一、按機(jī)床運(yùn)動的控制軌跡分類

⑴ 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床

點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動部件從一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，對于點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動過程中不進(jìn)行加工，各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動是不相關(guān)的。為了實(shí)現(xiàn)既快又精確的定位，兩點(diǎn)間位移的移動一般先快速移動，然后慢速趨近定位點(diǎn)，以保證定位精度，如下圖 所示，為點(diǎn)位控制的運(yùn)動軌跡。具有點(diǎn)位控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控沖床等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價格的降低，單純用于點(diǎn)位控制的數(shù)系統(tǒng)已不多見。

⑵ 直線控制數(shù)控機(jī)床

直線控制數(shù)控機(jī)床也稱為平行控制數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動速度和路線（軌跡），但其運(yùn)動路線只是與機(jī)床坐標(biāo)軸平行移動，也就是說同時控制的坐標(biāo)軸只有一個（即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補(bǔ)運(yùn)算功能），在移位的過程中刀具能以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削，一般只能加工矩形、臺階形零件。其有直線控制功能的機(jī)床主要有比較簡單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣，單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床也不多見。

⑶ 輪廓控制數(shù)控機(jī)床

輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，其控制特點(diǎn)是能夠?qū)蓚€或兩個以上的運(yùn)動坐標(biāo)的位移和速度同時進(jìn)行控制。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運(yùn)動軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)運(yùn)動的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系精確地協(xié)調(diào)起來。因此在這類控制方式中，就要求數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算功能．所謂插補(bǔ)就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑），通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補(bǔ)運(yùn)算器的數(shù)學(xué)處理，把直線或圓弧的形狀描述出來，也就是一邊計(jì)算，一邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)軸控制器分配脈沖，從而控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動位移量與要求的輪廓相符合在運(yùn)動過程中刀具對工件表面進(jìn)行連續(xù)切削，可以進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線的加工．輪廓控制的加工軌跡。

這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)冰、加工中心等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)它所控制的聯(lián)動坐標(biāo)軸數(shù)不同，又可以分為下面幾種形式

① 二軸聯(lián)動：主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。

② 二軸半聯(lián)動：主要用于三軸以上機(jī)床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動，而另外一根軸可以作周期勝進(jìn)給。

③ 三軸聯(lián)動：一般分為兩類，一類就是 X /Y/Z 三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等．另一類是除了同時控制 X /Y/Z  中兩個直線坐標(biāo)外，還同時控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。

如車削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還需同時控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動。

④ 四軸聯(lián)動：同時控制 X /Y/Z  三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動。

⑤ 五軸聯(lián)動：除同時控制 X /Y/Z  三個育線坐標(biāo)軸聯(lián)動外．還同時控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A 、 B 、 C 坐標(biāo)軸中的兩個坐標(biāo)軸，形成同時控制五個軸聯(lián)動這時刀具可以被定在空間的任意方向．比如控制刀具同時繞 x 軸和 Y 軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度。

二、 按伺服控制的方式分類

⑴ 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動是開環(huán)的，即沒有檢測反饋裝置，一般它的驅(qū)動電動機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號，電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個步距角，并且電動機(jī)本身就有自鎖能力．

數(shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號通過脈沖分配器來控制驅(qū)動電路，它以變換脈沖的個數(shù)來控制坐標(biāo)位移量，以變換脈沖的頻率來控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來控制位移的方向。因此這種控制方式的最大特點(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜．?dāng)?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號流是單向的，所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，但由于機(jī)械傳動的誤差不經(jīng)過反饋校正，故位移精度不高。

早期的數(shù)控機(jī)床均采用這種控制方式，只是故障率比較高，目前由于驅(qū)動電路的改進(jìn)，使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國，一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和舊設(shè)備的數(shù)控改造多采用這種控制方式。另外，這種控制方式可以配置單片機(jī)或單板機(jī)作為數(shù)控裝置，使得整個系統(tǒng)的價格降低。

⑵ 閉環(huán)控制機(jī)床

這類數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動電動機(jī)可采用直流或交流兩種伺服電機(jī)，并需要配置位置反饋和速度反饋，在加工中隨時檢測移動部件的實(shí)際位移量，并及時反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補(bǔ)運(yùn)算所得到的指令信號進(jìn)行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動的控制信號，進(jìn)而帶動位移部件以消除位移誤差。按位置反饋檢測元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同，它又分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種控制方式。

① 全閉環(huán)控制  

如圖所示，其位置反饋裝置采用直線位移檢測元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機(jī)床的床鞍部位，即直接檢測機(jī)床坐標(biāo)的直線位移量，通過反饋可以消除從電動機(jī)到機(jī)床床鞍的整個機(jī)械傳動鏈中的傳動誤差，從而得到很高的機(jī)床靜態(tài)定位精度。

但是，由于在整個控制環(huán)內(nèi)，許多機(jī)械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個機(jī)械傳動鏈的動態(tài)響應(yīng)時間與電氣響應(yīng)時間相比又非常大．這為整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正帶來很大困難，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整也都相當(dāng)復(fù)雜因此，這種全閉環(huán)控制方式主要用于精度要求很高的數(shù)控坐標(biāo)幢床、數(shù)控精密磨床等。

② 半閉環(huán)控制  

如圖所示，其位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測元件（目前主要采用編碼器等），直接安裝在伺服電動機(jī)或絲杠端部。由于大部分機(jī)械傳動環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，因此叫獲得較穩(wěn)定的控制特性。絲杠等機(jī)械傳動誤差不能通過反饋來隨時校正，但是可采用軟件定值補(bǔ)償方法來適當(dāng)提高其精度．目前，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制方式。例如精雕機(jī)、雕銑機(jī)、鉆攻中心等常見的幾類機(jī)床全部都采用半閉環(huán)控制的方式。

⑶ 混合控制數(shù)控機(jī)床

將上述控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中，可以組成混合控制的方案。如前所述，由于開環(huán)控制方式穩(wěn)定性好、成本低、精度差，而全閉環(huán)穩(wěn)定性差，所以為了互為彌補(bǔ)，以滿足某些機(jī)床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用較多的有開環(huán)補(bǔ)償型和半閉環(huán)補(bǔ)償型兩種方式

三、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類

按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，通常把數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高三類。這種分類方式，在我國用的較多。低、中、高三檔的界限是相對的，不同時期，劃分標(biāo)準(zhǔn)也會不同。就目前的發(fā)展水平看，可以根據(jù)一些功能及指標(biāo)，將各種類型的數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高檔三類。其中中、高檔一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。

⑴ 金屬切削類

指采用車、銑、撞、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機(jī)床。它又可被分為以下兩類。

①普通型數(shù)控機(jī)床  如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。

②加工中心  其主要特點(diǎn)是具有自動換刀機(jī)構(gòu)的刀具庫，工件經(jīng)一次。裝夾后，通過自動更換各種刀具，在同一臺機(jī)床上對工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑（車）鍵、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工，如（幢／銑類）加工中心、車削中心、鉆削中心等。

⑵ 金屬成型類

指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機(jī)床，常用的有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等

⑶ 特種加工類

主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)等。

⑷ 測量、繪圖類

主要有三坐標(biāo)測量儀、數(shù)控對刀儀、數(shù)控繪圖儀等。

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