Kuinka CNC-kone toimii ja sovellukset

Kaikkialla läsnä olevia CNC-koneita on lukuisissa kaikenlaisissa tehtaissa ja työpajoissa. Niiden upeat edut ovat tehneet niistä lähes välttämättömiä koneita osien työstöön. Nyt kun tiedät, mitä tämäntyyppiset koneet ovat, seuraava on tietää kuinka CNC-kone toimii, miten osat koneistetaan, mitä ohjelmointikieltä ne käyttävät sekä näiden koneiden yleisimmät sovellukset.

Kuinka CNC-kone toimii: CNC- tai numeerinen ohjauskoneistus

CAD (Computer-Aided Design tai Computer Aided Design) tai CAM (Computer-Aided Manufacturing tai Computer Aided Manufacturing) -malleista jotkut lukeminen tai kielikoodit jolla CNC-kone pystyy seuraamaan kappaleen työstöön merkittyjä reittejä tai liikkeitä sopivassa järjestyksessä halutun tuloksen saavuttamiseksi. Eli niin, että prosessin lopussa osa on identtinen tietokonesuunnittelun kanssa.

Toisin sanoen näiden koodien ansiosta se on mahdollista liikuta päätä työvälineellä koneen akselien kautta. Työkalu voi tietysti olla erilainen koneesta toiseen, joissakin on jopa monityökalupää, jolla voidaan vaihtaa useiden välillä ja tarjota työskentelyn joustavuutta. Esimerkiksi leikkaustyökaluja, poraustyökaluja, jyrsintä- tai sorvaustyökaluja, hitsaustyökaluja, paikannustyökaluja jne.

Liikkeen hallinta

CNC-koneissa on kaksi tai useampi ohjelmoitava osoite (akseli). Yleensä niitä on 3 (X, Y, Z), vaikka joskus niissä voi olla enemmänkin, kuten näimme edellisessä artikkelissa, sen lisäksi, että ne sallivat pyörimisen (pyöriviä akseleita kutsutaan nimellä A, B, C). Akseleiden lukumäärästä riippuen voit suorittaa enemmän tai vähemmän monimutkaisia työstöjä. Mitä enemmän akseleita, sitä suurempi liikkumisvapaus, joten se voisi tehdä paljon monimutkaisempia kaiverruksia.

että ohjata liikettä Näistä akseleista voidaan käyttää kahden tyyppisiä järjestelmiä, jotka voivat toimia erikseen tai yhdessä:

Absoluuttiset arvot (koodi G90): tässä tapauksessa kohdepisteen koordinaatit viittaavat koordinaattien lähtöpisteeseen. Käytetään muuttujia X (lopullisen halkaisijan mittaus) ja Z (mittaus karan pyörimisakselin suuntaisessa suunnassa).
Inkrementaaliset arvot (koodi G91): tässä toisessa tapauksessa kohdepisteen koordinaatit viittaavat nykyiseen pisteeseen. Käytetään muuttujia U (radiaalinen etäisyys) ja W (mitattuna karan pyörimisakselin suuntaisesti).

Ohjelmoitavat lisävarusteet

CNC-konetta ei voitu käyttää vain liikeohjauksella. Siksi koneet täytyy ohjelmoida muilla tavoilla. CNC-koneen tyyppi liittyy itse asiassa läheisesti sen ohjelmoitavien lisävarusteiden tyyppiin. Esimerkiksi koneistuksessa voi olla tiettyjä ohjelmoitavia toimintoja, kuten:

automaattinen työkalun vaihto: joissakin monityökaluisissa työstökeskuksissa. Työkalun pää voidaan ohjelmoida käyttämään kulloinkin tarvittavaa työkalua ilman, että sitä tarvitsee laittaa karaan käsin.
Karan nopeus ja aktivointi: Karan nopeus kierroksina minuutissa (RPM) voidaan myös ohjelmoida, mukaan lukien pyörimissuunta (myötäpäivään tai vastapäivään), sekä pysäytys tai aktivointi.
Kylmäaine: Monet työstökoneet, jotka työskentelevät kovien materiaalien, kuten kiven tai metallin, kanssa tarvitsevat jäähdytysnestettä, jotta ne eivät ylikuumene. Jäähdytysneste voidaan myös ohjelmoida käynnistymään tai sammumaan käyttöjakson aikana.

CNC -ohjelma

CNC-koneet voidaan ohjelmoida, kuten on nähty, mutta ne tekevät niin erilaisia menetelmiä jotka sinun tulee tietää käyttäessäsi yhtä niistä:

manuaalinen: Syötä haluamasi tiedot komentokehotteeseen. Tätä varten sinun on tiedettävä aakkosnumeerinen koodi, joka on standardoitu, kuten DIN 66024 ja DIN 66025.
Automaattinen: se on yleisin tapaus nykyään, ja se suoritetaan CNC-koneeseen liitetyn tietokoneen avulla. Henkilö voi muokata tietoja ohjelmiston avulla ilman, että hänen tarvitsee tietää koodeja, koska ohjelma itse vastaa niiden kääntämisestä ymmärrettäviksi ohjeiksi CNC-koneelle. Tämä tehdään APT-nimisen kielen kautta, joka puolestaan käännetään binäärimuotoon (nollat ja ykköset), jotta CNC-koneen mikro-ohjain voi ymmärtää sen ja kääntää sen liikkeiksi.

Tällä hetkellä on myös joitain muita CNC-koneita edistyneempi ja helpompi käyttää, kuten automaattiset, jotka saattavat tarvita vielä vähemmän ihmisen väliintuloa.

Esimerkki CNC-ohjelmasta. Lähde: Researchgate

Ns. CNC-ohjelma, joka on kirjoitettu a matalan tason kieli nimeltä G ja M (standardoinut ISO 6983 y EIA RS274) ja koostuu:

G-koodit: yleiset liikeohjeet. Esimerkiksi G voi liikkua eteenpäin, liikkua säteittäisesti, tauko, pyöräillä ja niin edelleen.
M-koodit: jotka eivät vastaa liikkeitä tai sekalaisia. Esimerkkejä M:stä voivat olla karan käynnistäminen tai pysäyttäminen, työkalun vaihtaminen, jäähdytysnesteen levittäminen jne.
N: ohjelma on jaettu vaiheisiin tai käskylohkoihin, joiden otsikkona on kirjain N. Jokainen lause on numeroitu, koska koneistustoimenpiteet suoritetaan peräkkäin. Kone noudattaa numerointia.
Muuttujat tai osoitteet: Koodi sisältää myös tämäntyyppisiä arvoja, kuten F syöttönopeudelle, S karan nopeudelle, T työkalun valinnalle, I, J ja K kaaren keskipisteen paikantamiseen, X, Y ja Z kirveet jne.

Kaikki riippuu koneen tyypistä. Esimerkiksi CNC-kone levyn taivutukseen ei ole sama kuin leikkauskone. Ensimmäisessä ei ole karaa eikä se vaadi jäähdytysnestettä.

G- ja M-koodiesimerkkitaulukko

Jos katsot yllä olevaa taulukkoa, voimme käytä esimerkkiä lohko selittääksesi mitä tapahtuu. Kuvittele esimerkiksi, että sinulla on seuraava koodi tai CNC-ohjelma:

N3 G01 X12.500 32.000 Z800 XNUMX FXNUMX

Tämä pieni CNC-koodinpätkä käskee CNC-konetta, kun se on käännetty binäärimuotoon, tekemään seuraavat toimet:

N3 osoittaa, että se on kolmas suoritettava lohko. Siksi aiempia lohkoja olisi kaksi.
G01: suorita lineaarinen liike.
X12.500: liikkuisi 12.5 mm X-akselia pitkin.
Z32.000: se liikkuisi 32 mm Z-akselia pitkin. Tässä tapauksessa Y:ssä ei olisi liikettä.
F800: Syöttö tapahtuu nopeudella 800 mm/min.

APT -kieli

Lisäksi, osuva kieli se on ohjelmointikieli, jota käytetään välikoodina edellisen ja MCU:n ymmärtämän konekoodin (binäärikoodin) välillä. Sen kehitti Douglas T. Ross MIT:n laboratoriossa. Silloin, vuonna 1956, sitä käytettiin ohjaamaan servomekanismeja, mutta nyt sen käyttö on levinnyt ja siitä on tullut numeerisen ohjauksen kansainvälinen standardi.

Sitä harkittiin CAM:n edeltäjä, ja se on samanlainen kuin muut kielet, kuten FORTRAN. Tämä koodi muunnetaan tietokoneohjelmistolla sarjaksi binäärikäskyjä, jotka ladataan CNC-koneen mikro-ohjaimen muistiin, jotta se voi suorittaa ne ja tuottaa sähköisiä ohjaussignaaleja moottoreiden ja työkalujen liikuttamiseksi.

Tämä APT-kieli voi ohjata monia parametreja CNC-koneesta:

Karan nopeus (RPM)
Kara päällä tai pois päältä
kierto
suunniteltu pysäkki
Kylmäaine
Liikkeet kaikkiin mahdollisiin suuntiin (XYZ ja ABC)
Ajoitus
toista jaksoja
lentoradat
Jne.

CNC-koneita käyttävien ei tietenkään tarvitse osata tätä APT-kieltä, koska nykyinen ohjelmisto on varsin intuitiivinen ja mahdollistaa helpon ohjauksen, kääntäen APT:n läpinäkyvästi käyttäjälle, jotta se voi luoda osan, joka on suunniteltu CAD/CAM-tiedosto. Ei kuitenkaan koskaan tee pahaa tietää, että se on olemassa ja mikä se on.

Nykyään nykyaikaisilla CNC-koneilla on jo graafiset rajapinnat kosketusnäytöillä ja integroidulla tietokoneella, joka helpottaa huomattavasti sen käyttöä. Ne ovat erittäin intuitiivisia eivätkä vaadi paljon oppimista. Kynäaseman tai USB-muistin kautta niiden avulla voit ladata kappaleen suunnittelun, jotta se voidaan suunnitella toiselle itsenäiselle tietokoneelle.

CNC -ohjain

El cnc-ohjain Se vastaa CNC-ohjelman tulkinnasta, sen käskyistä peräkkäisessä järjestyksessä sekä suorittaa tarvittavat liikkeet ja toiminnot mm.

CAM / CAD-ohjelma

Un CAD- tai CAM-ohjelmisto Sitä käytetään valmistettavan tuotteen suunnittelun tai mallin luomiseen. Nykyinen ohjelmisto mahdollistaa jo siirtymisen tämäntyyppisistä formaateista CNC-ohjelmaan automaattisesti.

DNC -järjestelmä

Mitä DNC (Direct Numerical Control), on termi, joka viittaa tietokoneeseen, joka on yhdistetty verkon kautta yhteen tai useampaan CNC-koneeseen. Näin CNC-ohjelma voidaan siirtää koneille joko Ehternetin kautta tai perinteisemmillä ja alkeellisemmilla porteilla, kuten RS-232C-sarjaporteilla, joita käytetään edelleen monissa teollisuuskoneissa.

CNC-konesovellukset

cnc-koneet heillä on enemmän sovelluksia kuin uskotkaan. Suurin osa teollisuudesta ja työpajoista, pienimmästä suurimpaan, riippuu yhdestä tai useammasta näistä ryhmistä. Niitä voidaan käyttää jopa kotona tiettyihin tekijöiden tee-se-itse-töihin.

Vapaa-aika (DIY ja tekijät)

Monilla tekijöillä on erilaisia pieniä CNC-koneita kotona tehdä tee-se-itse-projekteja. Yksilöt voivat käyttää sitä myös tiettyjen tehtävien suorittamiseen kotoa käsin:

Tee koruja.
Materiaalien koneistus osien tai komponenttien luomiseksi.
Luo osia ajoneuvojen tai muun tyyppisten laitteiden korjaamiseen, kun varaosia ei enää myydä.
Tee taiteellisia teoksia tai kaiverruksia.

Työpajat ja valmistusteollisuus

Tietysti, ammattialalla, sekä työpajoissa että tehtaissa, on myös hyvin yleistä nähdä CNC-koneita, sekä puusepäille, korjaamoille, osien valmistukseen, tekstiiliteollisuudelle, ilmailualalle, koristeluun, kaapinvalmistukseen jne. Esimerkiksi:

Pellin laserleikkaus.
Plasmahitsaus.
Pick & Place tai osien tai komponenttien sijoittaminen suoraan kokoamispaikalleen.
Tankojen, putkien, levyjen taivutus…
Poraus.
Puun sorvaus tai jyrsintä.
Räätälöityjen osien valmistus.
Mallintaminen tai additiivinen valmistus.
Implanttien tai proteesien valmistus lääketieteelliseen käyttöön.
Kaiverrukset.
Jne.

elektroniikkateollisuus

Erityismaininnan ansaitsevat CNC-koneet, joita on käytetty myös kilpailukykyisellä ja edistyneellä alalla elektroniikka- ja puolijohdeteollisuus. Nämä koneet voivat suorittaa suuren määrän tehtäviä, kuten:

Puolijohdekiekkojen leikkaus.
Jäähdytyslevyjen valmistus kupari- tai alumiinilohkoista.
Koteloiden/rakenteiden luominen tietokoneille, televisioille, matkapuhelimille jne.
Pick & Place pinta-asennuskomponenttien sijoittamiseen piirilevylle myöhempää juottamista varten.
Hitsaus.
Merkkien ja logojen laserkaiverrus.
Linssien muotoiluun.
Jne.

Hardwarelibre