การจำแนกประเภทของเครื่องมือเครื่อง CNC อย่างสมบูรณ์

เครื่องมือกล CNC มีหลายรูปแบบและข้อกำหนดเฉพาะ และวิธีการจำแนกประเภทก็แตกต่างกันเช่นกัน วันนี้บรรณาธิการจะแบ่งปันข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับการจำแนกประเภทเครื่องมือกล CNC ให้กับคุณ ฉันหวังว่ามันจะเป็นประโยชน์กับคุณ

1. การจำแนกประเภทตามวิถีการควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือกล

1. เครื่องมือเครื่อง CNC พร้อมการควบคุมจุด

การควบคุมจุดต้องการเพียงการวางตำแหน่งชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องมือกลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งอย่างแม่นยำเท่านั้น ข้อกำหนดสำหรับวิถีการเคลื่อนที่ระหว่างจุดต่างๆ ไม่ได้เข้มงวด ไม่มีการประมวลผลใดๆ ในระหว่างการเคลื่อนไหว การเคลื่อนที่ระหว่างแกนพิกัดแต่ละแกนนั้นไม่เกี่ยวข้อง เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่รวดเร็วและแม่นยำ โดยทั่วไปการกระจัดระหว่างจุดสองจุดจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วก่อน จากนั้นจึงเข้าใกล้จุดกำหนดตำแหน่งอย่างช้าๆ เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของตำแหน่ง ดังแสดงในรูปด้านล่าง มันคือวิถีการเคลื่อนที่ของการควบคุมจุด

รูปภาพ

เครื่องมือกลที่มีฟังก์ชันควบคุมจุดส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องเจาะ CNC เครื่องกัด CNC เครื่องเจาะ CNC ฯลฯ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี CNC และราคาของระบบ CNC ที่ลดลง ระบบ CNC ที่ใช้เฉพาะสำหรับการควบคุมจุดจึงไม่ธรรมดาอีกต่อไป

2. เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมเชิงเส้น

เครื่องมือเครื่อง CNC แบบควบคุมเชิงเส้นเรียกอีกอย่างว่าเครื่องมือเครื่อง CNC แบบควบคุมแบบขนาน คุณลักษณะของมันคือนอกเหนือจากการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำระหว่างจุดต่างๆ แล้ว ยังควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่และเส้นทาง (วิถี) ระหว่างจุดที่เกี่ยวข้องกันสองจุดอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เส้นทางการเคลื่อนที่จะสัมพันธ์กับแกนพิกัดของเครื่องมือกลที่เคลื่อนที่แบบขนานเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ามีแกนพิกัดเพียงแกนเดียวที่ควบคุมในเวลาเดียวกัน (นั่นคือ ไม่จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการดำเนินการประมาณค่าในระบบ CNC) ในระหว่างกระบวนการขยับ เครื่องมือสามารถตัดตามความเร็วป้อนที่ระบุได้ โดยทั่วไปสามารถประมวลผลได้เฉพาะชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมและชิ้นส่วนขั้นบันไดเท่านั้น

เครื่องมือกลที่มีฟังก์ชันควบคุมเชิงเส้นส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องกลึง CNC เครื่องกัด CNC และเครื่องเจียร CNC ที่ค่อนข้างเรียบง่าย ระบบ CNC ของเครื่องมือกลนี้เรียกอีกอย่างว่าระบบ CNC ควบคุมเชิงเส้น ในทำนองเดียวกัน เครื่องมือกล CNC ที่ใช้สำหรับการควบคุมเชิงเส้นเพียงอย่างเดียวนั้นหาได้ยาก

3. เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมรูปร่าง

รูปภาพ

เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมรูปร่างเรียกอีกอย่างว่าเครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมอย่างต่อเนื่อง คุณสมบัติการควบคุมคือสามารถควบคุมการกระจัดและความเร็วของพิกัดการเคลื่อนที่ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปพร้อมกันได้

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่ว่าวิถีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของเครื่องมือตามแนวโครงร่างของชิ้นงานนั้นสอดคล้องกับโครงร่างการตัดเฉือนของชิ้นงาน การควบคุมการกระจัดและการควบคุมความเร็วของการเคลื่อนที่ของพิกัดแต่ละครั้งจะต้องประสานกันอย่างถูกต้องตามความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่กำหนด

ดังนั้นในวิธีการควบคุมประเภทนี้ อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขจำเป็นต้องมีฟังก์ชันการดำเนินการแก้ไข สิ่งที่เรียกว่าการประมาณค่าคือการอธิบายรูปร่างของเส้นตรงหรือส่วนโค้งผ่านการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ของผู้ดำเนินการแก้ไขในระบบ CNC โดยอิงตามข้อมูลพื้นฐานที่โปรแกรมป้อนเข้า (เช่น พิกัดจุดสิ้นสุดของเส้นตรง ค่าประมาณค่า พิกัดจุดสิ้นสุดของส่วนโค้ง และพิกัดศูนย์กลางหรือรัศมี) นั่นคือในขณะที่คำนวณ ให้จัดสรรพัลส์ให้กับตัวควบคุมแกนพิกัดแต่ละตัวตามผลการคำนวณ ดังนั้นจึงควบคุมการเคลื่อนตัวของการเชื่อมโยงของแต่ละแกนพิกัดเพื่อให้สอดคล้องกับรูปร่างที่ต้องการ ในระหว่างกระบวนการเคลื่อนย้าย เครื่องมือจะตัดพื้นผิวชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง และสามารถดำเนินการกระบวนการต่างๆ ได้ การประมวลผลเส้นตรง ส่วนโค้ง และเส้นโค้ง

เครื่องมือกลประเภทนี้ส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องกลึง CNC เครื่องกัด CNC เครื่องตัดลวด CNC และแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ อุปกรณ์ CNC ที่เกี่ยวข้องเรียกว่าระบบ CNC ควบคุมรูปร่าง ตามจำนวนแกนพิกัดการเชื่อมโยงที่ควบคุม สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้: รูปแบบ:

(1) การเชื่อมโยงสองแกน: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเครื่องกลึง CNC เพื่อประมวลผลพื้นผิวโค้งหมุนหรือเครื่องกัด CNC เพื่อประมวลผลพื้นผิวทรงกระบอกโค้ง

(2) กึ่งเชื่อมโยงสองแกน: ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการควบคุมเครื่องมือกลที่มีมากกว่าสามแกน สามารถเชื่อมโยงสองแกนได้ และอีกแกนสามารถป้อนเป็นระยะได้

(3) การเชื่อมโยงสามแกน: โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกคือการเชื่อมโยงแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกนของ X/Y/Z ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องกัด CNC, ศูนย์เครื่องจักรกล ฯลฯ อีกประเภทหนึ่งคือใน นอกจากการควบคุมพิกัดเชิงเส้นทั้งสองใน X/Y/Z พร้อมกันแล้ว ยังควบคุมแกนพิกัดการหมุนที่หมุนรอบแกนพิกัดเชิงเส้นแกนใดแกนหนึ่งไปพร้อมๆ กัน

ตัวอย่างเช่น เครื่องกลึงแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ นอกเหนือจากการเชื่อมโยงแกนพิกัดเชิงเส้นสองแกนในทิศทางตามยาว (แกน Z) และทิศทางตามขวาง (แกน X) แล้ว ยังต้องควบคุมการเชื่อมโยงของแกนหมุน (แกน C) ที่กำลังหมุนไปพร้อมๆ กัน รอบแกน Z

รูปภาพ

(4) การเชื่อมโยงสี่แกน: ควบคุมแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกนของ X/Y/Z พร้อมกันเพื่อเชื่อมโยงกับแกนพิกัดการหมุนที่แน่นอน

(5) การเชื่อมโยงแบบห้าแกน: นอกเหนือจากการควบคุมการเชื่อมโยงของแกนพิกัดเชิงเส้นสามแกนของ X/Y/Z พร้อมกันแล้ว ยังควบคุมแกนพิกัด A, B และ C สองแกนที่หมุนรอบแกนพิกัดเชิงเส้นพร้อมกันด้วย สร้างการควบคุมแกนพิกัดห้าแกนพร้อมกัน แกนทั้งสองเชื่อมโยงกัน และเครื่องมือสามารถวางตำแหน่งในทิศทางใดก็ได้ในอวกาศ

ตัวอย่างเช่น เครื่องมือถูกควบคุมให้แกว่งรอบแกน X และแกน Y ในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เครื่องมือรักษาทิศทางปกติของพื้นผิวรูปร่างที่กำลังประมวลผลที่จุดตัดเสมอ เพื่อให้มั่นใจในความราบรื่นของ พื้นผิวที่กำลังประมวลผลและปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผลและการประมวลผล ประสิทธิภาพลดความหยาบของพื้นผิวกลึง

2. การจำแนกประเภทตามวิธีการควบคุมเซอร์โว

1. เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมวงเปิด

ฟีดเซอร์โวไดรฟ์ของเครื่องมือกลประเภทนี้เป็นแบบวงเปิด กล่าวคือ ไม่มีอุปกรณ์ตอบรับการตรวจจับ โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์ขับเคลื่อนของมันคือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ คุณสมบัติหลักของสเต็ปเปอร์มอเตอร์คือทุกครั้งที่วงจรควบคุมเปลี่ยนสัญญาณพัลส์คำสั่ง มอเตอร์จะหมุนหนึ่งขั้น มุมระยะห่างและมอเตอร์เองก็มีความสามารถในการล็อคตัวเอง

สัญญาณคำสั่งฟีดเอาต์พุตโดยระบบ CNC จะควบคุมวงจรขับเคลื่อนผ่านตัวกระจายพัลส์ โดยจะควบคุมจำนวนการกระจัดของพิกัดโดยการเปลี่ยนจำนวนพัลส์ ควบคุมความเร็วการกระจัดโดยการเปลี่ยนความถี่พัลส์ และควบคุมการกระจัดโดยการเปลี่ยนลำดับการกระจายพัลส์ ทิศทาง.

ดังนั้นคุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดของวิธีการควบคุมนี้คือการควบคุมที่สะดวก โครงสร้างที่เรียบง่าย และราคาต่ำ การไหลของสัญญาณคำสั่งที่ออกโดยระบบ CNC เป็นแบบทางเดียว ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาความเสถียรของระบบควบคุม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อผิดพลาดของการส่งกำลังทางกลไม่ได้รับการแก้ไขโดยการป้อนกลับ ความแม่นยำในการเคลื่อนที่จึงไม่สูง

เครื่องมือเครื่อง CNC ในยุคแรกๆ ล้วนใช้วิธีการควบคุมนี้ แต่อัตราความล้มเหลวค่อนข้างสูง ปัจจุบันเนื่องจากมีการปรับปรุงวงจรขับให้ดีขึ้นจึงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศของเรา วิธีการควบคุมนี้มักใช้ในระบบ CNC ที่ประหยัดทั่วไปและการแปลง CNC ของอุปกรณ์เก่า นอกจากนี้วิธีการควบคุมนี้สามารถกำหนดค่าคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวหรือคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวเป็นอุปกรณ์ CNC ซึ่งลดราคาทั้งระบบ

2. เครื่องมือกลควบคุมวงปิด

ฟีดเซอร์โวไดรฟ์ของเครื่องมือกล CNC ประเภทนี้ทำงานตามวิธีการควบคุมป้อนกลับแบบวงปิด มอเตอร์ขับเคลื่อนสามารถใช้เซอร์โวมอเตอร์ DC หรือ AC ได้สองประเภท และจำเป็นต้องกำหนดค่าด้วยการตอบสนองตำแหน่งและการตอบสนองความเร็ว เพื่อตรวจจับการกระจัดที่แท้จริงของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ตลอดเวลาระหว่างการประมวลผล จำนวนเงินจะถูกป้อนกลับไปยังเครื่องเปรียบเทียบในระบบ CNC ได้ทันเวลา เปรียบเทียบกับสัญญาณคำสั่งที่ได้รับจากการดำเนินการแก้ไข ความแตกต่างนี้ใช้เป็นสัญญาณควบคุมของเซอร์โวไดรฟ์ ซึ่งจะขับเคลื่อนส่วนประกอบการแทนที่เพื่อขจัดข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่

ตามตำแหน่งการติดตั้งองค์ประกอบการตรวจจับการตอบสนองตำแหน่งและอุปกรณ์ป้อนกลับที่ใช้ จะแบ่งออกเป็นโหมดการควบคุมสองโหมด: วงปิดเต็มและวงปิดกึ่ง

รูปภาพ

(1) การควบคุมวงปิดเต็มรูปแบบ

อุปกรณ์ตอบรับตำแหน่งใช้องค์ประกอบการตรวจจับการกระจัดเชิงเส้น (ปัจจุบันมักใช้ไม้บรรทัดตะแกรง) ซึ่งติดตั้งบนอานของเครื่องมือกล กล่าวคือ ตรวจจับการกระจัดเชิงเส้นของพิกัดเครื่องมือกลโดยตรง ด้วยการป้อนกลับ จึงสามารถกำจัดโซ่ส่งกำลังทางกลทั้งหมดจากมอเตอร์ไปยังอานเครื่องมือกลได้ ข้อผิดพลาดในการส่งจึงทำให้ได้รับความแม่นยำในการวางตำแหน่งคงที่ของเครื่องมือกลที่สูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม ภายในลูปควบคุมทั้งหมด ลักษณะการเสียดสี ความแข็ง และระยะห่างของลิงค์ส่งกำลังเชิงกลจำนวนมากนั้นไม่เป็นเชิงเส้น และเวลาตอบสนองแบบไดนามิกของโซ่ส่งกำลังเชิงกลทั้งหมดมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับเวลาตอบสนองทางไฟฟ้า สิ่งนี้นำมาซึ่งความยากลำบากอย่างมากในการแก้ไขเสถียรภาพของระบบวงปิดทั้งหมด และการออกแบบและการปรับระบบก็ค่อนข้างซับซ้อนเช่นกัน ดังนั้น วิธีการควบคุมวงปิดอย่างสมบูรณ์นี้จึงใช้สำหรับเครื่องพิกัด CNC, เครื่องเจียร CNC ที่มีความแม่นยำสูง ฯลฯ ที่ต้องการความแม่นยำสูงมากเป็นหลัก

(2) การควบคุมวงกึ่งปิด

การตอบสนองตำแหน่งใช้ส่วนประกอบการตรวจจับมุม (ปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นตัวเข้ารหัส ฯลฯ ) ซึ่งติดตั้งโดยตรงที่ส่วนท้ายของเซอร์โวมอเตอร์หรือสกรู เนื่องจากการเชื่อมโยงการส่งผ่านทางกลส่วนใหญ่ไม่รวมอยู่ในวงปิดของระบบ จึงได้คุณลักษณะการควบคุมที่มีเสถียรภาพมากขึ้น ข้อผิดพลาดในการส่งผ่านกลไก เช่น สกรู ไม่สามารถแก้ไขได้ตลอดเวลาผ่านการป้อนกลับ แต่สามารถใช้วิธีการชดเชยค่าคงที่ของซอฟต์แวร์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำได้อย่างเหมาะสม ปัจจุบันเครื่องมือเครื่อง CNC ส่วนใหญ่ใช้โหมดควบคุมวงรอบกึ่งปิด

3. เครื่องมือเครื่อง CNC ควบคุมแบบไฮบริด

คุณลักษณะของวิธีการควบคุมข้างต้นสามารถเลือกเข้มข้นเพื่อสร้างแผนการควบคุมแบบไฮบริดได้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เนื่องจากวิธีการควบคุมแบบ open-loop มีเสถียรภาพที่ดี ต้นทุนต่ำ และความแม่นยำต่ำ ในขณะที่วิธีการควบคุมแบบ open-loop เต็มรูปแบบมีเสถียรภาพต่ำ เพื่อชดเชยซึ่งกันและกันและตรงตามข้อกำหนดการควบคุมของเครื่องจักรบางเครื่อง เครื่องมือ ควรใช้วิธีการควบคุมแบบไฮบริด

3. การจำแนกประเภทตามระดับการทำงานของระบบ CNC

ระบบ CNC มักจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: ต่ำ ปานกลาง และสูง วิธีการจำแนกประเภทนี้ใช้กันทั่วไปในประเทศของเรา เนื่องจากขอบเขตของเกรดต่ำ กลาง และสูงนั้นสัมพันธ์กัน มาตรฐานการจำแนกประเภทจะแตกต่างกันในช่วงเวลาที่ต่างกัน สำหรับระดับการพัฒนาในปัจจุบัน ระบบ CNC ประเภทต่างๆ สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ระดับต่ำ ปานกลาง และระดับสูง ตามฟังก์ชันและตัวบ่งชี้บางอย่าง ในหมู่พวกเขา สื่อกลางและระดับไฮเอนด์โดยทั่วไปเรียกว่า CNC เต็มรูปแบบหรือ CNC มาตรฐาน

1. การตัดโลหะ

หมายถึงเครื่องมือเครื่อง CNC ที่ใช้กระบวนการตัดต่างๆ เช่น การกลึง การกัด การรีม การเจาะ การเจียร และการไส สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทดังต่อไปนี้:

(1) เครื่องมือเครื่อง CNC ทั่วไป: เช่นเครื่องกลึง CNC, เครื่องกัด CNC, เครื่องเจียร CNC เป็นต้น

(2) Machining center: คุณสมบัติหลักของมันคือคลังเครื่องมือที่มีกลไกการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ หลังจากการหนีบ เครื่องมือตัดต่างๆ จะถูกเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ และกระบวนการต่างๆ เช่น การกัด (กลึง) การรีม การเจาะ และการต๊าป จะดำเนินการอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวการประมวลผลแต่ละส่วนของชิ้นงานบนเครื่องมือกลเดียวกัน เช่น (การกัด) เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ และ ศูนย์กลึง , ศูนย์เจาะ ฯลฯ

2. การขึ้นรูปโลหะ

หมายถึงเครื่องมือกล CNC ที่ใช้การอัดขึ้นรูป การเจาะ การกด การดึง และกระบวนการขึ้นรูปอื่นๆ เครื่องที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่อง CNC press, เครื่องดัด CNC, เครื่องดัดท่อ CNC และเครื่องปั่นด้าย CNC

3. หมวดหมู่การประมวลผลพิเศษ

ส่วนใหญ่มีเครื่อง CNC wire EDM, เครื่องขึ้นรูป CNC EDM, เครื่องตัดไฟ CNC, เครื่องประมวลผลเลเซอร์ CNC ฯลฯ

4. การวัดและการวาดภาพ

ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องมือวัดพิกัดสามมิติ, ตัวตั้งค่าเครื่องมือ CNC, พล็อตเตอร์ CNC ฯลฯ