Esistono molte varietà e specifiche delle macchine utensili CNC e anche i metodi di classificazione sono diversi. Generalmente, possono essere classificati secondo i seguenti quattro principi basati sulla funzione e sulla struttura. 1. Classificazione in base alla traiettoria di controllo del movimento della macchina utensile (1) Il controllo del punto delle macchine utensili CNC a punto richiede solo il posizionamento accurato delle parti mobili della macchina utensile da un punto all'altro. I requisiti per la traiettoria del movimento tra i punti non sono rigidi. Durante il movimento non viene eseguita alcuna elaborazione e il movimento tra gli assi delle coordinate non è correlato. Per ottenere un posizionamento rapido e accurato, il movimento di spostamento tra due punti generalmente si muove prima rapidamente, quindi si avvicina lentamente al punto di posizionamento per garantire la precisione del posizionamento. Come mostrato nella figura seguente, è la traiettoria di movimento del controllo del punto. Le macchine utensili con funzioni di controllo del punto includono principalmente trapani CNC, fresatrici CNC, punzonatrici CNC, ecc. Con lo sviluppo della tecnologia CNC e la riduzione dei prezzi dei sistemi CNC, i sistemi CNC utilizzati esclusivamente per il controllo del punto sono rari. ⑵ Macchine utensili CNC a controllo lineare Le macchine utensili CNC a controllo lineare sono anche chiamate macchine utensili CNC a controllo parallelo. Le loro caratteristiche sono che oltre al posizionamento accurato tra i punti di controllo, controllano anche la velocità di movimento e il percorso (traiettoria) tra due punti correlati. Tuttavia, il loro percorso di movimento è solo parallelo all'asse delle coordinate della macchina utensile, ovvero c'è un solo asse delle coordinate controllato contemporaneamente (ovvero, non è necessaria la funzione di calcolo dell'interpolazione nel sistema CNC). Durante il processo di spostamento, l'utensile può tagliare a una velocità di avanzamento specificata e generalmente può lavorare solo parti rettangolari e a gradini. Le macchine utensili con funzioni di controllo lineare includono principalmente torni CNC, fresatrici CNC, smerigliatrici CNC, ecc. relativamente semplici. Il sistema CNC di questa macchina utensile è anche chiamato sistema CNC a controllo lineare. Allo stesso modo, anche le macchine utensili CNC utilizzate esclusivamente per il controllo lineare sono rare. ⑶ Macchine utensili CNC a controllo del contorno Le macchine utensili CNC a controllo del contorno sono anche chiamate macchine utensili CNC a controllo continuo. Le loro caratteristiche di controllo sono che possono controllare simultaneamente lo spostamento e la velocità di due o più coordinate di movimento. Per soddisfare i requisiti secondo cui la traiettoria di movimento relativo dell'utensile lungo il contorno del pezzo incontra il contorno di lavorazione del pezzo, il controllo dello spostamento e il controllo della velocità di ciascun movimento delle coordinate devono essere accuratamente coordinati secondo la relazione proporzionale prescritta. Pertanto, in questo tipo di controllo, è necessario che il dispositivo CNC abbia una funzione di interpolazione. La cosiddetta interpolazione consiste nel descrivere la forma di una linea retta o di un arco attraverso l'elaborazione matematica dell'operatore di interpolazione nel sistema CNC in base ai dati di base immessi dal programma (come le coordinate del punto finale di una linea retta, il coordinate del punto finale di un arco e coordinate del centro o raggio). Cioè, durante il calcolo, gli impulsi vengono distribuiti a ciascun controller dell'asse delle coordinate in base ai risultati del calcolo, in modo da controllare lo spostamento del collegamento di ciascun asse delle coordinate per essere coerente con il contorno richiesto. Durante il movimento, l'utensile taglia continuamente la superficie del pezzo e possono essere elaborate varie linee rette, archi e curve. Traiettoria di lavorazione per il controllo del contorno. Questo tipo di macchina utensile comprende principalmente torni CNC, fresatrici CNC, macchine tagliafili CNC, centri di lavoro, ecc. E il suo dispositivo CNC corrispondente è chiamato controllo del contorno. I sistemi CNC possono essere suddivisi nelle seguenti forme in base al numero di assi coordinati di collegamento che controllano. ① Collegamento a due assi: utilizzato principalmente per torni CNC per la lavorazione di superfici rotanti o fresatrici CNC per la lavorazione di cilindri curvi. ② Semi-linking a due assi: utilizzato principalmente per il controllo di macchine utensili con più di tre assi, in cui due assi possono essere collegati e l'altro asse può essere alimentato periodicamente. ③ Collegamento a tre assi: generalmente diviso in due categorie, una è il collegamento di tre assi di coordinate lineari X/Y/Z, che è più comunemente utilizzato nelle fresatrici CNC, nei centri di lavoro, ecc. L'altro è quello oltre a simultaneamente controllando due coordinate lineari in X/Y/Z, controlla contemporaneamente anche l'asse delle coordinate rotanti che ruota attorno a uno degli assi delle coordinate lineari. Ad esempio, in un centro di lavoro di tornitura, oltre al collegamento degli assi di coordinate lineari longitudinale (asse Z) e trasversale (asse X), è necessario controllare contemporaneamente anche il collegamento del mandrino (asse C) che ruota attorno all'asse Z. asse. ④ Collegamento a quattro assi: controlla contemporaneamente il collegamento di tre assi di coordinate lineari X/Y/Z e un asse di coordinate rotanti. ⑤ Collegamento a cinque assi: oltre a controllare simultaneamente il collegamento dei tre assi di coordinate lineari X/Y/Z. Inoltre controlla simultaneamente due degli assi coordinati A, B e C che ruotano attorno a questi assi coordinati lineari, formando un controllo simultaneo del collegamento a cinque assi. In questo momento, lo strumento può essere impostato in qualsiasi direzione nello spazio. Ad esempio, l'utensile è controllato per oscillare attorno all'asse x e all'asse y contemporaneamente, in modo che l'utensile mantenga sempre la direzione normale con la superficie del contorno in lavorazione nel punto di taglio, in modo da garantire la levigatezza la superficie lavorata, migliorarne la precisione e l'efficienza di lavorazione e ridurre la rugosità della superficie lavorata. 2. Classificazione in base al metodo di servocontrollo (1) Macchine utensili CNC con controllo ad anello aperto Il servoazionamento di avanzamento di questo tipo di macchina utensile è ad anello aperto, ovvero non è presente alcun dispositivo di feedback di rilevamento. Generalmente, il suo motore di azionamento è un motore passo-passo. La caratteristica principale del motore passo-passo è che il motore ruota di un angolo di passo ogni volta che il circuito di controllo modifica il segnale dell'impulso di comando e il motore stesso ha capacità autobloccante. Il segnale di comando di avanzamento emesso dal sistema CNC controlla il circuito di azionamento attraverso il distributore di impulsi. Controlla lo spostamento delle coordinate modificando il numero di impulsi, controlla la velocità di spostamento modificando la frequenza degli impulsi e controlla la direzione dello spostamento modificando l'ordine di distribuzione degli impulsi. Pertanto, la caratteristica più importante di questo metodo di controllo è il controllo conveniente, la struttura semplice e il prezzo basso. Il flusso del segnale di comando emesso dal sistema CNC è unidirezionale, quindi non vi è alcun problema di stabilità del sistema di controllo, ma poiché l'errore della trasmissione meccanica non viene corretto dal feedback, la precisione dello spostamento non è elevata. Tutte le prime macchine utensili CNC adottavano questo metodo di controllo, ma il tasso di guasto era relativamente alto. Attualmente, grazie al miglioramento del circuito di azionamento, è ancora ampiamente utilizzato. Soprattutto nel mio paese, i sistemi CNC generali ed economici e la trasformazione CNC di vecchie apparecchiature adottano per lo più questo metodo di controllo. Inoltre, questo metodo di controllo può essere configurato con un microcomputer a chip singolo o un computer a scheda singola come dispositivo CNC, riducendo così il prezzo dell'intero sistema. (2) Macchine utensili a controllo ad anello chiuso Il servoazionamento di avanzamento di questo tipo di macchina utensile CNC funziona in modalità di controllo con feedback ad anello chiuso. Il suo motore di azionamento può utilizzare un servomotore CC o CA e deve essere configurato con feedback di posizione e feedback di velocità. Lo spostamento effettivo della parte mobile viene rilevato in qualsiasi momento durante la lavorazione e viene tempestivamente segnalato al comparatore nel sistema CNC. Viene confrontato con il segnale di comando ottenuto dall'operazione di interpolazione e la differenza viene utilizzata come segnale di controllo del servoazionamento, che guida la componente di spostamento per eliminare l'errore di spostamento. A seconda della posizione di installazione dell'elemento di rilevamento del feedback di posizione e del dispositivo di feedback utilizzato, è suddiviso in due modalità di controllo: anello completamente chiuso e anello semichiuso. ① Controllo completo ad anello chiuso Come mostrato nella figura, il suo dispositivo di feedback della posizione utilizza un elemento di rilevamento dello spostamento lineare (attualmente generalmente un righello) ed è installato sulla sella della macchina utensile, ovvero rileva direttamente lo spostamento lineare del coordinate della macchina utensile. L'errore di trasmissione nell'intera catena di trasmissione meccanica dal motore alla sella della macchina utensile può essere eliminato tramite feedback, ottenendo così un'altissima precisione di posizionamento statico della macchina utensile. Tuttavia, poiché le caratteristiche di attrito, rigidità e gioco di molti collegamenti di trasmissione meccanica nell'intero circuito di controllo non sono lineari, il tempo di risposta dinamica dell'intera catena di trasmissione meccanica è molto ampio rispetto al tempo di risposta elettrica. Ciò comporta grandi difficoltà nella correzione della stabilità dell'intero sistema a circuito chiuso e anche la progettazione e la regolazione del sistema sono piuttosto complicate. Pertanto, questo metodo di controllo completo a circuito chiuso viene utilizzato principalmente per macchine a coordinate CNC e rettificatrici di precisione CNC con requisiti di precisione elevati. ② Controllo ad anello semichiuso Come mostrato nella figura, il feedback della posizione utilizza un elemento di rilevamento dell'angolo (attualmente principalmente encoder, ecc.), che è installato direttamente sul servomotore o sull'estremità della vite di comando. Poiché la maggior parte dei collegamenti di trasmissione meccanica non sono inclusi nel circuito chiuso del sistema, è necessario ottenere caratteristiche di controllo più stabili. Gli errori di trasmissione meccanica, come le viti di comando, non possono essere corretti in qualsiasi momento tramite feedback, ma è possibile utilizzare metodi software di compensazione del valore fisso per migliorarne adeguatamente la precisione. Attualmente, la maggior parte delle macchine utensili CNC utilizza la modalità di controllo a circuito semichiuso. ⑶ Le macchine utensili CNC a controllo ibrido concentrano selettivamente le caratteristiche dei metodi di controllo di cui sopra per formare uno schema di controllo ibrido. Come accennato in precedenza, poiché il metodo di controllo ad anello aperto ha una buona stabilità, un basso costo, una scarsa precisione e la stabilità completa ad anello chiuso è scarsa, per compensarsi a vicenda e soddisfare i requisiti di controllo di alcune macchine utensili, un metodo ibrido dovrebbe essere adottato un metodo di controllo. I due metodi più comunemente utilizzati sono il tipo di compensazione ad anello aperto e il tipo di compensazione ad anello semichiuso. 3. Classificazione in base al livello funzionale del sistema CNC In base al livello funzionale del sistema CNC, il sistema CNC è solitamente diviso in tre categorie: basso, medio e alto. Questo metodo di classificazione è più comunemente utilizzato nel mio paese. I confini dei tre livelli basso, medio e alto sono relativi e gli standard di classificazione saranno diversi in periodi diversi. A giudicare dall'attuale livello di sviluppo, vari tipi di sistemi CNC possono essere suddivisi in tre categorie: fascia bassa, media e alta in base ad alcune funzioni e indicatori. Tra questi, quelli di fascia media e alta sono generalmente chiamati CNC con funzioni complete o CNC standard. ⑴ Il taglio dei metalli si riferisce alle macchine utensili CNC che utilizzano vari processi di taglio come tornitura, fresatura, impatto, alesatura, foratura, rettifica e piallatura. Può essere suddiviso nelle due categorie seguenti. ① Macchine utensili CNC ordinarie, come torni CNC, fresatrici CNC, smerigliatrici CNC, ecc. ② Centro di lavoro, la sua caratteristica principale è la libreria utensili con meccanismo di cambio utensile automatico e il pezzo viene bloccato una volta. Dopo il serraggio, vari utensili vengono sostituiti automaticamente e vari processi come fresatura (tornitura), alesatura, foratura e maschiatura vengono eseguiti continuamente sulla stessa macchina utensile su varie superfici di lavorazione del pezzo, come nei centri di lavoro (costruzione/fresatura). , centri di tornitura, centri di foratura, ecc. ⑵ La formatura dei metalli si riferisce a macchine utensili CNC che utilizzano processi di formatura come estrusione, punzonatura, pressatura e trafilatura. Quelli comunemente utilizzati sono presse CNC, piegatrici CNC, piegatrici per tubi CNC, filatoi CNC, ecc. ⑶ Le lavorazioni speciali includono principalmente elettroerosione a filo CNC, macchine per formatura CNC EDM, macchine per taglio a fiamma CNC, macchine per lavorazione laser CNC, ecc. ⑷ Misurazione e i prodotti di disegno includono principalmente macchine di misura a tre coordinate, macchine per il presetting utensili CNC, plotter CNC, ecc.
