Jak CNC stroj funguje a aplikace

Všudypřítomné CNC stroje jsou v mnoha továrnách a dílnách všeho druhu. Jejich úžasné přednosti z nich udělaly téměř nezbytné stroje pro obrábění dílů. Nyní, když víte, jaké jsou tyto typy strojů, je následující vědět, jak funguje CNC stroj, jak jsou díly obráběny, programovací jazyk, který používají, a také nejčastější aplikace těchto strojů.

Jak funguje CNC stroj: CNC nebo číslicově řízené obrábění

Z návrhů CAD (Computer-Aided Design nebo Computer Aided Design) nebo CAM (Computer-Aided Manufacturing nebo Computer Aided Manufacturing) čtení nebo jazykové kódy pomocí kterého bude CNC stroj schopen sledovat trasy nebo pohyby vyznačené pro obrábění dílu ve vhodném pořadí tak, aby bylo dosaženo požadovaného výsledku. Tedy tak, aby na konci procesu byl dílek shodný s tím v počítačovém návrhu.

Jinými slovy, díky těmto kódům to bude možné pohybujte hlavou s pracovním nástrojem přes osy stroje. Nástroj se samozřejmě může lišit od jednoho stroje k druhému, některé mají dokonce vícenástrojovou hlavu pro výměnu mezi několika a nabízejí větší flexibilitu práce. Mohou to být například řezné nástroje, vrtací nástroje, frézovací nebo soustružnické nástroje, svařovací nástroje, polohovací nástroje atd.

Ovládání pohybu

CNC stroje mají dvě nebo více programovatelných adres (os). Obecně jsou 3 (X, Y, Z), i když někdy mohou mít více, jak jsme viděli v předchozím článku, kromě toho, že umožňují rotace (rotační osy se nazývají A, B, C). V závislosti na počtu os můžete provádět více či méně složité obrábění. Čím více os, tím větší míra volnosti pohybu, takže by se daly dělat mnohem složitější řezby.

na ovládat pohyb Z těchto os lze použít dva typy systémů, které mohou pracovat samostatně nebo společně:

Absolutní hodnoty (kód G90): v tomto případě se souřadnice cílového bodu vztahují k výchozímu bodu souřadnic. Používají se proměnné X (měření konečného průměru) a Z (měření ve směru rovnoběžném s osou otáčení vřetena).
Přírůstkové hodnoty (kód G91): v tomto druhém případě se souřadnice cílového bodu vztahují k aktuálnímu bodu. Používají se proměnné U (radiální vzdálenost) a W (měřeno ve směru rovnoběžném s osou otáčení vřetena).

Programovatelné příslušenství

Pouze s řízením pohybu nebylo možné CNC stroj použít. Proto stroje musí být naprogramován jinými způsoby. Typ CNC stroje ve skutečnosti úzce souvisí s typem programovatelného příslušenství, které má. Například v rámci obrábění můžete mít specifické programovatelné funkce, jako jsou:

automatická výměna nástroje: na některých vícenástrojových obráběcích centrech. Nástrojovou hlavu lze naprogramovat tak, aby v každém případě používala potřebný nástroj, aniž byste jej museli ručně vkládat do vřetena.
Otáčky vřetena a aktivace: Otáčky vřetena v otáčkách za minutu (RPM) lze také naprogramovat, včetně směru otáčení (ve směru nebo proti směru hodinových ručiček), stejně jako zastavení nebo aktivaci.
Chladící médium: Mnoho obráběcích strojů, které pracují s tvrdými materiály, jako je kámen nebo kov, potřebuje chladicí kapalinu, aby se nepřehřívaly. Chladicí kapalinu lze také naprogramovat tak, aby se zapínala nebo vypínala během pracovního cyklu.

CNC program

CNC stroje lze programovat, jak bylo vidět, ale dělají to pomocí různé metody které byste měli vědět při práci s jedním z nich:

Manuál: Zadání požadovaných informací do příkazového řádku. K tomu je nutné znát alfanumerický kód, který je standardizován, např. podle norem DIN 66024 a DIN 66025.
Automatický: je to v současnosti nejběžnější případ a provádí se pomocí počítače připojeného k CNC stroji. Osoba bude moci upravovat data pomocí softwaru, aniž by potřebovala znát kódy, protože samotný program bude mít na starosti jejich převod do srozumitelných pokynů pro CNC stroj. To se děje prostřednictvím jazyka zvaného APT, který bude zase přeložen do binárního kódu (nuly a jedničky), aby mu mikrokontrolér CNC stroje porozuměl a převedl jej do pohybů.

V současné době existují i některé další CNC stroje pokročilejší a jednodušší na použití, jako jsou automatické, které mohou vyžadovat ještě méně lidského zásahu.

Příklad CNC programu. Zdroj: Researchgate

Takzvaný CNC program, který je napsán v a nízkoúrovňový jazyk nazývaný G a M (standardizováno ISO 6983 a EIA RS274) a skládá se z:

G-kódy: obecné pokyny k pohybu. Například G se může pohybovat vpřed, radiálně, pauza, cyklus a tak dále.
M-kódy: které neodpovídají pohybům nebo různé. Příkladem M může být spuštění nebo zastavení vřetena, výměna nástroje, aplikace chladicí kapaliny atd.
N: program je rozdělen do fází nebo bloků instrukcí, které budou označeny písmenem N. Každý blok je očíslován, protože operace obrábění se provádějí postupně. Stroj bude respektovat číslování.
Proměnné nebo adresy: Kód také obsahuje tyto typy hodnot, jako F pro posuv, S pro otáčky vřetena, T pro výběr nástroje, I, J a K pro umístění středu oblouku, X, Y a Z pro pohyb osy atd.

Vše bude záležet na typu stroje. Například CNC stroj na ohýbání plechu není stejný jako stroj na řezání. První nemá vřeteno a nevyžaduje chladicí kapalinu.

Příklad tabulky kódů G a M

Když se podíváte na tabulku výše, mohli bychom použijte příklad blok vysvětlit, co se stane. Představte si například, že máte následující kód nebo CNC program:

N3 G01 X12.500 32.000 Z800 XNUMX FXNUMX

Tento malý úryvek kódu CNC by řekl CNC stroji, jakmile bude přeložen do binárního kódu, aby to udělal následující akce:

N3 označuje, že se jedná o třetí blok, který se má provést. Proto by existovaly dva předchozí bloky.
G01: provést lineární pohyb.
X12.500: posune se o 12.5 mm podél osy X.
Z32.000: posunulo by se o 32 mm podél osy Z. V tomto případě by v Y nedošlo k žádnému pohybu.
F800: Posuv se provádí rychlostí 800 mm/min.

Jazyk APT

Kromě toho, výstižný jazyk je to programovací jazyk, který bude použit jako mezikód mezi předchozím a strojovým kódem (binárním kódem) srozumitelným pro MCU. Byl vyvinut v laboratoři MIT Douglasem T. Rossem. Tehdy, v roce 1956, se používal pro řízení servomechanismů, ale jeho použití se nyní rozšířilo a stalo se mezinárodním standardem pro numerické řízení.

Bylo to zváženo předchůdce CAMa je podobný jiným jazykům, jako je FORTRAN. Tento kód bude transformován počítačovým softwarem do řady binárních instrukcí, které budou načteny do paměti mikrokontroléru CNC stroje, aby je mohl provádět a generovat elektrické řídicí signály pro pohyb motorů a nástrojů.

Tento jazyk APT může ovládat mnoho parametrů CNC stroje:

Rychlost vřetena (RPM)
Vřeteno zapnuto nebo vypnuto
Rotace
plánovaná zastávka
Chladnička
Pohyby ve všech možných směrech (XYZ a ABC)
Načasování
opakovat cykly
trajektorií
Atd.

Ti, kdo obsluhují CNC stroje, tento jazyk APT samozřejmě znát nemusejí, protože současný software je poměrně intuitivní a umožňuje snadné ovládání, transparentně převádí APT k uživateli, aby vytvořil součást, která byla navržena v soubor CAD/CAM. Nikdy však není na škodu vědět, že existuje a co to je.

V dnešní době moderní CNC stroje již mají grafická rozhraní s dotykovými obrazovkami a integrovaným počítačem, který výrazně usnadňuje jeho použití. Jsou extrémně intuitivní a nepotřebují mnoho učení. Prostřednictvím flash disku nebo USB paměti vám umožní načíst design kusu, takže jej lze navrhnout na jiném nezávislém počítači.

CNC řadič

El cnc-řadič Bude to ten, kdo bude mít na starosti interpretaci CNC programu, jeho příkazů v sekvenčním pořadí a bude mimo jiné provádět potřebné pohyby a funkce.

Program CAM / CAD

Un CAD nebo CAM software Bude použit k vytvoření návrhu nebo modelu toho, co se má vyrábět. Současný software již umožňuje přejít z tohoto typu formátů do CNC programu automaticky.

Systém DNC

Týkající se DNC (přímé numerické ovládání), je termín, který označuje počítač připojený sítí k jednomu nebo více CNC strojům. Tímto způsobem lze CNC program přenést do strojů, a to buď přes Ehternet, nebo klasičtějšími a rudimentárnějšími porty, jako jsou sériové porty RS-232C, které se stále používají v mnoha průmyslových strojích.

Aplikace CNC strojů

cnc stroje mají více aplikací, než si představujete. Velká část průmyslu a dílen, od nejmenších po největší, závisí na jednom nebo více z těchto týmů. Mohou být dokonce použity doma pro určité kutilské práce pro výrobce.

Volný čas (DIY a tvůrci)

Mnoho výrobců má malé CNC stroje různých typů doma udělat nějaké DIY projekty. Mohou jej také používat jednotlivci k provádění určitých úkolů z domova:

Vyrobte si šperky.
Obrábění materiálů za účelem vytvoření dílů nebo součástí.
Vytvářejte díly pro opravu vozidel nebo jiných typů zařízení, když se náhradní díly již neprodávají.
Vytvářejte umělecká díla nebo rytiny.

Dílny a zpracovatelský průmysl

Samozřejmě v profesionálním sektoru, jak v dílnách, tak v továrnách, je také velmi běžné vidět CNC stroje, a to jak pro tesaře, opravny, výrobu dílů, textilní průmysl, letecký průmysl, dekorace, truhlářství atd. Například:

Řezání plechu laserem.
Plazmové svařování.
Pick & Place nebo umístit díly nebo součásti přímo na místo jejich montáže.
Ohýbání tyčí, trubek, plechů…
Vrtání.
Soustružení nebo frézování dřeva.
Výroba dílů na zakázku.
Modelování nebo aditivní výroba.
Výroba implantátů nebo protéz pro lékařské použití.
Rytiny.
Atd.

elektronický průmysl

Zvláštní zmínku si zaslouží CNC stroje, které byly také použity v tak konkurenčním a pokročilém sektoru, jako je tento elektronický a polovodičový průmysl. Tyto stroje mohou provádět velké množství úkolů, jako například:

Řezání polovodičových plátků.
Výroba chladičů z měděných nebo hliníkových bloků.
Tvorba krytů/struktur pro počítače, televize, mobily atd.
Pick & Place pro umístění součástek pro povrchovou montáž na desku PCB na místo pro následné pájení.
Svařování.
Laserové gravírování značek a log.
K tvarování čoček.
Atd.

Hardwarelibre