CNC-maskiner: guide til numerisk kontrol

den CNC-maskiner har invaderet mange industrisektorer og værksteder af enhver art, og på det seneste også i en af sine mest lovende varianter: 3D printere. Takket være det kan materialer bearbejdes på flere måder, med absolut præcision, hurtigt og med resultater, der er svære at opnå ved manuelle procedurer. Dette er blot nogle af fordelene ved disse systemer, som vi vil beskrive her.

Hvad er CNC

CNC (Computerized Numerical Control) eller Computer Numerical Control på engelsk, Det er et udbredt system inden for teknik til at behandle materialer og dele med minimal menneskelig indgriben. CNC-teknikken stammer fra numerisk styring, et automatiseret system til værktøjsmaskiner, der betjenes ved hjælp af kommandoer gennem håndhjul eller håndtag. Disse maskiner har dog udviklet sig og tillader nu deres kontrol gennem software og en computer for yderligere at automatisere processen og tilbyde bedre ydeevne.

Betjeningen af disse CNC-systemer er ret enkel at forstå. Det er baseret på bearbejdning af en del gennem brug af koordinater, der specificerer værktøjets bevægelse (skæring, boring, fræsning, svejsning...). I lighed med betjeningen af en 3D-printer, som også kan forstås som en CNC-maskine, er det kun i stedet for at bearbejde, at det, den gør, er at tilføje lag af materiale for at bygge en del.

Og ligesom 3D-printere kan du have flere akser, f.eks X, Y og Z, at være i stand til at udføre henholdsvis langsgående, lodrette og tværgående forskydninger. Gennem nogle servomotorer og / eller stepmotorer, vil værktøjet blive flyttet til det nøjagtige punkt angivet af computersoftwaren, og bearbejdningen vil blive udført hurtigt og med den højeste præcision.

Før opfindelsen af CNCkrævede arbejdskraft for at håndtere værktøjerne manuelt, men de mulige fejl, de kunne begå, påvirkede kvalitet, repeterbarhed, omkostninger og nedsat produktion. Forestil dig for eksempel en medarbejder i en aluminiumsbutik, der vil bore rammer til et vindue. Denne opgave kræver at:

Operatøren tager stykket op.
Læg den på arbejdsbordet.
Sæt den passende bit i boret.
Og bore.

Dette at lave et enkelt hul er ikke et problem, men forestil dig at der skal laves hundreder eller tusinder af dem for at opretholde en betydelig produktion og på kortest mulig tid, udover at alle hullerne er ens. I så fald er arbejdsstyrken ikke tilstrækkelig, og det er der cnc maskiner bragt store forbedringer til industrien. I dette tilfælde ville trinene være:

Sørg for, at maskinen er fodret med materiale (nogle gange kan de endda have automatisk fodring).
Start det med den nødvendige programmering (det kan være nødvendigt kun én gang og angiv antallet af gentagelser).
Og hun vil stå for at lave perforeringerne med præcision og gentage dem så mange gange som nødvendigt, uden at operatøren behøver at gribe ind.

Derudover kan arbejde hurtigere end en operatør og bliver ikke træt, så alle er fordele for industrien eller værkstedet.

Hvad er CNC-maskiner, og hvordan fungerer det?

en CNC-maskine er en slags bearbejdningsmaskine, der betjenes af computer numerisk kontrol.. På denne måde opnås procesautomatisering ved at etablere præcise koordinater for skæring, svejsning, fræsning, støbning, slibning, placering af dele osv. af alle slags materialer, lige fra bløde som polymerer, skum, MDF eller træ, ja. hårdere såsom marmor, metal, sten osv.

Ligeledes giver CNC-maskiner mulighed for et sofistikeret system af feedback, der konstant overvåger og justerer hastigheden og positionen af de værktøjer, der bruges til bearbejdning, uden behov for så hyppig manuel vedligeholdelse. Selv nogle mere avancerede har intelligente systemer til at opdage problemer, kontrollere kvaliteten af arbejdet eller delen osv., eller være sammenkoblet, hvis det er en industri 4.0.

Det er vigtigt at bemærke, at nogle CNC-maskiner de arbejder forskelligt:

punkt til punkt kontrol: I denne type CNC-maskiner vil start- og slutpunkterne for hver sti blive etableret.
paraksial kontrol: i dem er det muligt at styre brikkernes bevægelseshastighed.
interpolere kontrol: de udfører bearbejdning på enhver måde parallelt med deres akser.

Selvom disse ikke er typer af cnc-maskinerDet vil vi dække mere detaljeret i fremtidige indlæg.

historie

Den første bearbejdning, der begyndte at blive udført, var fuldstændig manuel, ved hjælp af forskellige typer rudimentære værktøjer, der blev avanceret lidt efter lidt. Fra tidligt tyvende århundrede, tog industrien et stort spring i retning af motordrevne maskiner for at spare manuel indsats, øge produktiviteten og effektiviteten.

Disse maskiner var endnu ikke væsentligt forskudt arbejdsstyrke, hvilket stadig var meget vigtigt. Dette indebar, at produktionen af en del tog længere tid, havde højere omkostninger og lavere fortjenstmargener, og den opnåede kvalitet og præcision var ikke homogen i alle de fremstillede dele.

I 40 og 50 år, Numeriske kontrolmaskiner begynder at blive udviklet i USA. John T. Parsons, en ingeniør på det tidspunkt, ville modificere en fræsemaskine på det tidspunkt, så den kunne styres af input fra hulkort, forløberen for nutidens hukommelse og software. På denne måde fik maskinerne information om de præcise bevægelser, de skulle lave for at bearbejde delen og behøvede ikke så meget menneskelig indgriben for at aktivere håndtag, rat mv.

Den Parsons maskine ville blive en af de forgængere for nutidens CNC-maskiner moderne. Men det var stadig en meget rudimentær fræsemaskine med et elektronisk analogt styresystem ved hjælp af vakuumventiler. Disse systemer blev mere populære og avancerede med modningen af solid-state og digital elektronik. Fra vakuumrør til transistorer, fra transistorer til trykte kredsløb og derefter til integrerede kredsløb, indtil mikrocontrollere (MCU'er) blev billige nok til at blive brugt meget.

Så blev CNC-maskinerne født med mere intelligente og programmerbare systemer, for at kunne variere bearbejdningsværdierne som ønsket. I den 70 år De CNC-maskiner, som vi kender i dag, ville ankomme, kommanderet af en computer. Takket være denne anden store milepæl var det muligt at styre hele processen mere intuitivt fra software, programmere forskellige programmer til at bruge dem efter ønske, ændre parametre hurtigt osv.

I vore dage, med udviklingen af skyen og IoT (Internet of Things), eller tingenes internet, er det muligt at forbinde et væld af enheder til skyen, og at de kan interagere på en mere intelligent måde med hver anden, viger for en Industri 4.0, hvor CNC-maskiner vil være i stand til at forbedre deres muligheder betragteligt. For eksempel kunne de kommunikere med hinanden i en produktionskæde, så hvis en maskine eller et trin lider af en forsinkelse eller et problem, kan efterfølgende maskiner slukkes, mens de venter på at spare energi, eller de kan bestemme efterspørgslen for at justere deres produktionsniveau, osv. .

Hvad er en CNC-maskine lavet af?

Når det kommer til detaljering af dele eller komponenter i en CNC-maskine, kan følgende væsentlige elementer citeres:

Input enhed

Kendt som input-enhed fra en CNC-maskine til det system, der bruges til at kunne indlæse eller ændre dataene til bearbejdningsprocessen. Det kan for eksempel være et kontrolpanel, en touchskærm mv. Det vil sige en grænseflade, der giver maskinoperatøren mulighed for at aktivere og styre maskinen.

Kontrolenhed eller controller

Er digitalt elektronisk system som vil stå for at fortolke de indtastede data og generere en række styresignaler til at styre bevægelsen af servomotorerne for at bevæge arbejdshovedet gennem akserne og værktøjet, så de gør præcis det, som programmet indtastet af brugeren angiver.

værktøj

La herramienta Det er en af de mest essentielle komponenter, da det er den, der rent faktisk udfører bearbejdningen, den der er i kontakt med det stykke, der bearbejdes. Det kan være et multiværktøjshoved, der kan udføre flere forskellige opgaver, eller også individuelle faste eller udskiftelige værktøjer. For eksempel: bor, fræser, fræser, svejsespids osv.

Derudover er det vigtigt at bemærke, at der kan være forskellige typer af CNC-maskiner mht. deres type og antal aksler:

3 akse: er de mest almindelige med en X-, Y- og Z-akse.
4 akser: ligesom nogle routere eller CNC-routere, der tilføjer en A-akse til de foregående tre. Dette gør det muligt for spindlen at bevæge sig fra venstre mod højre for at behandle tre overflader på samme tid, idet den er i stand til at gravere fladt eller i 3D. De er ideelle til udskæring af træ, metaller, komplekse mønstre osv.
roterende akse- Den har en roterende spindel til værktøjet, som giver dig mulighed for at behandle fire overflader samtidigt. Disse typer maskiner bruges til bearbejdning af cylindriske dele, træstatuer, komplekse metalelementer osv.

Fastgørelse eller støttesystem

Er sted, hvor emnet er forankret for at udføre bearbejdningsprocessen uden at det bevæger sig. Afhængigt af systemet kan det være af forskellige typer, med eller uden ankre. Derudover har nogle brug for ekstraudstyr, såsom støvopsamlingssystemer eller vandstråleskæring, hvilket ville kræve en vandtank eller et reservoir for at opsamle og sprede kraften fra strålen, når den passerer gennem delen.

Disse systemer kaldes ofte også seng eller bord. Mange af dem er normalt lavet af materialer som aluminium, når stykkerne skal fastgøres til bordet, for at bearbejde cylindre eller komplekse former. I stedet vil vakuumsengen eller bordet støvsuge delen uden at klemme den, hvilket giver mulighed for en højere grad af præcision, mindre omrøring under brug og en større grad af frihed.

Feedback-enheder (servomotorer)

Der er kun disse typer enheder. feedback på CNC-maskiner der bruger servomotorer. I de andre er det ikke nødvendigt.

Overvåg

Ud over alt ovenstående kan der også være en informations- eller overvågningssystem af selve bearbejdningsprocessen. Dette kan være gennem den samme grænseflade, som den opererer fra, eller uafhængigt.

Andre dele

Ud over ovenstående skal det bemærkes to væsentlige elementer plus:

motorer: er de enheder, der flytter eller aktiverer bearbejdningsværktøjet i henhold til data modtaget fra styreenheden.
- Servo: tåler høje hastigheder, så du kan skære, bore osv. Ideel til stille, stabilt arbejde og til indviklede mønstre.
- Stepper: Disse stepmotorer er prissat lavere, men bruges til mere grundlæggende gravering eller bevægelse. De er nemme at kontrollere, pålidelige og meget nøjagtige, hvilket gør dem velegnede, hvor der er behov for maksimal præcision.
spindel: Dette element i en CNC-maskine kan have to typer mulige køle- eller kølesystemer:
- Med fly: De køles blot af en blæser, der køler spindlen, og er billigere, nemmere at vedligeholde og bruge.
- Ved vand: De bruger vand til afkøling. Det er dyrere, komplekst og vanskeligt at vedligeholde, men det holder generelt længere, er mere effektivt og er mere støjsvagt.

Hardwarelibre