A CNC szerszámgépeknek számos fajtája és specifikációja létezik, és az osztályozási módszerek is eltérőek. Általában a következő négy alapelv szerint osztályozhatók funkciójuk és szerkezetük alapján. 1. Osztályozás a szerszámgép mozgásának vezérlési pályája szerint (1) A pontvezérelt CNC szerszámgépek pontvezérléséhez csak a szerszámgép mozgó alkatrészeinek pontos pozicionálása szükséges egyik pontból a másikba. A pontok közötti mozgáspályára vonatkozó követelmények nem szigorúak. A mozgás során nem történik feldolgozás, és a koordinátatengelyek közötti mozgás nem kapcsolódik egymáshoz. A gyors és pontos pozicionálás elérése érdekében a két pont közötti elmozdulás általában először gyorsan mozog, majd lassan közelíti meg a pozicionálási pontot a pozicionálási pontosság biztosítása érdekében. Ahogy az alábbi ábrán látható, ez a pontvezérlés mozgáspályája. A pontvezérlési funkcióval rendelkező szerszámgépek közé elsősorban a CNC fúrógépek, CNC marógépek, CNC lyukasztógépek stb. tartoznak. A CNC technológia fejlődésével és a CNC rendszerek árának csökkenésével ritkák a kizárólag pontvezérlésre használt CNC rendszerek. ⑵ Lineáris vezérlésű CNC szerszámgépek A lineáris vezérlésű CNC szerszámgépeket párhuzamos vezérlésű CNC szerszámgépeknek is nevezik. Jellemzőik, hogy az ellenőrző pontok közötti pontos pozicionáláson túl a mozgási sebességet és az útvonalat (pályát) is szabályozzák két összefüggő pont között. Ezek mozgási útvonala azonban csak párhuzamos a szerszámgép koordinátatengelyével, azaz egyszerre csak egy koordinátatengely van vezérelve (azaz nincs szükség interpolációs számítási funkcióra a CNC rendszerben). Az eltolási folyamat során a szerszám meghatározott előtolási sebességgel tud vágni, és általában csak négyszögletes és lépcsős részeket tud megmunkálni. A lineáris vezérlésű szerszámgépek közé főleg viszonylag egyszerű CNC esztergák, CNC marógépek, CNC csiszolók stb. tartoznak. A szerszámgép CNC rendszerét lineáris vezérlésű CNC rendszernek is nevezik. Hasonlóképpen ritkák a kizárólag lineáris vezérlésre használt CNC szerszámgépek is. ⑶ Kontúrvezérlésű CNC szerszámgépek A kontúrvezérlésű CNC szerszámgépeket folyamatos vezérlésű CNC szerszámgépeknek is nevezik. Vezérlési jellemzőik, hogy egyidejűleg két vagy több mozgáskoordináta elmozdulását és sebességét is szabályozhatják. Annak érdekében, hogy a szerszám relatív mozgási pályája a munkadarab kontúrja mentén megfeleljen a munkadarab megmunkálási kontúrjának, az egyes koordinátamozgások elmozdulásszabályozását és sebességszabályozását pontosan össze kell hangolni az előírt arányossági összefüggésnek megfelelően. Ezért az ilyen típusú vezérléseknél a CNC-eszköznek interpolációs funkcióval kell rendelkeznie. Az úgynevezett interpoláció egy egyenes vagy ív alakjának leírása az interpolációs operátor matematikai feldolgozásával a CNC rendszerben a program által bevitt alapadatok (például az egyenes végponti koordinátái, a egy ív végponti koordinátái és a középponti koordináták vagy sugár). Ez azt jelenti, hogy a számítás során az impulzusok a számítási eredményeknek megfelelően minden koordinátatengely-vezérlőhöz elosztásra kerülnek, hogy az egyes koordinátatengelyek kapcsolódási elmozdulását a kívánt kontúrnak megfelelően szabályozzák. A mozgás során a szerszám folyamatosan vágja a munkadarab felületét, különböző egyenesek, ívek, ívek dolgozhatók fel. Kontúrvezérlés megmunkálási pálya. Az ilyen típusú szerszámgépek főként CNC esztergákat, CNC marógépeket, CNC huzalvágó gépeket, megmunkáló központokat stb. tartalmaznak, a megfelelő CNC eszközt pedig kontúrvezérlésnek nevezik. A CNC-rendszerek az általuk vezérelt kapcsolódási koordinátatengelyek száma szerint a következő formákra oszthatók. ① Kéttengelyes csatlakozás: főleg CNC esztergagépekhez használják forgó felületek feldolgozásához vagy CNC marógépekhez ívelt hengerek feldolgozásához. ② Kéttengelyes félrudazat: elsősorban háromnál több tengelyes szerszámgépek vezérlésére szolgál, amelyekben két tengely kapcsolható össze, a másik tengely pedig periodikusan adagolható. ③ Háromtengelyes összeköttetés: Általában két kategóriába sorolják, az egyik három lineáris koordinátatengely X/Y/Z összekapcsolása, amelyet gyakrabban használnak CNC marógépekben, megmunkáló központokban stb. A másik az, hogy amellett, hogy egyidejűleg két lineáris koordinátát vezérel X/Y/Z-ben, ezzel egyidejűleg az egyik lineáris koordinátatengely körül forgó forgó koordinátatengelyt is vezérli. Például egy eszterga megmunkáló központban a hosszirányú (Z tengely) és keresztirányú (X tengely) lineáris koordináta tengelyek összekapcsolása mellett a Z körül forgó orsó (C tengely) összekapcsolását is egyidejűleg kell vezérelnie. tengely. ④ Négytengelyes összeköttetés: Egyszerre vezérelheti három lineáris koordinátatengely X/Y/Z és egy forgó koordinátatengely összekapcsolását. ⑤ Öttengelyes kapcsolat: A három X/Y/Z lineáris koordinátatengely összekapcsolásának egyidejű vezérlése mellett. Egyidejűleg vezérel két A, B és C koordinátatengelyt is, amelyek e lineáris koordinátatengelyek körül forognak, és egyidejűleg öt tengely összekapcsolását vezérli. Ekkor a szerszám a tér bármely irányába állítható. Például a szerszám vezérlése úgy történik, hogy egyidejűleg az x és y tengely körül forogjon, így a szerszám mindig tartsa a normál irányt a megmunkált kontúrfelülettel a vágási pontján, így biztosítva a szerszám simaságát. a megmunkált felületet, javítja annak feldolgozási pontosságát és feldolgozási hatékonyságát, és csökkenti a feldolgozott felület érdességét. 2. Szervovezérlési módszer szerinti osztályozás (1) Nyílt hurkú vezérlésű CNC szerszámgépek Az ilyen típusú szerszámgépek előtolási szervohajtása nyitott hurkú, azaz nincs érzékelési visszacsatoló berendezés. A meghajtó motorja általában léptetőmotor. A léptetőmotor fő jellemzője, hogy a motor lépésszöget forgat minden alkalommal, amikor a vezérlőáramkör megváltoztatja a parancsimpulzus jelet, és maga a motor önzáró képességgel rendelkezik. A CNC rendszer által kiadott előtolási parancs jel az impulzuselosztón keresztül vezérli a meghajtó áramkört. Az impulzusok számának változtatásával szabályozza a koordináta-elmozdulást, az impulzusok frekvenciájának változtatásával az elmozdulási sebességet, az impulzusok eloszlási sorrendjének változtatásával pedig az elmozdulás irányát. Ezért ennek a szabályozási módszernek a legnagyobb jellemzője a kényelmes vezérlés, az egyszerű felépítés és az alacsony ár. A CNC rendszer által kiadott parancsjel áramlás egyirányú, így nincs stabilitási problémája a vezérlőrendszernek, de mivel a mechanikus erőátvitel hibáját visszacsatolás nem korrigálja, az elmozdulási pontosság nem magas. A korai CNC szerszámgépek mindegyike alkalmazta ezt a vezérlési módszert, de a meghibásodási arány viszonylag magas volt. Jelenleg a meghajtó áramkör fejlesztése miatt még mindig széles körben használják. Főleg hazámban az általános gazdaságos CNC-rendszerek és a régi berendezések CNC-átalakítása többnyire ezt a szabályozási módszert alkalmazza. Ezen túlmenően ez a vezérlési mód konfigurálható egychipes mikroszámítógéppel vagy egylapos számítógéppel CNC eszközként, ami csökkenti a teljes rendszer árát. (2) Zárt hurkú vezérlésű szerszámgépek Az ilyen típusú CNC szerszámgépek előtolásszervo hajtása zárt hurkú visszacsatoló vezérlési módban működik. Meghajtómotorja egyenáramú vagy váltóáramú szervomotort használhat, és helyzet- és fordulatszám-visszajelzéssel kell konfigurálni. A mozgó alkatrész tényleges elmozdulását a feldolgozás során bármikor észleli, és időben visszacsatolja a CNC rendszerben lévő komparátorba. Összehasonlítják az interpolációs művelettel kapott parancsjellel, és a különbséget a szervohajtás vezérlőjeleként használják, amely meghajtja az eltolási komponenst az elmozdulási hiba kiküszöbölésére. A helyzet-visszacsatoló elem beépítési helye és az alkalmazott visszacsatoló eszköz szerint két szabályozási módra oszlik: teljesen zárt hurkú és félig zárt hurok. ① Teljes zárt hurkú vezérlés Ahogy az ábrán is látható, helyzet-visszacsatoló eszköze lineáris elmozdulásérzékelő elemet (jelenleg általában rácsvonalzót) használ, és a szerszámgép nyergére van felszerelve, vagyis közvetlenül érzékeli a szerszám lineáris elmozdulását. szerszámgép koordinátáit. A motortól a szerszámgép nyeregéig terjedő teljes mechanikai átviteli láncban előforduló átviteli hiba visszacsatolás révén kiküszöbölhető, ezáltal a szerszámgép nagyon nagy statikus pozicionálási pontossága érhető el. Mivel azonban a teljes vezérlőkörben számos mechanikus erőátviteli kapcsolat súrlódási jellemzői, merevsége és hézaga nemlineárisak, és a teljes mechanikus átviteli lánc dinamikus válaszideje nagyon nagy az elektromos válaszidőhöz képest. Ez nagy nehézségeket okoz a teljes zárt hurkú rendszer stabilitáskorrekciójában, és a rendszer kialakítása és beállítása is meglehetősen bonyolult. Ezért ezt a teljes zárt hurkú vezérlési módszert főként CNC koordinátagépekhez és CNC precíziós csiszológépekhez használják nagy pontosságú követelményekkel. ② Félig zárt hurkú vezérlés Ahogy az ábrán is látható, helyzetvisszajelzése egy szögérzékelő elemet (jelenleg főként jeladókat stb.) használ, amelyet közvetlenül a szervomotorra vagy a vezetőcsavar végére szerelnek fel. Mivel a mechanikus átviteli kapcsolatok többsége nem tartozik a rendszer zárt hurkú hurkjába, ezért stabilabb szabályozási karakterisztikát kell elérni. A mechanikai átviteli hibák, például a vezércsavarok visszacsatoláson keresztül nem javíthatók bármikor, de a szoftveres fix értékű kompenzációs módszerek használhatók a pontosságuk megfelelő javítására. Jelenleg a legtöbb CNC szerszámgép félig zárt hurkú vezérlési módot használ. ⑶ Hibrid vezérlésű CNC szerszámgépek szelektíven koncentrálják a fenti vezérlési módszerek jellemzőit egy hibrid vezérlési séma kialakítására. Mint fentebb említettük, mivel a nyílt hurkú vezérlési módszer jó stabilitású, alacsony költséggel, gyenge pontossággal és rossz a teljes zárt hurkú stabilitás, az egymás kompenzálása és bizonyos szerszámgépek szabályozási követelményeinek teljesítése érdekében egy hibrid. ellenőrzési módszert kell elfogadni. A két leggyakrabban használt módszer a nyílt hurkú kompenzációs típus és a félig zárt hurkú kompenzációs típus. 3. Osztályozás a CNC rendszer funkcionális szintje szerint A CNC rendszer funkcionális szintje szerint a CNC rendszert általában három kategóriába sorolják: alacsony, közepes és magas. Hazámban ezt az osztályozási módszert gyakrabban használják. A három szint – alacsony, közepes és magas – határai relatívak, és az osztályozási szabványok különböző időszakokban eltérőek lesznek. A jelenlegi fejlettségi szint alapján a különböző típusú CNC-rendszerek három kategóriába sorolhatók: alacsony, közepes és csúcskategóriás egyes funkciók és mutatók szerint. Közülük a közepes és csúcskategóriásakat általában teljes funkciós CNC-nek vagy szabványos CNC-nek nevezik. ⑴ A fémvágás olyan CNC szerszámgépekre vonatkozik, amelyek különféle forgácsolási folyamatokat használnak, mint például esztergálás, marás, ütés, dörzsárazás, fúrás, köszörülés és gyalulás. A következő két kategóriába sorolható. ① Közönséges CNC szerszámgépek, például CNC esztergák, CNC marógépek, CNC csiszológépek stb. ② Megmunkáló központ, fő jellemzője a szerszámkönyvtár automatikus szerszámcserélő mechanizmussal, és a munkadarabot egyszer rögzítik. A befogást követően a különböző szerszámok automatikusan cserére kerülnek, és a különböző folyamatok, mint a marás (esztergálás), dörzsárazás, fúrás és menetfúrás, folyamatosan történik ugyanazon a szerszámgépen a munkadarab különböző megmunkáló felületein, például (építő/maró) megmunkáló központokon. , esztergaközpontok, fúróközpontok stb. ⑵ A fémalakítás olyan CNC szerszámgépekre vonatkozik, amelyek olyan alakítási eljárásokat alkalmaznak, mint az extrudálás, lyukasztás, préselés és rajz. A leggyakrabban használt gépek a CNC prések, CNC hajlítógépek, CNC csőhajlító gépek, CNC fonógépek stb. ⑶ A speciális feldolgozás elsősorban a CNC huzal-EDM-et, CNC EDM-alakító gépeket, CNC lángvágó gépeket, CNC lézeres megmunkáló gépeket stb. és a rajztermékek főként háromkoordinátás mérőgépeket, CNC szerszámbeállító gépeket, CNC plottereket, stb.
