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。 今日は、編集者が CNC 工作機械の分類に関する役立つ情報をいくつか紹介します。 お役に立てば幸いです。
1. 工作機械の動作の制御軌跡による分類
1. ポイント制御を備えた CNC 工作機械
点制御では、ある点から別の点への工作機械の可動部品の正確な位置決めのみが必要です。 点間の運動軌跡の要件は厳密ではありません。 移動中は何も処理されません。 各座標軸間の移動は無関係です。 位置決めの高速化と高精度化を両立させるために、一般的には2点間の変位を最初は速く動かし、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。
写真
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、純粋に点制御に使用される CNC システムはもはや一般的ではなくなりました。
2. リニア制御CNC工作機械
リニア制御CNC工作機械はパラレル制御CNC工作機械とも呼ばれます。 特徴は、点間の正確な位置決めを制御するだけでなく、関連する2点間の移動速度やルート(軌道)も制御することです。 ただし、その移動ルートは工作機械の座標軸が平行移動するだけであり、同時に制御される座標軸は1つだけです（つまり、CNCシステムに補間演算機能は必要ありません）。 シフトプロセス中、工具は指定された送り速度で切削できます。 基本的には長方形と段付きの部品のみ加工可能です。
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 研削盤などがあります。 この工作機械の CNC システムは、リニア制御 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 工作機械はまれです。
3. 輪郭制御CNC工作機械
写真
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。 制御の特徴は、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がワークの加工輪郭に一致するという要求を満たすためには、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、この種の制御方法では、数値制御装置に補間演算機能が必要となる。 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、および中心座標または半径）。 即ち、演算を行いながら、その演算結果に応じて各座標軸制御器にパルスを割り当てることにより、各座標軸のリンク変位を要求された輪郭に合わせて制御する。 移動過程では工具がワーク表面を連続的に切削し、様々な加工を行うことができます。 直線、円弧、曲線の加工。
このタイプの工作機械には、主に CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC ワイヤ切断機、マシニング センターが含まれます。 対応する CNC 装置は輪郭制御 CNC システムと呼ばれます。 制御するリンク座標軸の数に応じて、次のタイプに分類できます。
(1) 2 軸リンク: 主に回転曲面を加工する CNC 旋盤や円筒曲面を加工する CNC フライス盤に使用されます。
(2) 2軸セミリンケージ：主に3軸以上の工作機械の制御に使用されます。 2軸を連結し、もう1軸で定寸送りが可能です。
(3) 3 軸連結: 一般に 2 つのカテゴリに分けられます。1 つは X/Y/Z の 3 つの直線座標軸の連結で、主に CNC フライス盤やマシニング センターなどで使用されます。もう 1 つはX/Y/Z の 2 つの直線座標を同時に制御することに加えて、一方の直線座標軸の周りを回転する回転座標軸も同時に制御します。
例えば旋削マシニングセンタでは、縦方向（Z軸）と横方向（X軸）の2つの直線座標軸の連動に加えて、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。 Z軸周り。
写真
(4) 4 軸連動：X/Y/Z の 3 つの直線座標軸を同時に制御し、ある回転座標軸に連動させます。
(5) 5 軸連動：X/Y/Z の 3 つの直線座標軸の連動を同時に制御するほか、直線座標軸を中心に回転する A、B、C 座標軸の 2 軸も同時に制御します、5つの座標軸の同時制御を形成します。 2 つの軸が連動しており、空間内の任意の方向にツールを配置できます。
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、工具は切削点で加工される輪郭面に対して常に法線方向を維持し、滑らかな加工を確保します。加工面の加工精度や加工性を向上させます。 効率が向上し、加工面の粗さが低減されます。
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 ループです。つまり、検出フィードバック デバイスはありません。 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えるたびにモーターが1ステップ回転することです。 距離角度、モーター自体にセルフロック機能があります。
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。 パルス数を変更することで座標変位量を制御し、パルス周波数を変更することで変位速度を制御し、パルスの分配順序を変更することで変位を制御します。 方向。
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 システムが発行するコマンド信号の流れは一方向であるため、制御システムの安定性の問題はありません。 ただし、機械式変速機の誤差をフィードバック補正していないため、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。 駆動回路の改良により、現在でも広く使用されています。 特に我が国では、この制御方法は一般的な経済的なCNCシステムや古い機器のCNC変換によく使用されます。 また、この制御方法により、シングルチップコンピュータまたはシングルボードコンピュータをCNC装置として構成することができ、システム全体の価格を低減することができます。
2. クローズド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方式に従って動作します。 駆動モーターには 2 種類の DC または AC サーボ モーターを使用でき、処理中にいつでも可動部品の実際の変位を検出できるように、位置フィードバックと速度フィードバックを使用して構成する必要があります。 この量は、時間内に 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する。 その差はサーボドライブの制御信号として使用され、サーボドライブは変位成分を駆動して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。
写真
(1) フルクローズドループ制御
位置フィードバック装置は、工作機械のサドルに取り付けられた直線変位検出素子（現在は格子定規が一般的）を使用し、工作機械座標の直線変位を直接検出します。 フィードバックを通じて、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を排除できます。 伝達誤差を低減し、工作機械のより高い静的位置決め精度を得ることができます。
ただし、制御ループ全体では、多くの機械式トランスミッション リンクの摩擦特性、剛性、クリアランスは非線形であり、機械式トランスミッション 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比較的複雑になります。 したがって、この完全クローズドループ制御方式は、非常に高い精度が要求される CNC 座標機械や CNC 精密研削盤などに主に使用されます。
(2) セミクローズドループ制御
位置フィードバックには角度検出部品（現在は主にエンコーダなど）が使用されており、サーボモータやネジの先端に直接取り付けられています。 システムの閉ループに機械的な伝達リンクがほとんど含まれないため、より安定した制御特性が得られます。 ネジ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採用しています。
3. ハイブリッド制御CNC工作機械
上記の制御方法の特徴を選択的に集中させて、ハイブリッド制御スキームを形成することができる。 前述したように、オープンループ制御方式は安定性が高く、コストが低く、精度が低いのに対し、フルクローズドループ制御方式は安定性が低いため、相互に補い合い、一部の機械の制御要件を満たすことができます。ツールを使用する場合は、ハイブリッド制御方法を使用する必要があります。
3. CNCシステムの機能レベルによる分類
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。 この分類方法は我が国で一般的に使用されています。 低級、中級、高級の境界は相対的なものであるため、分類基準は時期によって異なります。 現在の開発レベルに関する限り、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。
1.金属切断
旋削、フライス、リーマ、穴あけ、研削、平削りなどのさまざまな切削加工を使用する CNC 工作機械を指します。 次の 2 つのカテゴリに分類できます。
(1) 通常の CNC 工作機械: CNC 旋盤、CNC フライス盤、CNC グラインダーなど。
(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。 クランプ後は各種切削工具が自動的に交換され、ワークの各加工面に対してミーリング（旋削）、リーマ、ドリリング、タップなどの各種加工を同一工作機械上で連続的に行います。ターニングセンター。 、掘削センターなど。
2. 金属成形
押出、打ち抜き、プレス、絞り、その他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ものには、CNC プレス、CNC 曲げ機、CNC パイプ曲げ機、CNC スピニング機などがあります。
3. 特殊な処理カテゴリー
主にCNCワイヤ放電加工機、CNC放電加工機、CNC火炎切断機、CNCレーザー加工機などがあります。
4. 測定と作図
主に三次元座標測定器、CNCツールセッター、CNCプロッター等が含まれます。
