五軸加工中心的控制系統(tǒng)主要有哪些？

五軸加工中心數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜曲面加工的唯一解決方案，也是航空航天和軍事領(lǐng)域必不可少的制造設(shè)備。廣泛應(yīng)用于軍工、精密設(shè)備、航空航天、城市軌道交通、新能源汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。航空航天領(lǐng)域是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的最大需求端，需求占40.0％。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床可切割航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤、葉片、葉輪和大、中、小型飛機(jī)結(jié)構(gòu)，在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮不可替代的作用。

作為一種高精度加工設(shè)備，五軸加工中心數(shù)控機(jī)床的主要控制系統(tǒng)是什么？

1.五軸加工中心開環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心的開環(huán)控制系統(tǒng)是指無(wú)位置反饋裝置的控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，以動(dòng)力步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)器。數(shù)控裝置根據(jù)所需的移動(dòng)速度和位移，向環(huán)分配器和功率放大電路輸出一定的頻率和脈沖，不斷改變步進(jìn)電機(jī)繞組的電源狀態(tài)，使相應(yīng)的坐標(biāo)軸步進(jìn)電機(jī)通過相應(yīng)的角位移，然后通過機(jī)械傳動(dòng)鏈，運(yùn)動(dòng)部件的速度和位移由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)量決定。

開環(huán)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。然而，輸出扭矩值的尺寸通常是有限的，當(dāng)輸入高脈沖頻率時(shí)，容易出現(xiàn)問題，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的快速控制，無(wú)法糾正誤差。由步進(jìn)電機(jī)的步距角誤差、齒輪和螺釘組成的傳動(dòng)鏈誤差將直接影響零件加工的精度。目前，開環(huán)控制系統(tǒng)已不能完全滿足五軸數(shù)控車床日益增長(zhǎng)的控制功率、快速運(yùn)動(dòng)速度和加工精度要求。

2.五軸加工中心半閉環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心的半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的電機(jī)軸上安裝角位移檢測(cè)裝置，間接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的位移或角位移值，并反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入指令進(jìn)行比較，用差異控制運(yùn)動(dòng)部件。隨著脈沖編碼器的快速發(fā)展和性能的不斷提高，伺服電機(jī)作為一種角位移檢測(cè)裝置，可以直接安裝在直流或通信的同軸上，特別是高分辨率脈沖編碼器的誕生，為半閉環(huán)控制提供了高性能價(jià)格比的配置方案。由于慣性大的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件不包括在環(huán)內(nèi)，控制系統(tǒng)的調(diào)試非常方便，穩(wěn)定性好。脈沖編碼器和伺服電機(jī)甚至可以設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，使系統(tǒng)更加緊湊。但由于半閉環(huán)控制不包括運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械傳動(dòng)鏈，機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)法糾正或消除。

然而，目前廣泛使用的滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)具有較高的精度和精度保持性，可靠地消除反向運(yùn)動(dòng)間隙，完全可以滿足大多數(shù)數(shù)控車床用戶的需求，控制系統(tǒng)具有調(diào)試方便、穩(wěn)定性好、成本低、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。因此，一般來說，半閉環(huán)控制系統(tǒng)正成為首選的控制模式。

3.五軸加工中心閉環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心閉環(huán)控制系統(tǒng)是直接在車床最終運(yùn)動(dòng)部件的相應(yīng)位置安裝旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置，將直接檢測(cè)到的位移或角位移值反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入指令位移量進(jìn)行比較，用差異控制運(yùn)動(dòng)部件，使運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)格按照實(shí)際需要的位移運(yùn)動(dòng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是將傳動(dòng)鏈的所有環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)中。因此，理論上，閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)和精度主要取決于檢測(cè)裝置的精度，而傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)關(guān)。其控制精度超過半閉環(huán)控制系統(tǒng)，但閉環(huán)控制系統(tǒng)除價(jià)格昂貴外，對(duì)車床結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)鏈仍提出了嚴(yán)格要求。傳動(dòng)鏈的高度、間隙和導(dǎo)軌的低速運(yùn)動(dòng)特性，車床結(jié)構(gòu)的抗震性能會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)試的難度，甚至使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，降低穩(wěn)定性。閉環(huán)控制的特點(diǎn)是加工精度高，移動(dòng)速度快。閉環(huán)控制的特點(diǎn)使加工精度高，移動(dòng)速度快。這種數(shù)控車床采用直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，電機(jī)控制電路復(fù)雜，檢測(cè)元件昂貴，調(diào)試維護(hù)復(fù)雜，成本高。

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