CNC stroje: průvodce číslicovým řízením

the CNC stroje pronikly do mnoha průmyslových odvětví a dílen všeho druhua v poslední době také v jedné z jeho nejslibnějších variant: 3D tiskárny. Díky němu lze materiály zpracovávat více způsoby, naprosto přesně, rychle a s výsledky, které jsou ručními postupy těžko dosažitelné. To jsou jen některé z výhod těchto systémů, které zde popíšeme.

Co je CNC

CNC (Computerized Numerical Control) nebo Computer Numerical Control v angličtině, Jedná se o široce rozšířený systém ve strojírenství pro zpracování materiálů a dílů s minimálním zásahem člověka. Technika CNC vychází z číslicového řízení, automatizovaného systému pro obráběcí stroje, které jsou ovládány pomocí příkazů prostřednictvím ručních kol nebo pák. Tyto stroje se však vyvinuly a nyní umožňují jejich ovládání pomocí softwaru a počítače s cílem dále automatizovat proces a nabídnout lepší výkon.

Obsluha těchto CNC systémů je celkem jednoduchá na pochopení. Je založena na obrábění součásti pomocí použití souřadnice, které budou určovat pohyb nástroje (řezání, vrtání, frézování, svařování...). Podobně jako u 3D tiskárny, která by se dala chápat i jako CNC stroj, pouze místo obrábění přidává vrstvy materiálu pro stavbu dílu.

A stejně jako 3D tiskárny můžete mít více os, např X, Y a Z, který je schopen provádět podélné, vertikální a příčné posuvy. Prostřednictvím některých servomotory a / nebo krokové motory, nástroj se přesune přesně do bodu určeného počítačovým softwarem a obrábění bude provedeno rychle a s nejvyšší přesností.

Před vynálezem CNCRuční manipulace s nástroji vyžadovala práci, ale možné poruchy, kterých se mohly dopustit, ovlivnily kvalitu, opakovatelnost, náklady a snížily výrobu. Představte si například zaměstnance v hliníkárně, který chce vrtat rámy do okna. Tento úkol vyžaduje, aby:

Operátor kus vyzvedne.
Položte to na pracovní stůl.
Vložte příslušný bit do vrtačky.
A vrtat.

To udělat jednu díru není problém, ale představte si, že je jich potřeba vyrobit stovky nebo tisíce, aby byla zachována značná produkce a v co nejkratším čase, navíc všechny díry byly stejné. V takovém případě pracovní síla není dostatečná, a to je místo cnc stroje přineslo odvětví velká zlepšení. V tomto případě by kroky byly:

Ujistěte se, že je stroj podáván materiálem (někdy mohou mít dokonce automatické podávání).
Spusťte jej nezbytným programováním (může být nutné pouze jednou a uveďte počet opakování).
A bude mít na starosti přesné provádění perforací a jejich opakování tolikrát, kolikrát bude potřeba, aniž by musel zasahovat operátor.

Navíc, může pracovat rychleji než operátor a neunaví se, takže vše jsou výhody pro průmysl nebo dílnu.

Co jsou to CNC stroje a jak to funguje?

A CNC stroj je druh počítačově numericky řízeného obráběcího stroje.. Tímto způsobem je dosaženo automatizace procesu stanovením přesných souřadnic pro řezání, svařování, frézování, lisování, broušení, umisťování dílů atd., všech druhů materiálů, od měkkých, jako jsou polymery, pěny, MDF nebo dřevo, dokonce i tvrdší, jako je mramor, kov, skály atd.

Stejně tak CNC stroje umožňují sofistikovaný systém zpětnou vazbu, která neustále sleduje a upravuje rychlost a polohu nástrojů používaných k obrábění, aniž by bylo nutné tak častou ruční údržbu. I některé pokročilejší disponují inteligentními systémy pro detekci problémů, kontrolu kvality díla či dílu atd. nebo je lze propojit, jde-li o průmysl 4.0.

Je důležité si uvědomit, že některé CNC stroje fungují jinak:

ovládání z bodu do bodu: U tohoto typu CNC strojů budou stanoveny počáteční a koncové body každé dráhy.
paraxiální ovládání: v nich je možné ovládat rychlost pohybu figurek.
interpolovat ovládání: provádějí obrábění jakýmkoli způsobem rovnoběžně se svými osami.

Ačkoli tyto nejsou typy cnc strojůTomu se budeme podrobněji věnovat v budoucích příspěvcích.

historie

První obrábění, které se začalo provádět, bylo zcela ruční, za použití různých typů základních nástrojů, které byly postupně vylepšovány. Z počátkem dvacátého stoletíprůmysl udělal velký skok směrem ke strojům poháněným motorem, aby ušetřil ruční práci, zvýšil produktivitu a efektivitu.

Tyto stroje ještě nebyly výrazně vytlačeny pracovní síla, což bylo stále velmi důležité. To znamenalo, že výroba dílu trvala déle, měla vyšší náklady a nižší ziskové marže a dosažená kvalita a přesnost nebyly u všech vyrobených dílů homogenní.

V 40. a 50. léta, Ve Spojených státech se začínají vyvíjet stroje s numerickým řízením. John T. Parsons, tehdejší inženýr, upravil tehdejší frézku tak, aby ji bylo možné ovládat vstupem z děrných štítků, předchůdce dnešních pamětí a softwaru. Stroje tak získávaly informace o přesných pohybech, které musely pro obrobení dílu vykonat a nepotřebovaly tolik lidského zásahu k aktivaci pák, volantů atd.

Ten Parsonsův stroj by se stal jedním z nich předchůdci dnešních CNC strojů moderní. Stále to však byla velmi rudimentární frézka s elektronickým analogovým řídicím systémem využívajícím vakuové ventily. Tyto systémy se staly populární a pokročilé s dozráváním digitální a polovodičové elektroniky. Od elektronek k tranzistorům, od tranzistorů k tištěným obvodům a poté k integrovaným obvodům, dokud mikrokontroléry (MCU) nezlevnily natolik, že byly široce používány.

Poté se CNC stroje zrodily s inteligentnějšími a programovatelnými systémy, aby bylo možné měnit hodnoty obrábění podle potřeby. V 70 let Přijely by CNC stroje, které známe dnes, ovládané počítačem. Díky tomuto dalšímu skvělému milníku bylo možné ovládat celý proces intuitivněji ze softwaru, naprogramovat různé programy, aby je v případě potřeby použily, rychle upravit parametry atd.

V dnešní době, s rozvojem cloudu a internetu věcí (Internet of Things), neboli internetu věcí, je možné ke cloudu připojit velké množství zařízení, která mohou inteligentněji interagovat s každým jiný, ustupující a Průmysl 4.0, ve kterém budou moci CNC stroje značně zlepšit své schopnosti. Mohly by například mezi sebou komunikovat ve výrobním řetězci, takže pokud u kteréhokoli stroje nebo stupně dojde ke zpoždění nebo problému, další stroje mohou být vypnuty, zatímco čekají, aby se ušetřila energie, nebo mohou určit poptávku a upravit úroveň své produkce. atd.

Z čeho je vyroben CNC stroj?

Pokud jde o detaily části nebo součásti CNC stroje, lze uvést následující podstatné prvky:

Vstupní zařízení

Známý jako vstupní zařízení z CNC stroje do systému, který se používá k tomu, aby bylo možné načíst nebo upravit data pro proces obrábění. Může to být například ovládací panel, dotyková obrazovka atd. To znamená rozhraní, které umožňuje operátorovi stroje aktivovat a ovládat stroj.

Řídící jednotka nebo ovladač

Je digitální elektronický systém která bude mít na starosti interpretaci zadaných dat a generování řady řídicích signálů pro řízení pohybu servomotorů pro pohyb pracovní hlavy osami a nástrojem tak, aby dělaly přesně to, co program zadaný uživatelem naznačuje.

Nástroj

La herramienta Je to jedna z nejdůležitějších součástí, protože je to ta, která skutečně provádí obrábění, ta, která je v kontaktu s opracovávaným kusem. Může se jednat o vícenástrojovou hlavu, která je schopna provádět několik různých úkolů, nebo také o jednotlivé pevné nebo vyměnitelné nástroje. Například: vrták, fréza, fréza, svařovací hrot atd.

Kromě toho je důležité si uvědomit, že mohou existovat různé typy CNC strojů, pokud jde o jejich typ a počet náprav:

3 osa: jsou nejběžnější, s osou X, Y a Z.
4 osy: jako některé routery nebo CNC routery, které k předchozím třem přidávají osu A. To umožňuje vřetenu pohybovat se zleva doprava a zpracovávat tři povrchy současně a gravírovat naplocho nebo ve 3D. Jsou ideální pro vyřezávání dřeva, kovů, složitých vzorů atd.
rotační osa- Má otočné vřeteno pro nástroj, které umožňuje zpracovávat čtyři povrchy současně. Tyto typy strojů se používají pro obrábění válcových dílů, dřevěných soch, složitých kovových prvků atd.

Upevňovací nebo nosný systém

Je místo, kde je kus ukotven, aby mohl proces obrábění provádět, aniž by se pohyboval. V závislosti na systému může být různých typů, s kotvami nebo bez nich. Některé navíc potřebují další doplňky, jako jsou systémy pro shromažďování prachu nebo řezání vodním paprskem, což by vyžadovalo vodní nádrž nebo nádrž pro shromažďování a rozptylování síly paprsku, jakmile projde součástí.

Tyto systémy se často nazývají také postel nebo stůl. Mnoho z nich je obvykle vyrobeno z materiálů, jako je hliník, když je třeba kusy připevnit ke stolu, zpracovat válce nebo složité tvary. Místo toho vakuové lůžko nebo stůl vysává díl bez jeho upnutí, což umožňuje vyšší stupeň přesnosti, menší protřepávání během používání a větší míru volnosti.

Zařízení se zpětnou vazbou (servomotory)

Existují pouze tyto typy zařízení. zpětná vazba na CNC strojích které používají servomotory. V ostatních to není nutné.

monitor

Kromě všech výše uvedených může existovat také a informační nebo monitorovací systém samotného procesu obrábění. To může být prostřednictvím stejného rozhraní, ze kterého funguje, nebo nezávisle.

Ostatní díly

Kromě výše uvedeného je třeba poznamenat dva podstatné prvky Plus:

Motory: jsou zařízení, která pohybují nebo aktivují obráběcí nástroj podle dat přijatých z řídicí jednotky.
- Servo: snáší vysoké otáčky, takže můžete řezat, vrtat atd. Ideální pro tichou, stabilní práci a pro složité vzory.
- stepper: Tyto krokové motory jsou cenově nižší, ale používají se pro základnější gravírování nebo pohyb. Jsou snadno ovladatelné, spolehlivé a vysoce přesné, díky čemuž jsou vhodné tam, kde je potřeba maximální přesnost.
vřeteno: Tento prvek CNC stroje může mít dva typy možného chlazení nebo chladicího systému:
- Vzduchem: Jsou chlazeny jednoduše ventilátorem, který ochlazuje vřeteno, a jsou levnější, snadněji se udržují a používají.
- Po vodě: K chlazení používají vodu. Je dražší, složitější a náročnější na údržbu, ale obecně déle vydrží, je účinnější a tišší.

Hardwarelibre