Übertragungskette ist im Vergleich zur elektrischen Reaktionszeit sehr groß. Dies bringt große Schwierigkeiten bei der Stabilitätskorrektur des gesamten geschlossenen Regelkreises mit sich, und auch der Entwurf und die Anpassung des Systems sind relativ komplex. Daher wird dieses vollständig geschlossene Steuerungsverfahren hauptsächlich für CNC-Koordinatenmaschinen, CNC-Präzisionsschleifmaschinen usw. verwendet, die eine sehr hohe Präzision erfordern.
(2) Halbgeschlossene Regelung
Die Positionsrückmeldung erfolgt über Winkelerkennungskomponenten (derzeit hauptsächlich Encoder usw.), die direkt am Ende des Servomotors oder der Spindel installiert sind. Da die meisten mechanischen Übertragungsverbindungen nicht in den geschlossenen Regelkreis des Systems eingebunden sind, werden stabilere Regeleigenschaften erreicht. Mechanische Übertragungsfehler wie z. B. Schrauben können nicht jederzeit durch Feedback korrigiert werden, jedoch kann deren Genauigkeit durch Software-Festwertkompensationsmethoden entsprechend verbessert werden. Gegenwärtig verwenden die meisten CNC-Werkzeugmaschinen den halbgeschlossenen Regelmodus.
3. CNC-Werkzeugmaschinen mit Hybridsteuerung
Die Eigenschaften der oben genannten Steuerungsmethoden können selektiv konzentriert werden, um ein hybrides Steuerungsschema zu bilden. Wie bereits erwähnt, weist die Steuerungsmethode mit offenem Regelkreis eine gute Stabilität, niedrige Kosten und eine schlechte Genauigkeit auf, während die Steuerungsmethode mit vollständig geschlossenem Regelkreis eine schlechte Stabilität aufweist, um sich gegenseitig zu kompensieren und die Steuerungsanforderungen einiger Maschinen zu erfüllen Werkzeuge sollte eine hybride Steuerungsmethode verwendet werden.
3. Einteilung nach Funktionsebene von CNC-Systemen
CNC-Systeme werden üblicherweise in drei Kategorien eingeteilt: niedrig, mittel und hoch. Diese Klassifizierungsmethode wird in unserem Land häufig verwendet. Da die Grenzen der niedrigen, mittleren und hohen Noten relativ sind, werden die Klassifizierungsstandards in verschiedenen Zeiträumen unterschiedlich sein. Was den aktuellen Entwicklungsstand anbelangt, können verschiedene Arten von CNC-Systemen anhand einiger Funktionen und Indikatoren in drei Kategorien eingeteilt werden: Low-End, Medium-End und High-End-Systeme. Unter diesen werden Mittel- und High-End-Modelle im Allgemeinen als Vollfunktions-CNC oder Standard-CNC bezeichnet.
1. Metallschneiden
Bezieht sich auf CNC-Werkzeugmaschinen, die verschiedene Schneidverfahren wie Drehen, Fräsen, Reiben, Bohren, Schleifen und Hobeln verwenden. Es kann in die folgenden zwei Kategorien unterteilt werden:
(1) Gewöhnliche CNC-Werkzeugmaschinen: wie CNC-Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, CNC-Schleifmaschinen usw.
(2) Bearbeitungszentrum: Sein Hauptmerkmal ist eine Werkzeugbibliothek mit einem automatischen Werkzeugwechselmechanismus. Nach dem Spannen werden verschiedene Schneidwerkzeuge automatisch ausgetauscht und verschiedene Prozesse wie Fräsen (Drehen), Reiben, Bohren und Gewindeschneiden werden kontinuierlich auf jeder Bearbeitungsfläche des Werkstücks auf derselben Werkzeugmaschine, wie z. B. (Fräs-)Bearbeitungszentren usw., durchgeführt Drehzentren. , Bohrzentrum usw.
2. Metallumformung
Bezieht sich auf CNC-Werkzeugmaschinen, die Strangpressen, Stanzen, Pressen, Ziehen und andere Umformverfahren verwenden. Zu den häufig verwendeten gehören CNC-Pressen, CNC-Biegemaschinen, CNC-Rohrbiegemaschinen und CNC-Spinnmaschinen.
3. Besondere Verarbeitungskategorien
Es gibt hauptsächlich CNC-Drahterodiermaschinen, CNC-EDM-Umformmaschinen, CNC-Brennschneidemaschinen, CNC-Laserbearbeitungsmaschinen usw.
4. Messen und Zeichnen
Dazu gehören hauptsächlich dreidimensionale Koordinatenmessgeräte, CNC-Werkzeugsetzer, CNC-Plotter usw.
