CNC strojevi: vodič za numeričko upravljanje

Las CNC strojevi su napali mnoge industrijske sektore i radionice svih vrsta, a u posljednje vrijeme i u jednoj od svojih najperspektivnijih varijanti: 3D pisači. Zahvaljujući njemu, materijali se mogu obrađivati na više načina, s apsolutnom preciznošću, brzo i s rezultatima koje je teško postići ručnim postupcima. Ovo su samo neke od prednosti ovih sustava koje ćemo ovdje opisati.

Što je CNC

CNC (kompjuterizirano numeričko upravljanje) ili računalno numeričko upravljanje na engleskom, To je raširen sustav u inženjerstvu za obradu materijala i dijelova uz minimalnu ljudsku intervenciju. CNC tehnika proizlazi iz numeričkog upravljanja, automatiziranog sustava za alatne strojeve kojima se upravlja pomoću naredbi preko ručnih kotačića ili poluga. Međutim, ovi su strojevi evoluirali i sada dopuštaju njihovu kontrolu putem softvera i računala kako bi dodatno automatizirali proces i ponudili bolje performanse.

Rad ovih CNC sustava prilično je jednostavan za razumijevanje. Temelji se na obradi dijela korištenjem koordinate koje će odrediti kretanje alata (rezanje, bušenje, glodanje, zavarivanje...). Slično radu 3D pisača, koji bi se također mogao shvatiti kao CNC stroj, samo umjesto strojne obrade, ono što radi je dodavanje slojeva materijala za izradu dijela.

I baš kao 3D pisači, možete imati više osi, npr X, Y i Z, koji može izvesti uzdužne, vertikalne i poprečne pomake. Kroz neke servo motori i / ili koračni motori, alat će se premjestiti na točnu točku koju naznačuje računalni softver, a obrada će se izvesti brzo i s najvećom preciznošću.

Prije izuma CNC-a, potrebna je radna snaga za ručno rukovanje alatima, ali mogući kvarovi koje su mogli počiniti utjecali su na kvalitetu, ponovljivost, troškove i smanjenu proizvodnju. Na primjer, zamislite zaposlenika u aluminijskoj trgovini koji želi izbušiti okvire za prozor. Ovaj zadatak zahtijeva da:

Operater preuzima komad.
Stavite ga na radni stol.
Stavite odgovarajući bit u bušilicu.
I bušiti.

Ovo napraviti jednu rupu nije problem, ali zamislite da ih je potrebno napraviti stotine ili tisuće da bi se održala znatna proizvodnja i to u najkraćem mogućem roku, uz to da su sve rupe iste. U tom slučaju radna snaga nije adekvatna, a eto gdje cnc strojevi donio je velika poboljšanja u industriji. U ovom slučaju, koraci bi bili:

Provjerite je li stroj napajan materijalom (ponekad čak mogu imati i automatsko dovođenje).
Započnite ga s potrebnim programiranjem (možda će biti potrebno samo jednom i naznačite broj ponavljanja).
A ona će biti zadužena za precizno izvođenje perforacija i ponavljanje koliko god je potrebno, bez potrebe da operater intervenira.

Osim toga, može raditi brže od operatera i ne umara se, pa su sve prednosti za industriju ili radionicu.

Što su CNC strojevi i kako rade?

Una CNC stroj je vrsta stroja za obradu kojim se upravlja računalnim numeričkim upravljanjem.. Na taj se način postiže automatizacija procesa uspostavljanjem preciznih koordinata za rezanje, zavarivanje, glodanje, kalupljenje, brušenje, postavljanje dijelova i sl. svih vrsta materijala, od onih mekih poput polimera, pjene, MDF-a, drva, pa čak i tvrđe poput mramora, metala, kamenja itd.

Isto tako, CNC strojevi omogućuju sofisticirani sustav povratnu informaciju koja stalno prati i prilagođava brzina i položaj alata koji se koriste za strojnu obradu, bez potrebe za tako čestim ručnim održavanjem. Čak i neki napredniji imaju inteligentne sustave za otkrivanje problema, kontrolu kvalitete rada ili dijela itd., ili međusobno povezane ako se radi o industriji 4.0.

Važno je napomenuti da neki CNC strojevi rade drugačije:

kontrola od točke do točke: U ovoj vrsti CNC strojeva, početna i krajnja točka svake putanje će se uspostaviti.
paraksijalna kontrola: u njima je moguće kontrolirati brzinu kretanja komada.
interpolirati kontrolu: izvode strojnu obradu na bilo koji način paralelno sa svojim osi.

Iako ovo nisu vrste cnc strojevaTo ćemo detaljnije obraditi u budućim objavama.

Povijest

Prva obrada koja se počela izvoditi bila je potpuno ručna, koristeći razne vrste rudimentarnih alata koji su se malo po malo napredovali. Iz početkom XNUMX. stoljeća, industrija je napravila veliki iskorak prema motornim strojevima na pogon kako bi se uštedio ručni napor, povećala produktivnost i učinkovitost.

Ovi strojevi još nisu bili značajno istisnuti radna snaga, što je još uvijek bilo vrlo važno. To je podrazumijevalo da je proizvodnja dijela trajala dulje, imala veće troškove i niže profitne marže, a dobivena kvaliteta i preciznost nisu bili homogeni u svim proizvedenim dijelovima.

U 40-ih i 50-ih, U Sjedinjenim Državama počinju se razvijati strojevi za numeričko upravljanje. John T. Parsons, inženjer u to vrijeme, modificirao bi glodalicu u to vrijeme kako bi se njime moglo upravljati unosom s bušenih kartica, preteča današnje memorije i softvera. Na taj način su strojevi dobivali informacije o točnim pokretima koje su morali napraviti za obradu dijela i nije im bila potrebna tolika ljudska intervencija za aktiviranje poluga, volana itd.

Taj će Parsonsov stroj postati jedan od prethodnici današnjih CNC strojeva moderno. Ali to je još uvijek bio vrlo rudimentarni stroj za glodanje s elektroničkim analognim sustavom upravljanja pomoću vakuumskih ventila. Ti su sustavi postali popularniji i napredniji sa sazrijevanjem poluprovodničke i digitalne elektronike. Od vakuumskih cijevi do tranzistora, od tranzistora do tiskanih sklopova i zatim do integriranih sklopova, sve dok mikrokontroleri (MCU) nisu postali dovoljno jeftini da bi se mogli široko koristiti.

Tada su rođeni CNC strojevi s inteligentnijim i programabilnijim sustavima, kako bi mogli mijenjati vrijednosti obrade po želji. U 70-ih godina Stigli bi CNC strojevi koje danas poznajemo, kojima upravlja računalo. Zahvaljujući ovoj drugoj velikoj prekretnici, bilo je moguće intuitivnije kontrolirati cijeli proces iz softvera, programirati različite programe da ih koriste po želji, brzo mijenjati parametre itd.

U naše dane, s razvojem oblaka, te IoT-a (Interneta stvari), odnosno Interneta stvari, moguće je povezati mnoštvo uređaja na oblak i da oni mogu komunicirati na inteligentniji način sa svakim drugi, ustupajući mjesto a Industrija 4.0, u kojem će CNC strojevi moći znatno poboljšati svoje mogućnosti. Na primjer, mogli bi međusobno komunicirati u proizvodnom lancu tako da, ako bilo koji stroj ili faza pretrpi kašnjenje ili problem, sljedeći strojevi mogu se isključiti dok čekaju radi uštede energije ili mogu odrediti potražnju za prilagođavanje razine proizvodnje, itd.

Od čega se sastoji CNC stroj?

Kada je riječ o detaljima dijelovi ili komponente CNC stroja, mogu se navesti sljedeći bitni elementi:

Ulazni uređaj

Poznato je kao ulazni uređaj od CNC stroja do sustava koji se koristi za učitavanje ili modificiranje podataka za proces obrade. Na primjer, to može biti upravljačka ploča, zaslon osjetljiv na dodir itd. To jest, sučelje koje omogućuje operateru stroja da aktivira i kontrolira stroj.

Upravljačka jedinica ili kontroler

To je digitalni elektronički sustav koji će biti zadužen za interpretaciju unesenih podataka i generiranje niza kontrolnih signala za upravljanje kretanjem servomotora za pomicanje radne glave kroz osi i alata tako da rade točno ono što program unese korisnik naznači .

alat

La herramienta To je jedna od najbitnijih komponenti, budući da je ona koja zapravo obavlja strojnu obradu, ona koja je u kontaktu s komadom koji se obrađuje. To može biti glava s više alata, koja može obavljati nekoliko različitih zadataka, ili također pojedinačni fiksni ili izmjenjivi alati. Na primjer: svrdlo, rezač, glodalo, vrh za zavarivanje itd.

Osim toga, važno je napomenuti da mogu postojati različite vrste CNC strojeva u smislu njihovog vrsta i broj osovina:

3 osi: su najčešći, s osi X, Y i Z.
4 osi: poput nekih usmjerivača ili CNC usmjerivača koji dodaju A os na prethodne tri. To omogućuje da se vreteno pomiče s lijeva na desno za obradu tri površine u isto vrijeme, a može se gravirati ravno ili u 3D. Idealni su za rezbarenje drva, metala, složenih uzoraka itd.
rotirajuća os- Ima rotirajuće vreteno za alat, što vam omogućuje da istovremeno obrađujete četiri površine. Ove vrste strojeva koriste se za obradu cilindričnih dijelova, drvenih kipova, složenih metalnih elemenata itd.

Sustav pričvršćivanja ili potpore

To je mjesto gdje je komad usidren kako bi se izvršio proces obrade bez pomicanja. Ovisno o sustavu, može biti različitih tipova, sa ili bez sidara. Osim toga, neki trebaju dodatke, kao što su sustavi za prikupljanje prašine ili rezanje vodenim mlazom, što bi zahtijevalo spremnik za vodu ili rezervoar za prikupljanje i raspršivanje sile mlaza nakon što prođe kroz dio.

Ti se sustavi često nazivaju također krevet ili stol. Mnogi od njih obično su izrađeni od materijala kao što je aluminij, kada se dijelovi moraju pričvrstiti na stol, za obradu cilindara ili složenih oblika. Umjesto toga, vakuumski krevet ili stol usisat će dio bez stezanja, omogućujući veći stupanj preciznosti, manje miješanja tijekom upotrebe i veći stupanj slobode.

Uređaji za povratnu informaciju (servomotori)

Postoje samo ove vrste uređaja. povratne informacije o CNC strojevima koji koriste servo motore. U ostalima nije potrebno.

Monitor

Uz sve navedeno može postojati i a informacijski ili nadzorni sustav samog procesa obrade. To može biti putem istog sučelja s kojeg radi ili neovisno.

Ostali dijelovi

Uz navedeno, valja napomenuti dva bitna elementa plus:

Motori: su uređaji koji pomiču ili aktiviraju alat za obradu prema podacima primljenim od upravljačke jedinice.
- Servo: podnosi velike brzine, tako da možete rezati, bušiti itd. Idealno za tih, stabilan rad i za zamršene uzorke.
- Stepper: Ovi koračni motori imaju nižu cijenu, ali se koriste za jednostavnije graviranje ili kretanje. Lako ih je kontrolirati, pouzdani su i vrlo precizni, što ih čini prikladnim tamo gdje je potrebna maksimalna preciznost.
vreteno: Ovaj element CNC stroja može imati dvije vrste mogućeg sustava hlađenja ili hlađenja:
- Zrakom: Hlade se jednostavno pomoću ventilatora koji hladi vreteno, a jeftiniji su, lakši za održavanje i korištenje.
- Vodom: Za hlađenje koriste vodu. Skuplji je, složeniji i težak za održavanje, ali općenito traje dulje, učinkovitiji je i tiši.

Hardwarelibre