ο Οι μηχανές CNC έχουν εισβάλει σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς και εργαστήρια κάθε είδους, και πρόσφατα επίσης σε μια από τις πιο υποσχόμενες παραλλαγές του: 3D εκτυπωτές. Χάρη σε αυτό, τα υλικά μπορούν να εργαστούν με πολλούς τρόπους, με απόλυτη ακρίβεια, γρήγορα και με αποτελέσματα που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με χειροκίνητες διαδικασίες. Αυτά είναι μερικά μόνο από τα πλεονεκτήματα αυτών των συστημάτων που θα περιγράψουμε εδώ.
Τι είναι το CNC
CNC (Computerized Numerical Control) ή Computer Numerical Control στα Αγγλικά, Είναι ένα ευρέως διαδεδομένο σύστημα στη μηχανική για την επεξεργασία υλικών και εξαρτημάτων με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. Η τεχνική CNC προέρχεται από τον αριθμητικό έλεγχο, ένα αυτοματοποιημένο σύστημα για εργαλειομηχανές που λειτουργούν μέσω εντολών μέσω χειροτροχών ή μοχλών. Ωστόσο, αυτά τα μηχανήματα έχουν εξελιχθεί και πλέον επιτρέπουν τον έλεγχό τους μέσω λογισμικού και υπολογιστή προκειμένου να αυτοματοποιήσουν περαιτέρω τη διαδικασία και να προσφέρουν καλύτερη απόδοση.
Η λειτουργία αυτών των συστημάτων CNC είναι αρκετά απλή στην κατανόηση. Βασίζεται στη μηχανική κατεργασία ενός εξαρτήματος μέσω της χρήσης του συντεταγμένες που θα καθορίσουν την κίνηση του εργαλείου (κοπή, διάτρηση, φρεζάρισμα, συγκόλληση...). Παρόμοια με τη λειτουργία ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή, ο οποίος θα μπορούσε επίσης να γίνει κατανοητός ως μηχανή CNC, μόνο αντί για κατεργασία, αυτό που κάνει είναι να προσθέτει στρώματα υλικού για την κατασκευή ενός εξαρτήματος.
Και όπως οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές, μπορείτε να έχετε πολλούς άξονες, όπως π.χ τα Χ, Υ και Ζ, έχοντας τη δυνατότητα να πραγματοποιήσει διαμήκεις, κάθετες και εγκάρσιες μετατοπίσεις αντίστοιχα. Μέσω κάποιων σερβοκινητήρες και / ή κινητήρες stepper, το εργαλείο θα μετακινηθεί στο ακριβές σημείο που υποδεικνύεται από το λογισμικό του υπολογιστή και η κατεργασία θα πραγματοποιηθεί γρήγορα και με την υψηλότερη ακρίβεια.
Πριν από την εφεύρεση του CNC, απαιτούνταν εργατικά χέρια για τον χειρισμό των εργαλείων με το χέρι, αλλά οι πιθανές αστοχίες που μπορούσαν να διαπράξουν επηρέασαν την ποιότητα, την επαναληψιμότητα, το κόστος και τη μειωμένη παραγωγή. Για παράδειγμα, φανταστείτε έναν υπάλληλο σε ένα κατάστημα αλουμινίου που θέλει να τρυπήσει κουφώματα για μια βιτρίνα. Αυτή η εργασία απαιτεί ότι:
- Ο χειριστής σηκώνει το κομμάτι.
- Βάλτε το στο τραπέζι εργασίας.
- Βάλτε το κατάλληλο μύτη στο τρυπάνι.
- Και τρυπήστε.
Αυτό για να κάνετε μια μόνο τρύπα δεν είναι πρόβλημα, αλλά φανταστείτε ότι πρέπει να γίνουν εκατοντάδες ή χιλιάδες από αυτές για να διατηρηθεί μια σημαντική παραγωγή και στο συντομότερο δυνατό χρόνο, εκτός από το ότι όλες οι τρύπες είναι ίδιες. Σε αυτή την περίπτωση, το εργατικό δυναμικό δεν είναι επαρκές, και εκεί είναι που μηχανές cnc έφερε μεγάλες βελτιώσεις στον κλάδο. Σε αυτήν την περίπτωση, τα βήματα θα ήταν:
- Βεβαιωθείτε ότι το μηχάνημα τροφοδοτείται με υλικό (μερικές φορές μπορεί να έχει και αυτόματη τροφοδοσία).
- Ξεκινήστε το με τον απαραίτητο προγραμματισμό (μπορεί να είναι απαραίτητο μόνο μία φορά και να αναφέρετε τον αριθμό των επαναλήψεων).
- Και θα είναι επιφορτισμένη να κάνει τις διατρήσεις με ακρίβεια και να τις επαναλαμβάνει όσες φορές χρειαστεί, χωρίς να χρειάζεται να παρέμβει ο χειριστής.
Επιπλέον, μπορεί να λειτουργήσει πιο γρήγορα από έναν χειριστή και δεν κουράζεται, έτσι όλα είναι πλεονεκτήματα για τη βιομηχανία ή το εργαστήριο.
Τι είναι οι μηχανές CNC και πώς λειτουργούν;
ένα Η μηχανή CNC είναι ένα είδος μηχανής κατεργασίας που λειτουργεί με αριθμητικό έλεγχο υπολογιστή.. Με αυτόν τον τρόπο, ο αυτοματισμός της διαδικασίας επιτυγχάνεται με τον καθορισμό ακριβών συντεταγμένων για την κοπή, συγκόλληση, φρεζάρισμα, χύτευση, λείανση, τοποθέτηση εξαρτημάτων κ.λπ., όλων των ειδών υλικών, από μαλακά όπως πολυμερή, αφρός, MDF ή ξύλο, ακόμη και πιο σκληρά όπως μάρμαρο, μέταλλο, πέτρες κ.λπ.
Ομοίως, οι μηχανές CNC επιτρέπουν ένα εξελιγμένο σύστημα ανατροφοδότηση που παρακολουθεί και προσαρμόζει συνεχώς την ταχύτητα και τη θέση των εργαλείων που χρησιμοποιούνται για τη μηχανική κατεργασία, χωρίς να απαιτείται τόσο συχνή χειροκίνητη συντήρηση. Ακόμη και μερικά πιο προηγμένα διαθέτουν έξυπνα συστήματα για τον εντοπισμό προβλημάτων, τον έλεγχο της ποιότητας της εργασίας ή του εξαρτήματος κ.λπ., ή διασυνδέονται εάν πρόκειται για βιομηχανία 4.0.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ορισμένες μηχανές CNC λειτουργούν διαφορετικά:
- έλεγχος από σημείο σε σημείο: Σε αυτόν τον τύπο μηχανών CNC, θα καθοριστούν τα σημεία έναρξης και λήξης κάθε διαδρομής.
- παραξονικός έλεγχος: σε αυτά είναι δυνατός ο έλεγχος της ταχύτητας κίνησης των κομματιών.
- παρεμβολή ελέγχου: πραγματοποιούν κατεργασία με οποιονδήποτε τρόπο παράλληλα με τους άξονές τους.
Αν και αυτά δεν είναι τα τύπους μηχανών cncΘα το καλύψουμε με περισσότερες λεπτομέρειες σε επόμενες αναρτήσεις.
Ιστορία
Η πρώτη μηχανική κατεργασία που άρχισε να γίνεται ήταν εντελώς χειροκίνητη, χρησιμοποιώντας διάφορα είδη υποτυπωδών εργαλείων που προχώρησαν σιγά σιγά. Από αρχές του εικοστού αιώνα, η βιομηχανία έκανε ένα σημαντικό άλμα προς τις μηχανές με κινητήρια δύναμη για να εξοικονομήσει χειροκίνητη προσπάθεια, να αυξήσει την παραγωγικότητα και την αποδοτικότητα.
Αυτά τα μηχανήματα δεν είχαν ακόμη εκτοπιστεί σημαντικά ΕΡΓΑΤΙΚΟ δυναμικο, που ήταν ακόμα πολύ σημαντικό. Αυτό σήμαινε ότι η παραγωγή ενός εξαρτήματος χρειάστηκε περισσότερο χρόνο, είχε υψηλότερο κόστος και χαμηλότερα περιθώρια κέρδους και ότι η ποιότητα και η ακρίβεια που ελήφθησαν δεν ήταν ομοιογενείς σε όλα τα παραγόμενα εξαρτήματα.
Στην 40 και 50's, Οι μηχανές αριθμητικού ελέγχου αρχίζουν να αναπτύσσονται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο John T. Parsons, μηχανικός εκείνη την εποχή, θα τροποποίησε μια μηχανή φρεζαρίσματος εκείνη την εποχή, ώστε να μπορεί να ελεγχθεί με είσοδο από διάτρητες κάρτες, τον πρόδρομο της σημερινής μνήμης και λογισμικού. Με αυτόν τον τρόπο, οι μηχανές έπαιρναν πληροφορίες για τις ακριβείς κινήσεις που έπρεπε να κάνουν για να κατεργαστούν το εξάρτημα και δεν χρειάζονταν τόση ανθρώπινη παρέμβαση για να ενεργοποιήσουν μοχλούς, τιμόνια κ.λπ.
Αυτή η μηχανή Parsons θα γινόταν ένα από τα προκατόχους των σημερινών μηχανών CNC μοντέρνο. Αλλά ήταν ακόμα μια πολύ υποτυπώδης μηχανή φρεζαρίσματος με ηλεκτρονικό αναλογικό σύστημα ελέγχου που χρησιμοποιεί βαλβίδες κενού. Αυτά τα συστήματα έγιναν δημοφιλή και προχώρησαν με την ωρίμανση των ηλεκτρονικών ψηφιακών και στερεάς κατάστασης. Από τους σωλήνες κενού στα τρανζίστορ, από τα τρανζίστορ στα τυπωμένα κυκλώματα και μετά στα ολοκληρωμένα κυκλώματα, έως ότου οι μικροελεγκτές (MCU) έγιναν αρκετά φθηνοί για να χρησιμοποιηθούν ευρέως.
Στη συνέχεια, οι μηχανές CNC γεννήθηκαν με πιο έξυπνα και προγραμματιζόμενα συστήματα, για να μπορούν να διαφοροποιούν τις τιμές κατεργασίας όπως επιθυμείτε. Στο 70 χρόνια Οι μηχανές CNC που γνωρίζουμε σήμερα θα έφταναν, με εντολή υπολογιστή. Χάρη σε αυτό το άλλο μεγάλο ορόσημο, ήταν δυνατός ο έλεγχος όλης της διαδικασίας πιο διαισθητικά από λογισμικό, ο προγραμματισμός διαφορετικών προγραμμάτων για τη χρήση τους όταν ήταν επιθυμητό, η γρήγορη τροποποίηση των παραμέτρων κ.λπ.
Στις μέρες μας, με την ανάπτυξη του cloud και του IoT (Internet of Things) ή του Διαδικτύου των πραγμάτων, είναι δυνατή η σύνδεση πολλών συσκευών στο cloud και ότι μπορούν να αλληλεπιδράσουν με πιο έξυπνο τρόπο με κάθε άλλο, δίνοντας τη θέση του σε α Βιομηχανία 4.0, στο οποίο οι μηχανές CNC θα μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τις δυνατότητές τους. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να επικοινωνούν μεταξύ τους σε μια κατασκευαστική αλυσίδα, έτσι ώστε εάν οποιοδήποτε μηχάνημα ή στάδιο παρουσιάσει καθυστέρηση ή πρόβλημα, οι επόμενες μηχανές να μπορούν να απενεργοποιηθούν όσο περιμένουν να εξοικονομήσουν ενέργεια ή να καθορίσουν τη ζήτηση για να προσαρμόσουν το επίπεδο παραγωγής τους. κλπ.
Από τι είναι κατασκευασμένο ένα μηχάνημα CNC;
Όταν πρόκειται για τη λεπτομέρεια του μέρη ή εξαρτήματα μιας μηχανής CNC, μπορούν να αναφερθούν τα ακόλουθα βασικά στοιχεία:
Συσκευή εισόδου
Είναι γνωστό ως συσκευή εισόδου από μια μηχανή CNC στο σύστημα που χρησιμοποιείται για να μπορεί να φορτώσει ή να τροποποιήσει τα δεδομένα για τη διαδικασία κατεργασίας. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι ένας πίνακας ελέγχου, μια οθόνη αφής κ.λπ. Δηλαδή, μια διεπαφή που επιτρέπει στον χειριστή του μηχανήματος να ενεργοποιήσει και να ελέγξει το μηχάνημα.
Μονάδα ελέγχου ή ελεγκτής
Είναι η ψηφιακό ηλεκτρονικό σύστημα η οποία θα είναι επιφορτισμένη με την ερμηνεία των καταχωρημένων δεδομένων και τη δημιουργία μιας σειράς σημάτων ελέγχου για τον έλεγχο της κίνησης των σερβοκινητήρων για τη μετακίνηση της κεφαλής εργασίας μέσα από τους άξονες και το εργαλείο ώστε να κάνουν ακριβώς αυτό που υποδεικνύει το πρόγραμμα που εισάγει ο χρήστης.
Εργαλείο
La herramienta Είναι ένα από τα πιο ουσιαστικά εξαρτήματα, αφού είναι αυτό που εκτελεί πραγματικά τη μηχανική κατεργασία, αυτό που έρχεται σε επαφή με το τεμάχιο που επεξεργάζεται. Μπορεί να είναι μια κεφαλή πολλαπλών εργαλείων, που μπορεί να εκτελέσει πολλές διαφορετικές εργασίες, ή επίσης μεμονωμένα σταθερά ή εναλλάξιμα εργαλεία. Για παράδειγμα: τρυπάνι, κόφτης, φρέζα, μύτη συγκόλλησης κ.λπ.
Επιπλέον, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μπορεί να υπάρχουν διάφοροι τύποι μηχανών CNC ως προς τον τύπο τους τύπος και αριθμός αξόνων:
- 3 άξονα: είναι τα πιο κοινά, με άξονα Χ, Υ και Ζ.
- 4 άξονες: όπως ορισμένοι δρομολογητές ή δρομολογητές CNC που προσθέτουν έναν άξονα Α στους τρεις προηγούμενους. Αυτό επιτρέπει στον άξονα να μετακινείται από αριστερά προς τα δεξιά για να επεξεργαστεί τρεις επιφάνειες ταυτόχρονα, έχοντας τη δυνατότητα να χαράξει επίπεδες ή τρισδιάστατες. Είναι ιδανικά για σκάλισμα ξύλου, μετάλλων, πολύπλοκων σχεδίων κ.λπ.
- περιστροφικός άξονας- Διαθέτει περιστρεφόμενο άξονα για το εργαλείο, που σας επιτρέπει να επεξεργάζεστε τέσσερις επιφάνειες ταυτόχρονα. Αυτοί οι τύποι μηχανών χρησιμοποιούνται για την κατεργασία κυλινδρικών εξαρτημάτων, ξύλινων αγαλμάτων, πολύπλοκων μεταλλικών στοιχείων κ.λπ.
Σύστημα στερέωσης ή στήριξης
Είναι η θέση όπου το τεμάχιο είναι αγκυρωμένο για την εκτέλεση της διαδικασίας μηχανικής κατεργασίας χωρίς να μετακινείται. Ανάλογα με το σύστημα, μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων, με ή χωρίς άγκυρες. Επιπλέον, ορισμένοι χρειάζονται πρόσθετα, όπως συστήματα συλλογής σκόνης ή κοπή με πίδακα νερού, τα οποία θα απαιτούσαν μια δεξαμενή νερού ή δεξαμενή για τη συλλογή και τη διάχυση της δύναμης του πίδακα μόλις περάσει από το εξάρτημα.
Αυτά τα συστήματα ονομάζονται συχνά επίσης κρεβάτι ή τραπέζι. Πολλά από αυτά είναι συνήθως κατασκευασμένα από υλικά όπως το αλουμίνιο, όταν τα κομμάτια πρέπει να στερεωθούν στο τραπέζι, να επεξεργαστούν κυλίνδρους ή πολύπλοκα σχήματα. Αντίθετα, το κρεβάτι κενού ή το τραπέζι θα σκουπίσει το εξάρτημα χωρίς να το σφίξει, επιτρέποντας υψηλότερο βαθμό ακρίβειας, λιγότερη ανάδευση κατά τη χρήση και μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας.
Συσκευές ανάδρασης (σερβοκινητήρες)
Υπάρχουν μόνο αυτοί οι τύποι συσκευών. σχόλια για μηχανές CNC που χρησιμοποιούν σερβοκινητήρες. Στα άλλα δεν είναι απαραίτητο.
Παρακολούθηση
Εκτός από όλα τα παραπάνω, μπορεί να υπάρχει και α σύστημα πληροφοριών ή παρακολούθησης της ίδιας της διαδικασίας μηχανικής κατεργασίας. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω της ίδιας διεπαφής από την οποία λειτουργεί ή ανεξάρτητα.
Αλλα μέρη
Εκτός από τα παραπάνω, πρέπει να σημειωθεί δύο βασικά στοιχεία συν:
- Μηχανές: είναι οι συσκευές που μετακινούν ή ενεργοποιούν το εργαλείο κατεργασίας σύμφωνα με τα δεδομένα που λαμβάνονται από τη μονάδα ελέγχου.
- Servo: ανέχεται υψηλές ταχύτητες, ώστε να μπορείτε να κόψετε, να τρυπήσετε κ.λπ. Ιδανικό για ήσυχη, σταθερή εργασία και για περίπλοκα μοτίβα.
- Πατών: Αυτοί οι βηματικοί κινητήρες έχουν χαμηλότερη τιμή, αλλά χρησιμοποιούνται για πιο βασική χάραξη ή κίνηση. Είναι εύκολο να ελεγχθούν, αξιόπιστα και με υψηλή ακρίβεια, καθιστώντας τα κατάλληλα όπου απαιτείται μέγιστη ακρίβεια.
- άτρακτος: Αυτό το στοιχείο μιας μηχανής CNC μπορεί να έχει δύο τύπους πιθανών συστημάτων ψύξης ή ψύξης:
- Από τον αέρα: Ψύχονται απλά από έναν ανεμιστήρα που ψύχει τον άξονα και είναι φθηνότερα, ευκολότερα στη συντήρηση και στη χρήση.
- Με νερό: Χρησιμοποιούν νερό για ψύξη. Είναι πιο ακριβό, πολύπλοκο και δύσκολο στη συντήρηση, αλλά γενικά διαρκεί περισσότερο, είναι πιο αποτελεσματικό και είναι πιο αθόρυβο.
Μάθετε περισσότερα
- Πώς λειτουργεί μια μηχανή CNC και εφαρμογές
- Σχεδιασμός πρωτοτύπων και CNC
- Όλοι οι τύποι μηχανών CNC ανάλογα με τη χρήση και τα χαρακτηριστικά
- Τύποι και χαρακτηριστικά τόρνου CNC
- Τύποι φρέζας CNC
- Τύποι δρομολογητή CNC και κοπής CNC
- Τύποι χαρακτικής με λέιζερ
- Άλλες μηχανές CNC: διάτρηση, Pick & Place, συγκόλληση και άλλα
- Πώς μπορεί ένα μηχάνημα CNC να βοηθήσει στην εταιρεία
- Οδηγός αγοράς: Πώς να επιλέξετε την καλύτερη μηχανή CNC
- Συντήρηση μηχανημάτων CNC
- Οριστικός οδηγός για plotter: τι είναι ο plotter και σε τι χρησιμεύει
- Οι καλύτερες μηχανές CNC για αναψυχή και επαγγελματική χρήση
- Τα καλύτερα πλότερ εκτύπωσης
- Οι καλύτεροι σχεδιαστές κοπής
- Τα καλύτερα αναλώσιμα για κεραμίστες: φυσίγγια, χαρτί, βινύλιο και ανταλλακτικά