數控系統行業定義及分類

　　數控系統行業定義如何？世界上的數控系統種類繁多，形式各異，組成結構上都有各自的特點。這些結構特點來源於系統初始設計的基本要求和硬體和軟體的工程設計思路。數控系統行業定義及分類介紹如下。 

　　數控系統行業定義 

　　2016-2021年工具機數控系統行業市場競爭力調查及投資前景預測報告顯示，數控系統是數字控制系統的簡稱，英文名稱為，根據計算機存儲器中存儲的控制程序，執行部分或全部數值控制功能，並配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。通過利用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一台或多台機械設備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關量。

　　數控系統行業分類 

　　運動軌跡

　　(1)點位控制數控系統

　　控制工具相對工件從某一加工點移到另一個加工點之間的精確坐標位置,而對於點與點之間移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不作任何加工。這一類系統的設備有數控鑽床、數控坐標鏜床和數控沖床等。

　　(2)直線控制數控系統

　　不僅要控制點與點的精確位置，還要控制兩點之間的工具移動軌跡是一條直線，且在移動中工具能以給定的進給速度進行加工，其輔助功能要求也比點位控制數控系統多，如它可能被要求具有主軸轉數控制、進給速度控制和刀具自動交換等功能。此類控制方式的設備主要有簡易數控車床、數控鏜銑床等。

　　(3)輪廓控制數控系統

　　這類系統能夠對兩個或兩個以上坐標方向進行嚴格控制，即不僅控制每個坐標的行程位置，同時還控制每個坐標的運動速度。各坐標的運動按規定的比例關係相互配合，精確地協調起來連續進行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。採用此類控制方式的設備有數控車床、銑床、加工中心、電加工工具機和特種加工工具機等。

　　加工工藝

　　⑴車削、銑削類數控系統

　　針對數控車床控制的數控系統和針對加工中心控制數控系統。這一類數控系統屬於最常見的數控系統。FANUC用T，M來區別這兩大類型號。西門子則是在統一的數控內核上配 置不同的編程工具：Shopmill,shopturn來區別。兩者最大的區別在於：車削系統要求能夠隨時反映刀尖點相對於車床軸線的距離，以表達當前加工工件的半徑，或乘以2表達為直徑;車削系統有各種車削螺紋的固定循環;車削系統支持主軸與C軸的切換，支持端面直角坐標系或迴轉體圓柱面坐標系編程，而數控系統要變換為極坐標進行控制;而對於銑削數控系統更多地要求複雜曲線、曲面的編程加工能力，包括五軸和斜面的加工等。隨著車銑複合化工藝的日益普及，要求數控系統兼具車削、銑削功能，例如大連光洋公司的GNC60/61系列數控系統。

　　⑵磨削數控系統

　　針對磨床控制的專用數控系統。FANUC用G代號區別，西門子須配置功能。與其他數控系統的區別主要在於要支持工件在線量儀的接入，量儀主要監測尺寸是否到位，並通知數控系統退出磨削循環。磨削數控系統還要支持砂輪修整，並將修正後的砂輪數據作為刀具數據計入數控系統。此外，磨削數控系統的PLC還要具有較強的溫度監測和控制迴路，還要求具有與振動監測、超聲砂輪切入監測儀器接入，協同工作的能力。對於非圓磨削，數控系統及伺服驅動在進給軸上需要更高的動態性能。有些非圓加工(例如凸輪)由於被加工表面高精度和高光潔度要求，數控系統對曲線平滑技術方面也要有特殊處理。

　　⑶面向特種加工數控系統

　　這類系統為了適應特種加工往往需要有特殊的運動控制處理和加工作動器控制。例如，並聯工具機控制需要在常規數控運動控制算法加入相應並聯結構解耦算法;線切割加工中需要支持沿路徑回退;沖裁切割類工具機控制需要C軸保持沖裁頭處於運動軌跡切線姿態;齒輪加工則要求數控系統能夠實現符合齒輪范成規律的電子齒輪速比關係或表達式關係;雷射加工則要保證雷射頭與板材距離恆定;電加工則要數控系統控制放電電源;雷射加工則需要數控系統控制雷射能量。

　　伺服系統

　　按照伺服系統的控制方式，可以把數控系統分為以下幾類：

　　⑴開環控制數控系統

　　這類數控系統不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進電動機為驅動元件。 CNC裝置輸出的進給指令(多為脈衝接口)經驅動電路進行功率放大，轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電/斷電的電流脈衝信號，驅動步進電動機轉動，再經工具機傳動機構(齒輪箱，絲槓等)帶動工作檯移動。這種方式控制簡單，價格比較低廉，從70年代開始，被廣泛應用於經濟型數控工具機中。

　　⑵半閉環控制數控系統

　　位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲槓軸端，通過角位移的測量間接計算出工具機工作檯的實際運行位置(直線位移)，由於閉環的環路內不包括絲槓、螺母副及工具機工作檯這些大慣性環節，由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正，其控制精度不如全閉環控制數控系統，但其調試方便，成本適中，可以獲得比較穩定的控制特性，因此在實際應用中，這種方式被廣泛採用。

　　⑶全閉環控制數控系統

　　位置檢測裝置安裝在工具機工作檯上，用以檢測工具機工作檯的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行調節控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由於它將絲槓、螺母副及工具機工作檯這些連接環節放在閉環內，導致整個系統連接剛度變差，因此調試時，其系統較難達到高增益，即容易產生振盪。

　　功能水平

　　⑴經濟型數控系統

　　又稱簡易數控系統，通常採用步進電機或脈衝串接口的伺服驅動，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，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，採用的微機系統為單板機或單片機系統;通常不具有用戶可編程的PLC功能。通常裝備的工具機定位精度在0.02mm以上。

　　⑵普及型數控系統

　　介於簡式型數控系統和高性能型數控系統之間的數控系統，其特點聯動軸數4軸以下(含4軸)，閉環控制(伺服電機反饋信息參與控制)，具有螺距誤差補償和刀具管理功能，支持用戶開發PLC功能。

　　⑶高檔型數控系統

　　一般是指具有多通道(兩個及以上)數控設備控制能力，具有雙驅控制、5軸及以上的插補聯動功能、斜面加工、樣條插補、雙向螺距誤差補償、直線度和垂直度誤差補償、刀具管理及刀具長度和半徑補償功能、高靜態精度(解析度 0.001μm即最小解析度為1nm)和高動態精度(隨動誤差0.01mm以內)、高速度及完備的PLC控制功能數控系統。

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