CNC工作機械には多くの種類や仕様があり、分類方法も異なります。一般に、機能や構造から次の4つの原則に従って分類できます。 1. 工作機械の動作の制御軌跡による分類 (1) 点制御 CNC 工作機械の点制御では、工作機械の可動部分を 1 点から別の点まで正確に位置決めするだけで済みます。点間の運動軌跡の要件は厳密ではありません。移動中には何も処理されず、座標軸間の移動は無関係です。高速かつ正確な位置決めを実現するために、一般に 2 点間の変位移動は最初に素早く移動し、その後ゆっくりと位置決め点に近づいて位置決め精度を確保します。下図に示すように、点制御の動作軌跡となります。点制御機能を備えた工作機械には、主に CNC ボール盤、CNC フライス盤、CNC パンチングマシンなどが含まれます。CNC 技術の発展と CNC システムの価格低下により、点制御のみに使用される CNC システムはまれです。 ⑵ 直線制御 CNC 工作機械 直線制御 CNC 工作機械は、並列制御 CNC 工作機械とも呼ばれます。その特徴は、制御点間の正確な位置決めに加え、関連する2点間の移動速度や経路(軌道)も制御することです。ただし、その移動経路は工作機械の座標軸に平行なだけ、つまり同時に制御される座標軸は1つだけです（つまりCNCシステムにおける補間演算機能は必要ありません）。変位プロセス中、工具は指定された送り速度で切削できますが、通常は長方形と階段状の部品のみを加工できます。線形制御機能を備えた工作機械には、主に比較的単純な CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC 研削盤などが含まれます。この工作機械の CNC システムは線形制御 CNC システムとも呼ばれます。同様に、線形制御のみに使用される CNC 工作機械もまれです。 ⑶ 輪郭制御CNC工作機械 輪郭制御CNC工作機械は連続制御CNC工作機械とも呼ばれます。その制御特性は、複数の運動座標の変位と速度を同時に制御できることです。ワーク輪郭に沿った工具の相対運動軌跡とワーク加工輪郭を一致させるためには、各座標運動の変位制御と速度制御が所定の比例関係に従って正確に調整されなければなりません。したがって、この種の制御ではCNC装置に補間機能が必要となります。いわゆる補間とは、プログラムによって入力された基本データ（直線の終点座標、円弧の終点座標と中心座標または半径）。すなわち、計算を行いながら、その計算結果に応じて各座標軸制御器にパルスを分配し、各座標軸のリンク変位を要求される輪郭に一致するように制御する。移動中、工具はワークの表面を連続的に切削し、様々な直線、円弧、曲線の加工が可能です。輪郭制御による加工軌跡。このタイプの工作機械には主に CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC ワイヤーカット機、マシニング センターなどが含まれ、これに対応する CNC 装置は輪郭制御と呼ばれます。 CNCシステムは制御するリンク座標軸の数により以下の形式に分類されます。 ① 2 軸リンク: 主に回転面を加工する CNC 旋盤または円筒曲面を加工する CNC フライス盤に使用されます。 ② 2軸半リンク：主に3軸以上の工作機械の制御に使用され、2軸をリンクし、もう1軸を周期的に送り込むことができます。 ③ 3 軸リンク: 一般に 2 つのカテゴリーに分けられます。1 つは 3 つの直線座標軸 X/Y/Z のリンクで、CNC フライス盤やマシニング センターなどでより一般的に使用されます。もう 1 つは、同時接続に加えて、 X/Y/Z の 2 つの直線座標を制御すると同時に、一方の直線座標軸の周りを回転する回転座標軸も制御します。例えば旋削マシニングセンタでは、縦（Z軸）と横（X軸）の直線座標軸の連動に加え、Z軸を中心に回転する主軸（C軸）の連動も同時に制御する必要があります。軸。 ④ 4 軸連動：直線座標軸 X/Y/Z の 3 軸と回転座標軸の連動を同時に制御します。 ⑤ 5 軸連動：直線座標系 X/Y/Z の 3 軸の連動を同時に制御します。また、これらの直線座標軸を中心に回転する座標軸 A、B、C の 2 軸を同時に制御し、5 軸連動の同時制御となります。このとき、ツールは空間内の任意の方向に設置することができます。たとえば、工具を x 軸と y 軸を中心に同時に揺動するように制御することで、工具は常に切削点で加工される輪郭面の法線方向を維持し、加工の滑らかさを確保します。加工面の粗さを低減し、加工精度と加工効率を向上させます。 2. サーボ制御方式による分類 (1) オープンループ制御 CNC 工作機械 このタイプの工作機械の送りサーボドライブはオープンループ、つまり検出フィードバック装置がありません。一般に、その駆動モーターはステッピングモーターです。ステッピングモーターの主な特徴は、制御回路が指令パルス信号を変化させるたびにモーターがステップ角回転し、モーター自体にセルフロック機能があることです。 CNCシステムから出力される送り指令信号は、パルス分配器を介して駆動回路を制御します。パルス数を変えることで座標の変位を制御し、パルスの周波数を変えることで変位速度を制御し、パルスの分配順序を変えることで変位の方向を制御します。したがって、この制御方式の最大の特徴は、制御が容易であり、構造が簡単であり、価格が安いことである。 CNCシステムから発せられる指令信号の流れは一方向であるため、制御システムの安定性には問題はありませんが、機械伝達の誤差がフィードバックによって補正されないため、変位精度は高くありません。初期の CNC 工作機械はすべてこの制御方法を採用していましたが、故障率は比較的高かったです。現在でも駆動回路の改良により広く使われています。特に私の国では、一般的な経済的なCNCシステムと古い機器のCNC変換は主にこの制御方法を採用しています。また、この制御方式はCNC装置としてシングルチップマイコンまたはシングルボードコンピュータで構成できるため、システム全体の低価格化が図れます。 (2) 閉ループ制御工作機械 このタイプの CNC 工作機械の送りサーボ ドライブは、閉ループ フィードバック制御モードで動作します。駆動モーターには DC または AC サーボ モーターを使用でき、位置フィードバックと速度フィードバックを設定する必要があります。可動部品の実際の変位は処理中いつでも検出され、適時に CNC システムのコンパレータにフィードバックされます。補間演算により得られた指令信号と比較し、その差分をサーボドライブの制御信号として変位成分を駆動し、変位誤差を除去します。位置フィードバック検出素子の設置位置と使用するフィードバック装置により、フルクローズドループとセミクローズドループの2つの制御モードに分かれます。 ① フルクローズドループ制御 図に示すように、位置フィードバック装置は直線変位検出素子（現在はグレーチング定規が一般的）を使用しており、工作機械のサドルに設置され、工作機械の直線変位を直接検出します。工作機械の座標。モーターから工作機械のサドルまでの機械伝達チェーン全体の伝達誤差をフィードバックによって除去することができるため、工作機械の非常に高い静的位置決め精度が得られます。しかし、制御ループ全体の多くの機械式変速機リンクの摩擦特性、剛性、クリアランスは非線形であるため、機械式変速機チェーン全体の動的応答時間は電気的応答時間に比べて非常に大きくなります。これは、閉ループシステム全体の安定性補正に大きな困難をもたらし、システムの設計と調整も非常に複雑になります。したがって、この完全閉ループ制御方式は主に、高精度が要求される CNC 座標機械や CNC 精密研削盤に使用されます。 ②セミクローズドループ制御 図に示すように、位置フィードバックには角度検出素子（現在は主にエンコーダ等）を使用しており、サーボモータやリードスクリュー先端に直接取り付けられています。機械的な伝達リンクのほとんどがシステムの閉ループループに含まれていないため、より安定した制御特性を得るために呼び出されます。リードスクリューなどの機械的な伝達誤差は、フィードバックによっていつでも修正することはできませんが、ソフトウェアの固定値補正方法を使用して精度を適切に向上させることができます。現在、ほとんどの CNC 工作機械はセミクローズド ループ制御モードを使用しています。 ⑶ ハイブリッド制御 CNC 工作機械は、上記の制御方式の特徴を選択的に集約してハイブリッド制御方式を形成します。前述したように、開ループ制御方式は安定性が高く、コストが低く、精度が低く、完全な閉ループ制御方式は安定性が低いため、相互に補償し、特定の工作機械の制御要件を満たすために、ハイブリッド制御方式が使用されます。制御方法を採用する必要があります。最も一般的に使用される 2 つの方法は、オープンループ補償タイプとセミクローズドループ補償タイプです。 3. CNC システムの機能レベルによる分類 CNC システムの機能レベルに応じて、CNC システムは通常、低、中、高の 3 つのカテゴリに分類されます。この分類方法は私の国ではより一般的に使用されています。低、中、高の 3 つのレベルの境界は相対的なものであり、分類基準は時期によって異なります。現在の開発レベルから判断すると、さまざまなタイプの CNC システムは、いくつかの機能と指標に応じて、ローエンド、ミディアム、ハイエンドの 3 つのカテゴリに分類できます。このうち、ミディアムエンドとハイエンドは、一般的にフル機能CNCまたは標準CNCと呼ばれます。 ⑴ 金属切削とは、旋削、フライス加工、インパクト、リーマ加工、穴あけ、研削、平削りなどのさまざまな切削プロセスを使用する CNC 工作機械を指します。それは次の 2 つのカテゴリに分類できます。 ① CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC 研削盤などの通常の CNC 工作機械。 ② マシニングセンタ。自動工具交換機構を備えた工具ライブラリが最大の特徴であり、ワークを 1 回クランプします。クランプ後は各種工具が自動的に交換され、ワークの様々な加工面に対してミーリング（旋削）、リーマ、ドリリング、タップ加工などの各種加工を同一工作機械で連続的に行うマシニングセンタ（構築・フライス）など、ターニングセンター、ドリリングセンターなど。 ⑵ 金属成形とは、押出、打ち抜き、プレス、絞りなどの成形プロセスを使用する CNC 工作機械を指します。一般的に使用されるのは、CNC プレス、CNC 曲げ機、CNC パイプ曲げ機、CNC スピニングマシンなどです。 ⑶ 特殊加工には、主に CNC ワイヤー放電加工機、CNC 放電加工機、CNC フレーム切断機、CNC レーザー加工機などが含まれます。 ⑷ 測定製図製品には主に三次元測定機、CNC工具設定機、CNCプロッターなどが含まれます。
