数控机床的品种良多,按照其加工、节制道理、功能和构成,可以从以下几个分歧的角度进行分类。
一、按加工工艺方式分类
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式上存在很大分歧,具体的节制方式也各不不异,但机床的动作和举动都是数字化节制的,具有较高的出产率和自动化程度。
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出产效率。例如铣、镗、钻加工中心,它是在数控铣床基本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门加工工序进行铣、镗、钻、扩、 铰以及攻螺纹等多工序加工,出格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,大大提高了出产效率和加工质量。
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械人等。
二、按节制举动轨迹分类
1.点位节制数控机床
点位节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。机床数控系统只节制行程终点的坐标值,不节制点与点之间的举动轨迹,因此几个坐标轴之间的举动无任何联系。可以几个坐标同时向方针点举动,也可以各个坐标零丁依次举动。
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。点位节制数控机床的数控装置称为点位数控装置。
2.直线节制数控机床
直线节制数控机床可节制刀具或工作台以适当的进给速度,沿着平行于坐标轴的标的目的进行直线移动和切削加工,进给速度按照切削条件可在必然规模内变化。
直线节制的简略单纯数控车床,只有两个坐标轴,可加工阶梯轴。直线节制的数控铣床,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节制数控机床。
数控镗铣床、加工中心等机床,它的各个坐标标的目的的进给举动的速度能在必然规模内进行调整,兼有点位和直线节制加工的功能,这类机床应该称为点位/直线节制的数控机床。
3.轮廓节制数控机床
轮廓节制数控机床能够对两个或两个以上举动的位移及速度进行持续相关的节制,使合成的平面或空间的举动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能节制机床移动部件的起点与终点坐标,而且能节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节制数控机床。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节制系统。轮廓节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竭进行插补运算,然后进行相应的速度与位移节制。
此刻计较机数控装置的节制功能均由软件实现,增加轮廓节制功能不会带来成本的增加。因此,除少数专用节制系统外,现代计较机数控装置都具有轮廓节制功能。
三、按驱动装置的特点分类
1.开环节制数控机床
这类节制的数控机床是其节制系统没有位置检测元件,伺服驱动部件凡是为反映式步进电念头或夹杂式伺服步进电念头。数控系统每发出一个进给指令,经驱动电路功率放大后,驱动步进电机扭转一个角度,再经由齿轮减速装置带动丝杠扭转,经由过程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抉择的。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,所以称为开环节制数控机床。
开环节制系统的数控机床结构简单,成本较低。可是,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,步进电念头的失步、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。开环节制系统仅合用于加工精度要求不很高的中小型数控机床,出格是简略单纯经济型数控机床。
2.闭环节制数控机床
闭环节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斗劲,用差值对机床进行节制,使移动部件按照实际需要的位移量举动,最终实现移动部件的精确举动和定位。从理论上讲,闭环系统的举动精度主要取决于 检测装置的检测精度,也与传动链的误差无关,因此其节制精度高。图1-3所示的为闭环节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斗劲电路时,若工作台没有移动,则没有反馈量,指令值使得伺服电动灵活弹,经由过程A将速度反馈信号送到速度节制电路,经由过程C将工作台实际位移量反馈回去,在位置斗劲电路中与位移指令值对角力计较,用斗劲后获得的差值进行位置节制,直至差值为零时为止。这类节制的数控机床,因把机床工作台纳入了节制环节,故称为闭环节制数控机床。
闭环节制数控机床的定位精度高,但调试和维修都较坚苦,系统复杂,成本高。
3.半闭环节制数控机床
半闭环节制数控机床是在伺服电念头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),经由过程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。图1-4所示的为半闭环节制数控机床的系统框图。图中A速度传感器、B角度传感器。经由过程测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电念头的转速,从而推算出工作台的实际位移量,将此值与指令值进行斗劲,用差值来实现节制。由于工作台没有包罗在节制回路中,因而称为半闭环节制数控机床。
半闭环节制数控系统的调试斗劲便利,而且具有很好的不变性。今朝大多将角度检测装置和伺服电念头设计成一体,这样,使结构加倍紧凑。
4.夹杂节制数控机床
将以上三类数控机床的特点连系起来,就形成了夹杂节制数控机床。夹杂节制数控机床出格合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,如果只采用全闭环节制,机床传动链和工作台全部置于节制闭环中,闭环调试斗劲复杂。夹杂节制系统又分为两种形 式:
(1)开环抵偿型,它的根基节制选用步进电念头的开环伺服机构,此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)半闭环抵偿型。它是用半闭环节制方式取得高精度节制,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。此中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。