Sådan fungerer en CNC-maskine og anvendelser

De allestedsnærværende CNC-maskiner er på et væld af fabrikker og værksteder af enhver art. Deres vidunderlige fordele har gjort dem til næsten uundværlige maskiner til bearbejdning af dele. Nu hvor du ved, hvad disse typer maskiner er, er følgende vide, hvordan en CNC-maskine fungerer, hvordan dele bearbejdes, det programmeringssprog, de bruger, samt de mest almindelige anvendelser af disse maskiner.

Sådan fungerer en CNC-maskine: CNC- eller numerisk kontrolbearbejdning

Fra CAD (Computer Aided Design eller Computer Aided Design) eller CAM (Computer Aided Manufacturing eller Computer Aided Manufacturing) designs, nogle læsning eller sprogkoder hvormed CNC-maskinen vil være i stand til at følge de ruter eller bevægelser, der er markeret for bearbejdningen af delen i en passende rækkefølge, så det ønskede resultat opnås. Det vil sige, at delen i slutningen af processen er identisk med computerdesignet.

Med andre ord, takket være disse koder vil det være muligt at bevæge hovedet med arbejdsredskabet gennem maskinens akser. Værktøjet kan selvfølgelig være forskelligt fra en maskine til en anden, nogle har endda et multiværktøjshoved til at skifte mellem flere og tilbyde større fleksibilitet i arbejdet. Det kan fx være skæreværktøj, boreværktøj, fræse- eller drejeværktøj, svejseværktøj, lokaliseringsværktøj mv.

Bevægelseskontrol

CNC-maskiner har to eller flere programmerbare adresser (akser). Generelt er der 3 (X, Y, Z), selvom de nogle gange kan have flere, som vi så i den forrige artikel, ud over at tillade rotationer (roterende akser kaldes A, B, C). Alt efter antallet af akser kan du udføre mere eller mindre kompleks bearbejdning. Jo flere økser, jo større grad af bevægelsesfrihed, så den kunne lave meget mere komplekse udskæringer.

til kontrol bevægelse Af disse akser kan der bruges to typer systemer, der kan arbejde individuelt eller sammen:

Absolutte værdier (kode G90): i dette tilfælde henvises koordinaterne til destinationspunktet til koordinaternes udgangspunkt. Variablerne X (måling af den endelige diameter) og Z (måling i en retning parallelt med spindlens rotationsakse) anvendes.
Inkrementelle værdier (kode G91): i dette andet tilfælde henvises koordinaterne til destinationspunktet til det aktuelle punkt. Variablerne U (radial afstand) og W (målt i en retning parallel med spindlens rotationsakse) anvendes.

Programmerbart tilbehør

Kun med en bevægelseskontrol kunne CNC-maskinen ikke bruges. Derfor maskinerne skal programmeres på andre måder. Typen af CNC-maskine er i virkeligheden tæt forbundet med den type programmerbare tilbehør, den har. For eksempel kan du inden for bearbejdning have specifikke programmerbare funktioner som:

automatisk værktøjsskift: på nogle multiværktøjs-bearbejdningscentre. Værktøjshovedet kan programmeres til at bruge det nødvendige værktøj i hvert enkelt tilfælde uden at skulle sætte det i spindlen manuelt.
Spindelhastighed og aktivering: Spindelhastigheden i omdrejninger pr. minut (RPM) kan også programmeres, inklusive omdrejningsretningen (med eller mod uret), samt stoppe eller aktivere.
Kølemiddel: Mange bearbejdningsmaskiner, der arbejder med hårde materialer, såsom sten eller metal, har brug for et kølemiddel, så de ikke overophedes. Kølevæsken kan også programmeres til at tænde eller slukke under driftscyklussen.

CNC -program

CNC-maskiner kan programmeres, som det er set, men det gør de ved forskellige metoder som du bør vide, når du arbejder med en af dem:

Manuel: Indtastning af de ønskede oplysninger ved en kommandoprompt. For at gøre dette er det nødvendigt at kende en alfanumerisk kode, der er standardiseret, såsom DIN 66024- og DIN 66025-standarderne.
Automatisk: det er det mest almindelige tilfælde på nuværende tidspunkt, og det udføres ved hjælp af en computer, der er tilsluttet CNC-maskinen. En person vil være i stand til at ændre dataene gennem software uden at skulle kende koderne, da programmet selv vil være ansvarlig for at oversætte dem til forståelige instruktioner til CNC-maskinen. Det sker gennem et sprog kaldet APT, som igen vil blive oversat til binært (nuller og enere), så CNC-maskinens mikrocontroller kan forstå det og omsætte det til bevægelser.

I øjeblikket er der også nogle andre CNC-maskiner mere avanceret og nemmere at bruge, ligesom de automatiske, der måske har brug for endnu mindre menneskelig indgriben.

Eksempel på CNC-program. Kilde: Researchgate

Det såkaldte CNC-program, som er skrevet i en lavniveausprog kaldet G og M (standardiseret af ISO 6983 år VVM RS274) og består af:

G-koder: generiske bevægelsesinstruktioner. For eksempel kan G bevæge sig fremad, bevæge sig radialt, pause, cykle og så videre.
M-koder: der ikke svarer til bevægelser eller diverse. Eksempler på M kunne være start eller stop af spindlen, skift af værktøj, påføring af kølemiddel osv.
N: Programmet er opdelt i faser eller blokke af instruktioner, der vil blive overført af bogstavet N. Hver blok er nummereret, da bearbejdningshandlingerne udføres sekventielt. Maskinen vil respektere nummereringen.
Variabler eller adresser: Koden indeholder også disse typer værdier, såsom F for tilspænding, S for spindelhastighed, T for valg af værktøj, I, J og K for at lokalisere centrum af en bue, X, Y og Z for bevægelse af økser osv.

At gøre vil afhænge af typen af maskine. For eksempel er en CNC-maskine til pladebukning ikke det samme som en til skæring. Den første har ikke en spindel og kræver ikke kølevæske.

G og M kode eksempel tabel

Hvis du ser på tabellen ovenfor, kan vi brug et eksempel blok for at forklare, hvad der sker. Forestil dig for eksempel, at du har følgende kode eller CNC-program:

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

Dette lille udsnit af CNC-kode ville fortælle CNC-maskinen, når den først er oversat til binær, at følgende handlinger:

N3 angiver, at det er den tredje blok, der skal udføres. Derfor ville der være to tidligere blokke.
G01: udføre en lineær bevægelse.
X12.500: ville bevæge sig 12.5 mm langs X-aksen.
Z32.000: den ville bevæge sig 32 mm langs Z-aksen. I dette tilfælde ville der ikke være nogen bevægelse i Y.
F800: Der foretages en fremføring med en hastighed på 800 mm/min.

APT sprog

Endvidere det passende sprog det er et programmeringssprog, der vil blive brugt som en mellemkode mellem den forrige og maskinkoden (binær kode), som kan forstås af MCU. Det blev udviklet i MIT-laboratoriet af Douglas T. Ross. Dengang, i 1956, blev den brugt til at styre servomekanismer, men dens brug har nu spredt sig, og den er blevet en international standard for numerisk kontrol.

Det blev overvejet en forgænger for CAM, og ligner andre sprog, såsom FORTRAN. Denne kode vil blive transformeret af computersoftware til en række binære instruktioner, der vil blive indlæst i hukommelsen på CNC-maskinens mikrocontroller, så den kan udføre dem og generere elektriske styresignaler til at flytte motorer og værktøjer.

Dette APT sprog kan styre mange parametre af CNC-maskinen:

Spindelhastighed (RPM)
Spindel til eller fra
rotation
planlagt stop
refrigerante
Bevægelser i alle mulige retninger (XYZ og ABC)
Timing
gentage cyklusser
baner
Osv

Naturligvis behøver de, der betjener CNC-maskiner ikke at kende dette APT-sprog, da den nuværende software er ret intuitiv og tillader nem kontrol, transparent oversættelse af APT til brugeren for at skabe den del, der er designet i CAD/CAM-filen. Det skader dog aldrig at vide, at det eksisterer, og hvad det er.

I dag har moderne CNC-maskiner allerede grafiske grænseflader med touchskærme og integreret computer, der i høj grad letter brugen. De er ekstremt intuitive og kræver ikke meget læring. Gennem et pendrev eller USB-hukommelse giver de dig mulighed for at indlæse stykkets design, så det kan designes på en anden uafhængig computer.

CNC controller

El cnc-controller Det vil være den, der skal fortolke CNC-programmet, dets kommandoer i sekventiel rækkefølge, og det vil blandt andet udføre de nødvendige bevægelser og funktioner.

CAM / CAD program

Un CAD- eller CAM-software Det vil blive brugt til at skabe designet eller modellen af det, der er beregnet til at blive fremstillet. Den nuværende software tillader allerede automatisk at gå fra denne type formater til et CNC-program.

DNC system

Med hensyn til DNC (direkte numerisk kontrol), er et udtryk, der refererer til en computer, der er forbundet via et netværk til en eller flere CNC-maskiner. På den måde kan CNC-programmet overføres til maskinerne, enten af Ehternet, eller af mere klassiske og rudimentære porte som RS-232C serielle porte, der stadig bruges i mange industrimaskiner.

CNC maskine applikationer

cnc maskiner de har flere applikationer, end du forestiller dig. Meget af industrien og værkstederne, fra de mindste til de største, er afhængige af et eller flere af disse teams. De kan endda bruges derhjemme til visse gør-det-selv-job for beslutningstagere.

Fritid (gør-det-selv og skabere)

Mange producenter har små CNC-maskiner af forskellige typer derhjemme at lave nogle DIY-projekter. Det kan også bruges af enkeltpersoner til at udføre visse opgaver hjemmefra:

Lav smykker.
Bearbejdning af materialer for at skabe dele eller komponenter.
Opret dele til reparation af køretøjer eller andre typer udstyr, når reservedele ikke længere sælges.
Lav kunstneriske værker eller graveringer.

Værksteder og fremstillingsindustri

Selvfølgelig, i den professionelle sektor, både på værksteder og fabrikker, er det også meget almindeligt at se CNC-maskiner, både til tømrere, værksteder, delefremstilling, tekstilindustrien, luftfartssektoren, dekoration, møbelsnedker mv. For eksempel:

Laserskæring af metalplader.
Plasma svejsning.
Pick & Place, eller at placere dele eller komponenter lige på deres samlingssted.
Bukning af stænger, rør, plader...
Boring.
Drejning eller fræsning af træ.
Fremstilling af specialdele.
Modellering eller additiv fremstilling.
Fremstilling af implantater eller proteser til medicinsk brug.
Graveringer.
Osv

elektronik industri

Særlig omtale fortjener CNC-maskiner, der også er blevet brugt i en så konkurrencedygtig og avanceret sektor som elektronik- og halvlederindustrien. Disse maskiner kan udføre en lang række opgaver, såsom:

Halvleder wafer skæring.
Fremstilling af køleplader af kobber- eller aluminiumsblokke.
Fremstilling af kabinetter/strukturer til computere, fjernsyn, mobiler mv.
Pick & Place for at placere overflademonteringskomponenter på et printkort på plads til efterfølgende lodning.
Svejsning.
Lasergravering af mærker og logoer.
At forme linserne.
Osv

Hardwarelibre

Hvordan en CNC-maskine fungerer og applikationer