數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)定義及分類

　　數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)定義如何？世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和硬件和軟件的工程設(shè)計(jì)思路。數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)定義及分類介紹如下。 

　　數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)定義 

　　2016-2021年機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力調(diào)查及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，英文名稱為，根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開(kāi)關(guān)量。

　　數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)分類 

　　運(yùn)動(dòng)軌跡

　　(1)點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)

　　控制工具相對(duì)工件從某一加工點(diǎn)移到另一個(gè)加工點(diǎn)之間的精確坐標(biāo)位置,而對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡不進(jìn)行控制，且移動(dòng)過(guò)程中不作任何加工。這一類系統(tǒng)的設(shè)備有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控沖床等。

　　(2)直線控制數(shù)控系統(tǒng)

　　不僅要控制點(diǎn)與點(diǎn)的精確位置，還要控制兩點(diǎn)之間的工具移動(dòng)軌跡是一條直線，且在移動(dòng)中工具能以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，其輔助功能要求也比點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)多，如它可能被要求具有主軸轉(zhuǎn)數(shù)控制、進(jìn)給速度控制和刀具自動(dòng)交換等功能。此類控制方式的設(shè)備主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床等。

　　(3)輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)

　　這類系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向進(jìn)行嚴(yán)格控制，即不僅控制每個(gè)坐標(biāo)的行程位置，同時(shí)還控制每個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)按規(guī)定的比例關(guān)系相互配合，精確地協(xié)調(diào)起來(lái)連續(xù)進(jìn)行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、銑床、加工中心、電加工機(jī)床和特種加工機(jī)床等。

　　加工工藝

　?、跑囅?、銑削類數(shù)控系統(tǒng)

　　針對(duì)數(shù)控車床控制的數(shù)控系統(tǒng)和針對(duì)加工中心控制數(shù)控系統(tǒng)。這一類數(shù)控系統(tǒng)屬于最常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用T，M來(lái)區(qū)別這兩大類型號(hào)。西門(mén)子則是在統(tǒng)一的數(shù)控內(nèi)核上配 置不同的編程工具：Shopmill,shopturn來(lái)區(qū)別。兩者最大的區(qū)別在于：車削系統(tǒng)要求能夠隨時(shí)反映刀尖點(diǎn)相對(duì)于車床軸線的距離，以表達(dá)當(dāng)前加工工件的半徑，或乘以2表達(dá)為直徑;車削系統(tǒng)有各種車削螺紋的固定循環(huán);車削系統(tǒng)支持主軸與C軸的切換，支持端面直角坐標(biāo)系或回轉(zhuǎn)體圓柱面坐標(biāo)系編程，而數(shù)控系統(tǒng)要變換為極坐標(biāo)進(jìn)行控制;而對(duì)于銑削數(shù)控系統(tǒng)更多地要求復(fù)雜曲線、曲面的編程加工能力，包括五軸和斜面的加工等。隨著車銑復(fù)合化工藝的日益普及，要求數(shù)控系統(tǒng)兼具車削、銑削功能，例如大連光洋公司的GNC60/61系列數(shù)控系統(tǒng)。

　?、颇ハ鲾?shù)控系統(tǒng)

　　針對(duì)磨床控制的專用數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用G代號(hào)區(qū)別，西門(mén)子須配置功能。與其他數(shù)控系統(tǒng)的區(qū)別主要在于要支持工件在線量?jī)x的接入，量?jī)x主要監(jiān)測(cè)尺寸是否到位，并通知數(shù)控系統(tǒng)退出磨削循環(huán)。磨削數(shù)控系統(tǒng)還要支持砂輪修整，并將修正后的砂輪數(shù)據(jù)作為刀具數(shù)據(jù)計(jì)入數(shù)控系統(tǒng)。此外，磨削數(shù)控系統(tǒng)的PLC還要具有較強(qiáng)的溫度監(jiān)測(cè)和控制回路，還要求具有與振動(dòng)監(jiān)測(cè)、超聲砂輪切入監(jiān)測(cè)儀器接入，協(xié)同工作的能力。對(duì)于非圓磨削，數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)在進(jìn)給軸上需要更高的動(dòng)態(tài)性能。有些非圓加工(例如凸輪)由于被加工表面高精度和高光潔度要求，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)曲線平滑技術(shù)方面也要有特殊處理。

　?、敲嫦蛱胤N加工數(shù)控系統(tǒng)

　　這類系統(tǒng)為了適應(yīng)特種加工往往需要有特殊的運(yùn)動(dòng)控制處理和加工作動(dòng)器控制。例如，并聯(lián)機(jī)床控制需要在常規(guī)數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制算法加入相應(yīng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)解耦算法;線切割加工中需要支持沿路徑回退;沖裁切割類機(jī)床控制需要C軸保持沖裁頭處于運(yùn)動(dòng)軌跡切線姿態(tài);齒輪加工則要求數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)符合齒輪范成規(guī)律的電子齒輪速比關(guān)系或表達(dá)式關(guān)系;激光加工則要保證激光頭與板材距離恒定;電加工則要數(shù)控系統(tǒng)控制放電電源;激光加工則需要數(shù)控系統(tǒng)控制激光能量。

　　伺服系統(tǒng)

　　按照伺服系統(tǒng)的控制方式，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為以下幾類：

　?、砰_(kāi)環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

　　這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測(cè)裝置，也無(wú)反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件。 CNC裝置輸出的進(jìn)給指令(多為脈沖接口)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依此通電/斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(齒輪箱，絲杠等)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這種方式控制簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低廉，從70年代開(kāi)始，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中。

　?、瓢腴]環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

　　位置檢測(cè)元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過(guò)角位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，成本適中，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。

　?、侨]環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

　　位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，并將其與CNC裝置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些連接環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)連接剛度變差，因此調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)較難達(dá)到高增益，即容易產(chǎn)生振蕩。

　　功能水平

　　⑴經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

　　又稱簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或脈沖串接口的伺服驅(qū)動(dòng)，不具有位置反饋或位置反饋不參與位置控制;僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡(jiǎn)單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的微機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng);通常不具有用戶可編程的PLC功能。通常裝備的機(jī)床定位精度在0.02mm以上。

　?、破占靶蛿?shù)控系統(tǒng)

　　介于簡(jiǎn)式型數(shù)控系統(tǒng)和高性能型數(shù)控系統(tǒng)之間的數(shù)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)4軸以下(含4軸)，閉環(huán)控制(伺服電機(jī)反饋信息參與控制)，具有螺距誤差補(bǔ)償和刀具管理功能，支持用戶開(kāi)發(fā)PLC功能。

　?、歉邫n型數(shù)控系統(tǒng)

　　一般是指具有多通道(兩個(gè)及以上)數(shù)控設(shè)備控制能力，具有雙驅(qū)控制、5軸及以上的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)功能、斜面加工、樣條插補(bǔ)、雙向螺距誤差補(bǔ)償、直線度和垂直度誤差補(bǔ)償、刀具管理及刀具長(zhǎng)度和半徑補(bǔ)償功能、高靜態(tài)精度(分辨率 0.001μm即最小分辨率為1nm)和高動(dòng)態(tài)精度(隨動(dòng)誤差0.01mm以內(nèi))、高速度及完備的PLC控制功能數(shù)控系統(tǒng)。

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