Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Изучение универсальности станков с ЧПУ: Типы и области применения

На сегодняшний день существует множество типов станков с ЧПУ, каждый из которых имеет свою структуру и функции. В целом их можно классифицировать по следующим признакам:

1. Классификация на основе траектории движения станка

 В соответствии с различными траекториями движения станка оно может быть разделено на управление "точка-точка станок с ЧПУ станков, станков с ЧПУ с линейным управлением и станков с ЧПУ с контурным управлением.

(1) Управление "точка-точка Станки с ЧПУ

Управление по точкам (также известное как управление позиционированием или управление по точкам) означает перемещение инструмента из одной позиции в другую без жестких требований к траектории между ними, при условии, что инструмент точно достигает заданной позиции.

Характерной особенностью станков с точечным управлением является то, что они контролируют только точное позиционирование подвижных частей из одного положения в другое, не выполняя никакой обработки во время их перемещения и позиционирования.

Чтобы минимизировать время перемещения и позиционирования подвижных частей, движение между двумя связанными точками сначала осуществляется с высокой скоростью до достижения новой позиции, а затем непрерывно замедляется или постепенно замедляется для медленного приближения к точке позиционирования, обеспечивая точность позиционирования.

Принципиальная схема обработки управления "точка-точка" показана на рисунке 1-3.

К этому типу станков в основном относятся координатно-расточные станки с ЧПУ, сверлильные станки с ЧПУ, станки точечной сварки с ЧПУ и Гибка с ЧПУ станки. Соответствующее устройство ЧПУ называется устройством ЧПУ с точечным управлением.

(2) Станки с ЧПУ с линейным управлением

Линейное управление (также известное как управление параллельным резанием) не только контролирует точное положение (расстояние) двух смежных точек, но и обеспечивает прямолинейность траектории между ними, а также контролирует скорость перемещения, поскольку станки этого типа выполняют обработку резанием во время перемещения между двумя точками.

Особенностью станков с ЧПУ с линейным управлением является то, что они контролируют не только точное положение инструмента относительно заготовки, но и скорость и траекторию движения между двумя связанными точками, траектория которых обычно состоит из отрезков прямых линий, параллельных каждой оси.

Разница между станками с ЧПУ с линейным управлением и с точечным управлением заключается в том, что при движении подвижных частей станка они могут выполнять обработку резанием вдоль направления одной координатной оси и имеют больше вспомогательных функций, чем станки с ЧПУ с точечным управлением.

Принципиальная схема обработки линейного управления показана на рисунке 1-4.

Рисунок 1-3: Принципиальная схема обработки управления "точка-точка".
Рисунок 1-4: Схема обработки линейного управления.

К этому типу станков в основном относятся координатно-токарные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ, расточные и фрезерные станки с ЧПУ. Соответствующее устройство ЧПУ называется устройством ЧПУ с линейным управлением.

(3) Станки с ЧПУ с контурным управлением

Контурное управление, также известное как непрерывное управление, - это функция, которой обладает большинство станков с ЧПУ. Особенность станков с ЧПУ с контурным управлением заключается в том, что они могут одновременно управлять двумя или более осями с возможностью интерполяции.

Они не только контролируют положение и скорость перемещения инструмента в каждой точке во время обработки, но и могут обрабатывать кривые и поверхности любой формы.

Принципиальная схема обработки контурного управления показана на рисунке 1-5.

Координатно-токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и т.д. относятся к станкам с контурным управлением. Соответствующее устройство ЧПУ называется устройством контурного управления. Устройства контурного управления гораздо сложнее по структуре и более полнофункциональны, чем устройства точечного и линейного управления.

2. Классификация по типу сервосистемы

В соответствии с различными типами сервосистем станки с ЧПУ можно разделить на станки с ЧПУ с открытым контуром управления, станки с ЧПУ с закрытым контуром управления и станки с ЧПУ с полузакрытым контуром управления.

Рисунок 1-5: Схема обработки контурного контроля.

(1) Станки с ЧПУ с открытым циклом управления

Станки с ЧПУ с открытым циклом управления обычно не имеют элементов определения положения, а в качестве компонентов сервопривода обычно используются шаговые двигатели.

После того как устройство ЧПУ посылает импульс подачи, импульс усиливается и приводит в действие шаговый двигатель для поворота на фиксированный угол, а затем рабочий стол перемещается с помощью механической передачи.

Сервосистема с разомкнутым контуром показана на рисунке 1-6. Этот тип системы не имеет обратной связи с управляемым объектом, и ее точность полностью зависит от точности размера шага шагового двигателя и точности механической передачи.

Его схема управления проста, легко настраивается, имеет низкую точность (обычно до 0,02 мм), обычно применяется для небольших или экономичных станков с ЧПУ.

Рисунок 1-6: Сервосистема с открытым контуром.

(2) Станки с ЧПУ с замкнутым циклом управления

Станки с ЧПУ с замкнутым циклом управления обычно оснащены элементами определения положения, которые могут в любой момент определить фактическое смещение рабочего стола и передать его обратно в устройство ЧПУ. После сравнения с заданным значением серводвигатель управляется с помощью разницы до тех пор, пока разница не станет равна нулю.

Для привода станков этого типа обычно используются серводвигатели постоянного или переменного тока. В качестве элементов определения положения обычно используются линейные решетки, магнитные решетки, датчики синхронизации и т. д. Сервосистема с замкнутым контуром показана на рис. 1-7.

Из принципа работы сервосистемы с замкнутым контуром видно, что точность системы зависит в основном от точности устройства определения положения. Теоретически, это может полностью исключить влияние ошибок в компонентах передачи на обработку заготовки.

Таким образом, эта система может достичь высокой точности обработки. Конструкция и настройка замкнутой сервосистемы сопряжены с большими трудностями, а стоимость элементов обнаружения линейных перемещений относительно высока, в основном они используются в некоторых высокоточных расточных и фрезерных станках, сверхточных токарных станках и обрабатывающих центрах.

(3) Станки с ЧПУ с полузамкнутым циклом управления

Станки с ЧПУ с полузамкнутым контуром управления обычно устанавливают элементы определения положения на вал серводвигателя или конец шарико-винтовой пары, но не осуществляют прямой обратной связи с перемещением станка.

Вместо этого они определяют угол поворота сервосистемы и передают этот сигнал обратно в устройство ЧПУ для сравнения команд, используя разницу для управления серводвигателем. Сервосистема с полузамкнутым контуром показана на рис. 1-8.

Рисунок 1-7: Сервосистема с замкнутым циклом.
Рисунок 1-8 Сервосистема с полузамкнутым контуром

Поскольку сигнал обратной связи в сервосистеме с полузамкнутым контуром берется от вращения вала двигателя, механическое передаточное устройство в системе находится вне контура обратной связи, и его жесткость, прерывистость и другие нелинейные факторы не влияют на стабильность системы, что делает ее легко отлаживаемой.

Аналогичным образом, точность позиционирования станка в основном зависит от точности механической передачи.

Однако современные устройства ЧПУ имеют функции компенсации погрешностей свинца и прерывистой компенсации, поэтому нет необходимости сильно повышать точность различных компонентов передаточного устройства.

Точность может быть повышена до уровня, приемлемого для большинства пользователей, за счет компенсации. Кроме того, устройства для обнаружения линейных перемещений гораздо дороже устройств для обнаружения угловых перемещений.

Поэтому, за исключением крупных станков, требующих очень высокой точности позиционирования или предъявляющих особые требования к длительным перемещениям и не имеющих возможности использовать шарико-винтовые пары, в подавляющем большинстве станков с ЧПУ используются сервосистемы с полузамкнутым контуром.

3. Классификация по целям процесса

В соответствии с различными технологическими целями станки с ЧПУ можно разделить на резка металла Станки с ЧПУ, металлообрабатывающие станки с ЧПУ, станки для специальной обработки с ЧПУ и другие виды станков с ЧПУ.

(1) Металлорежущие станки с ЧПУ Металлорежущие станки с ЧПУ включают токарные станки с ЧПУ, сверлильные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ, расточные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры.

Режущие станки были разработаны раньше всех, и в настоящее время существует множество их типов с существенными функциональными различиями. В обрабатывающих центрах возможна автоматическая смена инструмента.

Все эти станки имеют библиотеку инструментов, которая может содержать 10-100 инструментов. Их особенность заключается в том, что несколько процессов могут быть выполнены с помощью зажим заготовку один раз.

Для дальнейшего повышения эффективности производства в некоторых обрабатывающих центрах используются двойные рабочие столы, один из которых предназначен для обработки, а другой - для загрузки и выгрузки, причем рабочий стол может автоматически меняться местами.

(2) Обработка металлов давлением Станки с ЧПУ Металлообрабатывающие станки с ЧПУ включают в себя гибочные станки с ЧПУ, комбинированные вырубные станки с ЧПУ и прессовые станки с поворотной головкой с ЧПУ. Этот тип станков появился позже, но быстро развивался.

(3) Специальные обрабатывающие станки с ЧПУ Специальные обрабатывающие станки с ЧПУ включают станки для резки проволоки, электроэрозионные станки с ЧПУ, газовая резка станки, и станки лазерной резки с ЧПУ и т.д.

(4) Другие виды станков с ЧПУ К другим видам станков с ЧПУ относятся трехкоординатные измерительные станки с ЧПУ и др.

4. Классификация по Система ЧПУ функциональный уровень

Станки с ЧПУ можно разделить на три класса: низкий, средний и высокий, в соответствии с различными техническими параметрами, функциональными показателями и уровнем функционирования ключевых компонентов системы ЧПУ.

В Китае они также классифицируются как полнофункциональные станки с ЧПУ, популярные станки с ЧПУ и экономичные станки с ЧПУ.

Эти методы классификации имеют относительные границы, и стандарты деления в разные периоды различаются, в основном, по следующим аспектам.

(1) Класс процессора системы управления

В системах ЧПУ низкого класса обычно используются 8-разрядные процессоры, а в системах ЧПУ среднего и высокого класса - 16- или 64-разрядные процессоры. В некоторых устройствах ЧПУ сейчас используются 64-разрядные процессоры.

(2) Разрешение и скорость подачи

Разрешение - это наименьшая единица перемещения, которую может обнаружить устройство обнаружения перемещений. Чем меньше разрешение, тем выше точность обнаружения. Это зависит от типа и точности изготовления устройства обнаружения.

Как правило, разрешение 10 мкм и скорость подачи 8~10 м/мин считаются станками с ЧПУ низкого класса; разрешение 1 мкм и скорость подачи 10~20 м/мин считаются станками с ЧПУ среднего класса; разрешение 0,1 мкм и скорость подачи 15~20 м/мин считаются станками с ЧПУ высокого класса.

Обычно разрешение должно быть на порядок выше, чем точность обработки, требуемая станком.

(3) Тип сервосистемы

Станки с ЧПУ с разомкнутой системой подачи или шаговым двигателем обычно относятся к низкому классу, в то время как в станках с ЧПУ среднего и высокого класса используются полузамкнутые или замкнутые сервосистемы постоянного или переменного тока.

(4) Номер оси координатной привязки

Количество осей координатных связей станков с ЧПУ также является общепринятым показателем, позволяющим различать уровень станков.

По количеству одновременно управляемых координированных осей их можно разделить на 2-осевые, 3-осевые, 2.5-осевой связь (в любой момент времени из трех осей могут быть связаны только две, а другая ось управляется точкой или линией), 4-осевая связь, 5-осевая связь и т.д.

Количество согласованных осей для станков с ЧПУ низкого класса обычно не превышает 2 осей, в то время как станки с ЧПУ среднего и высокого класса имеют 3-5 согласованных осей.

(5) Функция связи

Системы ЧПУ низкого класса, как правило, не имеют коммуникационных возможностей, в то время как системы ЧПУ среднего класса могут иметь интерфейсы RS-232C или прямого числового управления (DNC).

Высококачественные системы ЧПУ также могут иметь коммуникационные интерфейсы Manufacturing Automation Protocol (MAP) с возможностью объединения в сеть.

(6) Функция дисплея

Системы ЧПУ низкого класса, как правило, оснащены только простыми цифровыми ламповыми дисплеями или одноцветными ЭЛТ-дисплеями.

Системы ЧПУ среднего класса оснащены более полными ЭЛТ-дисплеями, которые не только отображают символы, но и имеют двухмерную графику, диалог "человек-машина", статус и функции самодиагностики.

Высококачественные системы ЧПУ также могут иметь трехмерный графический дисплей, графическое редактирование и другие функции.

5. Классификация по составу устройства ЧПУ

Станки с ЧПУ можно разделить на два типа: системы ЧПУ с жесткой проводкой и системы ЧПУ с мягкой проводкой, в зависимости от состава используемого устройства ЧПУ.

(1) Система ЧПУ с жесткой проводкой

В системах ЧПУ с жесткой связью используются устройства ЧПУ с жесткой связью. Обработка входных данных, расчет интерполяции и функции управления осуществляются специальными логическими схемами с фиксированной комбинацией.

Разное типы станков имеют различные комбинации логических схем. При изменении или добавлении функций управления и работы необходимо изменить аппаратную схему устройства ЧПУ.

Поэтому данная система имеет низкую универсальность и гибкость, длительный производственный цикл и высокую стоимость. До начала 1970-х годов большинство станков с ЧПУ относились к этому типу.

(2) Система ЧПУ с плавным подключением

Системы ЧПУ с мягкой проводкой, также известные как системы компьютерного числового управления (ЧПУ), используют устройства ЧПУ с мягкой проводкой. Аппаратная схема этого типа устройств ЧПУ состоит из малых или микрокомпьютеров и общих или специальных крупногабаритных интегральных схем.

Почти все основные функции станка с ЧПУ реализуются системным программным обеспечением, поэтому системное программное обеспечение для разных типов станков с ЧПУ отличается.

Для изменения или добавления системных функций не требуется менять аппаратную схему, достаточно изменить системное программное обеспечение.

Таким образом, эта система обладает повышенной гибкостью. В то же время, поскольку аппаратная схема в основном универсальна, она способствует массовому производству, повышению качества и надежности, сокращению производственных циклов и снижению затрат.

После середины 1970-х годов, с развитием технологии микроэлектроники и появлением микрокомпьютеров, а также постоянным совершенствованием интеграции интегральных схем, системы компьютерного числового управления постоянно развивались и совершенствовались.

В настоящее время почти все станки с ЧПУ используют системы ЧПУ с программным подключением.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх