Varias ventajas de las máquinas herramienta CNC
1. Clasificación por uso del proceso
(1) Máquinas herramienta CNC generales. Este tipo de máquinas herramienta son las mismas que las máquinas herramienta tradicionales en general, incluidas las máquinas de torneado, fresado, mandrinado, taladrado y rectificado CNC, etc., y cada tipo tiene muchas variedades. Por ejemplo, las fresadoras CNC incluyen fresado vertical, fresado horizontal y fresado CNC. fresado de herramientas, fresado de pórtico, etc. Las posibilidades de proceso de este tipo de máquina herramienta son similares a las de las máquinas herramienta en general, excepto que pueden procesar piezas con formas complejas.
(2) Centro de mecanizado CNC de máquinas herramienta. Este tipo de máquina herramienta se desarrolla sobre la base de las máquinas herramienta CNC generales. Es una máquina herramienta CNC con un cambiador automático de herramientas (también conocida como máquina herramienta CNC multiproceso o máquina perforadora y fresadora), que es una máquina herramienta CNC general equipada con un almacén de herramientas (puede acomodar más de 10 a 100 herramientas). ) y un cambiador automático de herramientas. Centro de mecanizado de clase, habitualmente denominado centro de mecanizado (Centro de mecanizado), que permite que las máquinas herramienta CNC se desarrollen aún más en la dirección de la automatización y la eficiencia.
La diferencia entre las máquinas herramienta del centro de mecanizado CNC y las máquinas herramienta CNC generales es que después de sujetar la pieza de trabajo una vez, el dispositivo CNC puede controlar la máquina herramienta para cambiar automáticamente la herramienta y completar el fresado de forma continua y automática ( torneado) de cada superficie de procesamiento de la pieza de trabajo), taladrado, taladrado, escariado y roscado y otros procesos multiproceso. La mayoría de este tipo de máquinas herramienta se basan en el mandrinado y el fresado, y se utilizan principalmente para procesar piezas de cajas. En comparación con las máquinas herramienta CNC generales, tiene las siguientes ventajas:
① Reduce la cantidad de máquinas herramienta y facilita la gestión. Para piezas multiproceso, solo una máquina herramienta puede completar todo el procesamiento y puede reducir el tiempo. inventario de productos semiacabados
② Dado que la pieza de trabajo solo necesita sujetarse una vez, se reducen los errores de posicionamiento causados por múltiples instalaciones y se puede confiar en la precisión de la máquina herramienta para garantizar la calidad del procesamiento;
③ El proceso está centralizado, lo que reduce la necesidad de tiempo de trabajo auxiliar y mejora la productividad.
④ Dado que las piezas se pueden procesar en múltiples procesos con una sola sujeción en una máquina herramienta, el número El uso de herramientas y accesorios especiales se reduce considerablemente, lo que acorta aún más el tiempo de preparación de la producción.
Debido a que las máquinas herramienta del centro de mecanizado CNC tienen muchas ventajas y son muy populares entre los usuarios, ocupan una posición muy importante en la producción de máquinas herramienta CNC.
También existe un tipo de centro de mecanizado, que se desarrolla a base de tornos y procesa principalmente piezas de eje. Además de tornear y taladrar, también puede realizar taladrado, fresado y roscado en cualquier parte del extremo y superficie periférica. Este tipo de centro de mecanizado dispone además de un almacén de herramientas en el que se pueden instalar de 4 a 12 herramientas. Se suele denominar a este tipo de máquina herramienta centro de torneado (TC: Turning Center).
(3) Máquinas herramienta CNC multicoordenadas. Algunas piezas de formas complejas no se pueden procesar con máquinas herramienta CNC de tres coordenadas, como hélices y piezas curvas de aviones. Se requiere un movimiento sintético de más de tres coordenadas para procesar la forma requerida. Como resultado, aparecieron las máquinas herramienta CNC de coordenadas múltiples, que se caracterizan por una gran cantidad de ejes controlados por el dispositivo CNC y una estructura de máquina herramienta relativamente compleja. La cantidad de ejes de coordenadas generalmente depende de los requisitos del proceso de las piezas procesadas. Hoy en día se utilizan habitualmente máquinas herramienta CNC de 4, 5 y 6 coordenadas. La Figura 1 es un diagrama esquemático del mecanizado CNC de varillaje de cinco ejes. En este momento, las tres coordenadas x, y, z se pueden vincular con la rotación de la plataforma giratoria y el balanceo de la herramienta al mismo tiempo para procesar piezas como las alas.
2. Clasificación según la trayectoria de movimiento de las máquinas herramienta CNC
Según la trayectoria de movimiento relativa entre la herramienta y la pieza que se puede controlar, las máquinas herramienta CNC se pueden dividir en Máquinas herramienta CNC de control de puntos y máquinas herramienta CNC de control de puntos, máquinas herramienta CNC de control de contorno, etc. El detalle es el siguiente:
(1) Máquinas herramienta CNC de control de punto. El dispositivo CNC de este tipo de máquina herramienta solo puede controlar las partes móviles de la máquina herramienta para moverse con precisión de una posición (punto) a otra posición (punto), es decir, solo controla el valor de las coordenadas del punto final de la carrera, y no realiza ningún procesamiento de corte durante el movimiento. En cuanto a los dos, la velocidad y la ruta de movimiento entre puntos relevantes dependen de la productividad. Para lograr la mayor productividad posible basada en un posicionamiento preciso, el movimiento entre dos puntos relacionados primero se mueve a una nueva posición a una velocidad rápida y luego se desacelera de 1 a 3 niveles para acercarse al punto de posicionamiento a una velocidad lenta. Asegure su precisión de posicionamiento.
Este tipo de máquinas herramienta incluye principalmente máquinas perforadoras por coordenadas CNC, perforadoras CNC, punzonadoras CNC y máquinas de medición CNC, etc. Los dispositivos CNC correspondientes se denominan dispositivos de control de puntos.
(2) Máquinas herramienta CNC de control lineal puntual. Cuando este tipo de máquina herramienta funciona, es necesario no sólo controlar la posición (es decir, la distancia) entre dos puntos relevantes, sino también controlar la velocidad de movimiento y la ruta (es decir, la trayectoria) entre los dos puntos relevantes. Su recorrido generalmente consta de segmentos de línea recta paralelos a cada eje. La diferencia entre esta y las máquinas herramienta CNC de control de puntos es que cuando las partes móviles de la máquina herramienta se mueven, pueden cortar en la dirección de un eje de coordenadas (generalmente, también pueden cortar a lo largo de una línea oblicua de 45 °, pero no pueden cortar a lo largo de una línea recta con cualquier pendiente). El procesamiento y sus funciones auxiliares son más que máquinas herramienta CNC controladas por puntos, por ejemplo, es necesario agregar control de velocidad del husillo, procesamiento de avance cíclico, selección de herramientas y otras funciones.
Este tipo de máquinas herramienta incluyen principalmente tornos CNC simples, mandrinadoras y fresadoras CNC y centros de mecanizado CNC. El dispositivo de control numérico correspondiente se denomina dispositivo de control lineal puntual.
(3) Máquinas herramienta CNC de control de contorno. El dispositivo de control de este tipo de máquina herramienta puede controlar de forma continua dos o más ejes de coordenadas al mismo tiempo. Durante el procesamiento, es necesario no solo controlar el punto inicial y el punto final, sino también controlar la velocidad y la posición de cada punto durante todo el proceso de procesamiento, de modo que la máquina herramienta pueda procesar piezas de formas complejas que cumplan con los requisitos del dibujo. Sus funciones auxiliares también son relativamente completas.
Este tipo de máquinas herramienta incluyen principalmente tornos CNC, fresadoras CNC, rectificadoras CNC y máquinas herramienta de mecanizado eléctrico. Su correspondiente dispositivo de control numérico se denomina dispositivo de control de contorno (o dispositivo de control continuo).
3. Clasificación según el método de control del servosistema.
Las máquinas herramienta CNC se pueden dividir en bucle abierto y bucle cerrado según exista un dispositivo de retroalimentación de detección para el controlado. variable. En un sistema de circuito cerrado, se puede dividir en circuito completamente cerrado y circuito semicerrado según la ubicación del dispositivo de medición. Sobre la base del sistema de bucle abierto, también se ha desarrollado un sistema CNC de compensación de bucle abierto.
(1) Control en bucle abierto de máquinas herramienta CNC. En el control de bucle abierto, la máquina herramienta no tiene un dispositivo de retroalimentación de detección.
El proceso de señal del dispositivo CNC es unidireccional, por lo que no hay problema de estabilidad del sistema. Es precisamente debido al flujo unidireccional de la señal que no verifica la posición real de las partes móviles de la máquina herramienta, por lo que la precisión del procesamiento de la máquina herramienta no es alta y su precisión depende principalmente del rendimiento de la máquina. servosistema. El proceso de trabajo es: el dispositivo CNC calcula los datos de entrada para distribuir los pulsos de comando y la mesa de trabajo controlada se mueve a través del mecanismo servo (el componente servo suele ser un motor paso a paso).
Este tipo de máquina herramienta funciona de manera relativamente estable, responde rápidamente, es fácil de depurar y simple de mantener, pero su precisión de control es limitada. Es adecuado para máquinas herramienta CNC medianas y pequeñas con requisitos generales.
(2) Control en bucle cerrado de máquinas herramienta CNC. Dado que la precisión del control de bucle abierto no puede cumplir con los requisitos de las máquinas herramienta de precisión y las máquinas herramienta grandes, se debe detectar su posición de trabajo real. Para este fin, se agrega un dispositivo de retroalimentación de detección a la máquina herramienta CNC de control de bucle abierto para detectar. la posición de las partes móviles de la máquina herramienta en todo momento durante el procesamiento, de modo que coincida con la posición requerida por el dispositivo CNC, para lograr una alta precisión de mecanizado.
El diagrama de bloques del sistema de control de bucle cerrado se muestra en la Figura 3. En la figura, A es el elemento de medición de velocidad y C es el elemento de medición de posición. Cuando el valor del comando se envía al circuito de comparación de posición, si el banco de trabajo no se mueve en este momento, no hay retroalimentación. El valor del comando hace que el servomotor gire. La señal de retroalimentación de velocidad se envía al circuito de control de velocidad a través de A. , y el desplazamiento real del banco de trabajo se envía a través de C. La retroalimentación se devuelve, se compara con el valor del comando en el circuito de comparación de posición, y la diferencia comparada se usa para el control hasta que se elimina la diferencia, logrando finalmente un posicionamiento preciso del banco de trabajo. . Las ventajas de este tipo de máquina herramienta son la alta precisión y la rápida velocidad, pero la depuración y el mantenimiento son complicados. La clave es la estabilidad del sistema, por lo que se debe prestar suficiente atención a la estabilidad durante el diseño.
(3) De uso universal. Por lo tanto, tiene una gran flexibilidad y adaptabilidad, y también es conveniente para la producción en masa. El software y el hardware modulares mejoran la calidad y confiabilidad del sistema. Por lo tanto, las máquinas herramienta CNC modernas utilizan dispositivos CNC. Control de bucle semicerrado de máquinas herramienta CNC.
Este método de control no comprueba ni mide la posición real del banco de trabajo, sino que utiliza componentes de medición relacionados con el servomotor, como el tacómetro A y el disco codificador fotoeléctrico B (o transformador giratorio), etc. El ángulo de rotación del servomotor se detecta indirectamente y se calcula el desplazamiento real del banco de trabajo. El diagrama de bloques del sistema de control de circuito semicerrado en la Figura 4 compara este valor con el valor de comando y utiliza la diferencia para lograr el control. Como puede verse en la Figura 5, dado que el banco de trabajo no está completamente incluido en el circuito de control, se denomina control de circuito semicerrado. Este método de control se encuentra entre bucle abierto y bucle cerrado. La precisión no es tan alta como la del bucle cerrado, pero la depuración es más conveniente que la del bucle cerrado.
(4) Máquinas herramienta CNC de compensación en bucle abierto. Combinando selectivamente las características de los tres métodos de control anteriores, se puede formar un esquema de control híbrido. Este ha sido un tema que la gente ha estudiado durante muchos años en grandes máquinas herramienta CNC y ahora se ha convertido en una realidad. Porque las máquinas herramienta CNC de gran tamaño requieren velocidades de avance y retorno mucho más altas, así como una precisión bastante alta. Si solo se utiliza un control de circuito completamente cerrado, la cadena de transmisión de la máquina herramienta y el banco de trabajo se colocan en el enlace de control, y los factores son muy complicados. Aunque la instalación y la depuración han pasado por muchos giros y vueltas, todavía es muy difícil. . Para evitar estas contradicciones, se pueden utilizar métodos de control híbridos. En el esquema específico, se puede dividir en dos formas: una es el tipo de compensación de circuito abierto y la otra es el tipo de compensación de circuito semicerrado. Aquí solo se presentarán las máquinas herramienta CNC con control de compensación de bucle abierto.
Las características del método de control de compensación de bucle abierto son: el control básico adopta el mecanismo servo de control de bucle abierto del motor paso a paso, con un servocircuito de corrección adicional. El error del sistema mecánico se corrige mediante la señal de retroalimentación del elemento de medición de desplazamiento lineal montado en el banco de trabajo.