Ventajas de las máquinas herramienta CNC
(1) Máquinas herramienta CNC ordinarias. Este tipo de máquinas herramienta son las mismas que las máquinas herramienta tradicionales de uso general, incluidos tornos CNC, fresadoras, mandrinadoras, taladradoras, rectificadoras, etc. Y cada tipo tiene muchas variedades, como fresado vertical, fresado horizontal, fresado de herramientas, fresado de pórtico, etc. Las posibilidades técnicas de este tipo de máquinas herramienta son similares a las de las máquinas herramienta convencionales, 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 máquinas herramienta CNC convencionales. Es una máquina herramienta CNC con un cambiador automático de herramientas (también llamado máquina herramienta CNC multiproceso o centro de mecanizado de mandrinado y fresado) que consta de un almacén de herramientas (puede acomodar más de 10 a 100 herramientas) y un cambiador automático de herramientas. habitualmente se denomina centro de mecanizado), lo que permite que las máquinas herramienta CNC sigan desarrollándose hacia 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 las herramientas y completar el fresado (torneado) de forma continua y automática. ), taladrado y perforación de cada superficie de procesamiento de la pieza de trabajo, bisagra, grifo y otros procesos multiproceso. La mayoría de estas máquinas herramienta se utilizan principalmente para taladrar y fresar, 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 de piezas multiproceso, solo una máquina herramienta puede completar todo el procesamiento y puede. reducir el inventario de productos semiacabados
(2) Dado que la pieza de trabajo solo necesita sujetarse una vez, se reduce el error de posicionamiento causado por la instalación repetida y la precisión de la máquina herramienta puede garantizar el procesamiento; calidad
(3) El proceso se concentra, reduciendo Esto reduce el tiempo auxiliar y mejora la productividad;
(4) Dado que las piezas se pueden sujetar a la máquina herramienta para el procesamiento multiproceso; Al mismo tiempo, el número de accesorios especiales se reduce considerablemente y el tiempo de preparación de la producción se acorta aún más.
Debido a las ventajas de las máquinas herramienta del centro de mecanizado CNC, es muy popular entre los usuarios y, por lo tanto, ocupa una posición importante en la producción de máquinas herramienta CNC.
También hay un centro de mecanizado, que se basa en tornos y procesa principalmente piezas de eje. Además de tornear y perforar, también se puede utilizar para taladrar, fresar y roscar en cualquier posición de la cara final y la superficie periférica exterior. Este centro de mecanizado también tiene un almacén de herramientas con capacidad para entre 4 y 12 herramientas. Tradicionalmente, este tipo de máquina herramienta se denomina TC: Centro de Torneado (TC).
(3) Máquinas herramienta CNC multicoordenadas. Algunas piezas con formas complejas no pueden procesarse con máquinas herramienta CNC de tres coordenadas. Por ejemplo, el procesamiento de hélices y piezas de superficies planas y curvas requiere más de tres coordenadas para procesar la forma requerida. Por lo tanto, han surgido máquinas herramienta CNC multicoordinadas, que se caracterizan por una gran cantidad de ejes controlados por equipos CNC y estructuras complejas de máquinas herramienta. La cantidad de ejes generalmente depende de los requisitos del proceso de las piezas que se mecanizan. Hoy en día, se utilizan habitualmente máquinas herramienta CNC de 4, 5 y 6 coordenadas. La figura 1 es un diagrama esquemático de mecanizado CNC de cinco ejes. En este momento, las tres coordenadas de x, Y, Z, Y y Z se pueden vincular con la rotación de la plataforma giratoria y el giro de la herramienta al mismo tiempo para procesar piezas como las alas.
2. Máquinas herramienta CNC clasificadas por trayectoria
Según la trayectoria de movimiento relativa entre la herramienta y la pieza que se puede controlar, las máquinas herramienta CNC se pueden dividir en CNC controladas por puntos. máquinas herramienta y máquinas herramienta CNC de control lineal puntual, máquinas herramienta CNC de control de contorno, etc. La descripción es la siguiente:
(1) Máquina 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 corte durante el movimiento. En cuanto a la velocidad y ruta de movimiento entre dos puntos relevantes, depende de la productividad. Para tener la mayor productividad posible basada en un posicionamiento preciso, el movimiento entre dos puntos relacionados primero se mueve rápidamente a una nueva posición y luego desacelera de 1 a 3 niveles para acercarse lentamente al punto de posicionamiento para garantizar su precisión de posicionamiento.
Este tipo de máquinas herramienta incluye principalmente las mandrinadoras por coordenadas CNC, las taladradoras CNC, las punzonadoras CNC y las máquinas de medición CNC. Su correspondiente dispositivo de control numérico se denomina dispositivo de control puntual.
(2) Control lineal punto a punto de máquinas herramienta CNC. Cuando este tipo de máquina herramienta funciona, no solo necesita controlar la posición (es decir, la distancia) entre dos puntos relevantes, sino que también controla la velocidad de movimiento y la ruta (es decir, la trayectoria) entre los dos puntos relevantes. Su recorrido generalmente consta de líneas rectas paralelas 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 a lo largo de un eje de coordenadas (generalmente, también pueden cortar a lo largo de una diagonal de 45 °, pero no en línea recta con ningún pendiente), y sus funciones auxiliares son mejores que el control de puntos. Hay muchas máquinas herramienta CNC, como el control de velocidad del husillo, el procesamiento de avance del ciclo, la 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 CNC correspondiente se denomina dispositivo de control lineal punto a punto.
(3)Máquinas herramienta CNC de control de contorno. El dispositivo de control de esta máquina herramienta puede controlar continuamente dos o más ejes de coordenadas al mismo tiempo. Durante el procesamiento, es necesario controlar no solo el punto inicial y el punto final, sino también la velocidad y la posición de cada punto durante todo el proceso de procesamiento, para que la máquina herramienta pueda procesar piezas con formas complejas que cumplan con los requisitos de los dibujos. . Sus funciones auxiliares también son relativamente completas.
Este tipo de máquinas herramienta incluyen principalmente tornos CNC, fresadoras CNC, rectificadoras CNC, máquinas herramienta de procesamiento eléctrico, etc. 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 para detectar lo controlado. cantidad. En un sistema de circuito cerrado, el dispositivo de medición se puede dividir en circuito completamente cerrado y circuito semicerrado según su ubicación. Sobre la base del sistema de bucle abierto, se desarrolló 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 flujo de señal del dispositivo CNC es unidireccional, por lo que no hay problema de estabilidad del sistema. Es precisamente debido al flujo de señales unidireccional que no se 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 siguiente: los datos de entrada son calculados y distribuidos por el dispositivo de control numérico, y el banco de trabajo controlado se mueve mediante un servomecanismo (el servocomponente es generalmente un motor paso a paso).
La máquina herramienta funciona de manera estable, responde rápidamente y es fácil de depurar y mantener, pero la precisión del control es limitada. 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, es necesario detectar su posición de trabajo real. Por lo tanto, 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 cualquier momento durante el procesamiento, de modo que sea consistente con la posición requerida por el dispositivo CNC para lograr una mayor exactitud del procesamiento.
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 habrá retroalimentación y el valor del comando hará 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 retroalimenta a través de C. Se compara con el valor de comando en el circuito de comparación de posición y se controla por la diferencia después de la comparación hasta que Se elimina la diferencia y finalmente se realiza el posicionamiento preciso del banco de trabajo. Este tipo de máquina herramienta tiene las ventajas de alta precisión y alta velocidad, pero es complicada de depurar y mantener. La clave es la estabilidad del sistema, por lo que se debe prestar suficiente atención a la estabilidad en el diseño.
(3) se puede utilizar universalmente. Por lo tanto, tiene una gran flexibilidad y adaptabilidad y también es conveniente para la producción en masa. El software y 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 detecta ni mide la posición real del banco de trabajo, sino que detecta indirectamente el servomotor a través de componentes de medición relacionados con el servomotor, como el tacogenerador A, el codificador fotoeléctrico B (o resolver) La rotación El ángulo se utiliza para calcular el desplazamiento real del banco de trabajo. El diagrama de bloques de un sistema de control de circuito semicerrado en la Figura 4 compara este valor con el valor de comando y usa 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. Al concentrar selectivamente las características de los tres modos de control anteriores, se puede formar un esquema de control híbrido. Este es un tema de investigación de grandes máquinas herramienta CNC durante muchos años 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 cerrado completo, la cadena de transmisión y el banco de trabajo de la máquina herramienta se colocan en el enlace de control, y los factores son muy complicados. Aunque la instalación y la depuración pasaron por muchos giros y vueltas, todavía estuvo llena de dificultades. Para evitar estas contradicciones, se puede utilizar un modo de control híbrido. 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 sólo se presentan las máquinas herramienta CNC con control de compensación de bucle abierto.
Las características del método de control de compensación de bucle abierto son: el mecanismo servo de control de bucle abierto del motor paso a paso se selecciona como control básico y se agrega un circuito servo de corrección.
El error del sistema mecánico se corrige mediante la señal de retroalimentación del elemento de medición de desplazamiento lineal instalado en el banco de trabajo.