CNC mašīnas: ciparu vadības rokasgrāmata

the CNC mašīnas ir iebrukušas daudzās rūpniecības nozarēs un visu veidu darbnīcās, un pēdējā laikā arī vienā no tā daudzsološākajiem variantiem: 3D printeri. Pateicoties tam, materiālus var apstrādāt dažādos veidos, ar absolūtu precizitāti, ātri un ar manuālām procedūrām grūti sasniedzamus rezultātus. Šīs ir tikai dažas no šo sistēmu priekšrocībām, kuras mēs šeit aprakstīsim.

Kas ir CNC

CNC (Computerized Numerical Control) vai Computer Numerical Control angļu valodā, Tā ir plaši izplatīta sistēma inženierzinātnēs materiālu un detaļu apstrādei ar minimālu cilvēka iejaukšanos. CNC tehnika izriet no ciparu vadības, automatizētas sistēmas darbgaldiem, kas tiek darbināti ar komandām, izmantojot rokratus vai sviras. Tomēr šīs iekārtas ir attīstījušās un tagad ļauj tās kontrolēt, izmantojot programmatūru un datoru, lai vēl vairāk automatizētu procesu un nodrošinātu labāku veiktspēju.

Šo CNC sistēmu darbība ir diezgan vienkārši saprotama. Tas ir balstīts uz detaļas apstrādi, izmantojot koordinātas, kas noteiks instrumenta kustību (griešana, urbšana, frēzēšana, metināšana...). Līdzīgi kā 3D printeris, ko varētu saprast arī kā CNC iekārtu, tikai apstrādes vietā pievieno materiāla slāņus detaļas uzbūvēšanai.

Un tāpat kā 3D printeriem, jums var būt vairākas asis, piemēram X, Y un Z, kas spēj veikt attiecīgi garenisku, vertikālu un šķērsvirziena nobīdi. Caur dažiem servodzinēji un / vai stepper motori, rīks tiks pārvietots uz precīzu datora programmatūras norādīto punktu, un apstrāde tiks veikta ātri un ar visaugstāko precizitāti.

Pirms CNC izgudrošanas, bija vajadzīgs darbaspēks, lai apstrādātu instrumentus manuāli, taču iespējamās kļūmes, ko tie varēja izraisīt, ietekmēja kvalitāti, atkārtojamību, izmaksas un samazināja ražošanu. Piemēram, iedomājieties darbinieku alumīnija veikalā, kurš vēlas urbt loga rāmjus. Šim uzdevumam ir nepieciešams:

Operators paņem gabalu.
Novietojiet to uz darba galda.
Ievietojiet atbilstošo uzgali sējmašīnā.
Un urbt.

Tas, lai izveidotu vienu caurumu, nav problēma, taču iedomājieties, ka ir jāizveido simtiem vai tūkstošiem to, lai saglabātu ievērojamu ražošanu un pēc iespējas īsākā laikā, turklāt visas bedrītes ir vienādas. Tādā gadījumā darbaspēks nav atbilstošs, un tas ir kur cnc mašīnas sniedza lielus uzlabojumus nozarē. Šajā gadījumā darbības būtu šādas:

Pārliecinieties, vai iekārta tiek padota ar materiālu (dažreiz tai pat var būt automātiska padeve).
Sāciet to ar nepieciešamo programmēšanu (var būt nepieciešams tikai vienu reizi un norādiet atkārtojumu skaitu).
Un viņa būs atbildīga par perforāciju veikšanu ar precizitāti un atkārtošanu tik reižu, cik nepieciešams, bez operatora iejaukšanās.

Turklāt, var strādāt ātrāk par operatoru un nenogurst, tāpēc tās visas ir priekšrocības nozarei vai darbnīcai.

Kas ir CNC mašīnas un kā tās darbojas?

A CNC mašīna ir sava veida apstrādes mašīna ar ciparu vadību.. Tādā veidā tiek panākta procesa automatizācija, nosakot precīzas koordinātas visu veidu materiālu griešanai, metināšanai, frēzēšanai, formēšanai, slīpēšanai, detaļu novietošanai utt., sākot no mīkstiem materiāliem, piemēram, polimēriem, putām, MDF vai koka, pat cietāki, piemēram, marmors, metāls, akmeņi utt.

Tāpat CNC mašīnas ļauj izveidot sarežģītu sistēmu atgriezeniskā saite, kas pastāvīgi uzrauga un pielāgo apstrādei izmantoto instrumentu ātrums un novietojums, bez nepieciešamības tik bieži veikt manuālu apkopi. Pat dažiem progresīvākiem ir inteliģentas sistēmas, lai atklātu problēmas, kontrolētu darba vai daļas kvalitāti utt., vai būtu savstarpēji savienotas, ja tā ir nozare 4.0.

Ir svarīgi atzīmēt, ka dažas CNC mašīnas viņi strādā savādāk:

no punkta uz punktu kontrole: šāda veida CNC iekārtās tiks noteikti katra ceļa sākuma un beigu punkti.
paraksiālā kontrole: tajos iespējams kontrolēt gabalu kustības ātrumu.
interpolēt kontroli: tie veic apstrādi jebkādā veidā paralēli savām asīm.

Lai gan tie nav tie CNC mašīnu veidiPar to mēs runāsim sīkāk turpmākajos ierakstos.

Vēsture

Pirmā apstrāde, ko sāka veikt, bija pilnībā manuāla, izmantojot dažāda veida rudimentārus instrumentus, kas tika pamazām pilnveidoti. No XNUMX. gadsimta sākums, nozare veica ievērojamu lēcienu pret dzinēju darbināmām mašīnām, lai ietaupītu manuālo piepūli, palielinot produktivitāti un efektivitāti.

Šīs mašīnas vēl nebija būtiski pārvietotas darbaspēku, kas joprojām bija ļoti svarīgi. Tas nozīmēja, ka detaļas ražošana prasīja ilgāku laiku, bija augstākas izmaksas un zemākas peļņas normas, un iegūtā kvalitāte un precizitāte nebija viendabīga visās ražotajās daļās.

Jo 40. un 50. gadi, Amerikas Savienotajās Valstīs sāk izstrādāt ciparu vadības iekārtas. Džons T. Pārsons, toreizējais inženieris, pārveidoja frēzmašīnu tajā laikā, lai to varētu vadīt, izmantojot ievadi no perfokartēm, kas ir mūsdienu atmiņas un programmatūras priekštecis. Tādā veidā mašīnas ieguva informāciju par precīzām kustībām, kas tām jāveic, lai apstrādātu detaļu un nebija nepieciešama tik liela cilvēka iejaukšanās, lai aktivizētu sviras, stūres utt.

Šī Parsons mašīna kļūs par vienu no mūsdienu CNC iekārtu priekšteči moderns. Bet tā joprojām bija ļoti elementāra frēzmašīna ar elektronisku analogo vadības sistēmu, izmantojot vakuuma vārstus. Šīs sistēmas kļuva populārākas un progresīvākas līdz ar cietvielu un digitālās elektronikas nobriešanu. No vakuumlampām līdz tranzistoriem, no tranzistoriem līdz iespiedshēmām un pēc tam uz integrālajām shēmām, līdz mikrokontrolleri (MCU) kļuva pietiekami lēti, lai tos varētu plaši izmantot.

Pēc tam CNC mašīnas radās ar inteliģentākām un programmējamākām sistēmām, lai pēc vajadzības varētu mainīt apstrādes vērtības. Iekš 70. gadi CNC mašīnas, kuras mēs zinām šodien, ieradīsies datora vadītas. Pateicoties šim citam lieliskajam pavērsienam, bija iespējams intuitīvāk kontrolēt visu procesu no programmatūras, ieprogrammēt dažādas programmas, lai tās izmantotu pēc vēlēšanās, ātri mainīt parametrus utt.

Mūsdienās, attīstoties mākonim un IoT (lietiskajam internetam) jeb lietiskajam internetam, mākonim ir iespējams savienot daudzas ierīces un tās var viedāk mijiedarboties ar katru. cits, dodot ceļu a Rūpniecība 4.0, kurā CNC mašīnas varēs ievērojami uzlabot savas iespējas. Piemēram, viņi varētu sazināties savā starpā ražošanas ķēdē, lai, ja kādai iekārtai vai posmam rodas kavēšanās vai problēma, nākamās iekārtas var izslēgt, kamēr tās gaida, lai taupītu enerģiju, vai arī viņi varētu noteikt pieprasījumu, lai pielāgotu savu ražošanas līmeni, utt.

No kā izgatavota CNC mašīna?

Kad runa ir par sīki izstrādātu CNC mašīnas daļas vai sastāvdaļas, var minēt šādus būtiskus elementus:

Ievades ierīce

Pazīstams kā ievades ierīce no CNC iekārtas uz sistēmu, kas tiek izmantota, lai varētu ielādēt vai modificēt apstrādes procesa datus. Piemēram, tas var būt vadības panelis, skārienekrāns utt. Tas ir, saskarne, kas ļauj iekārtas operatoram aktivizēt un vadīt iekārtu.

Vadības bloks vai kontrolieris

Tas ir digitālā elektroniskā sistēma kas būs atbildīgs par ievadīto datu interpretāciju un vadības signālu sērijas ģenerēšanu, lai kontrolētu servomotoru kustību, lai pārvietotu darba galvu pa asīm un instrumentu tā, lai tie darītu tieši to, ko norāda lietotāja ievadītā programma.

Rīks

La herramienta Tā ir viena no būtiskākajām sastāvdaļām, jo tā ir tā, kas faktiski veic apstrādi, tā, kas saskaras ar apstrādājamo gabalu. Tā var būt vairāku instrumentu galviņa, kas spēj veikt vairākus dažādus uzdevumus, vai arī atsevišķi fiksēti vai maināmi instrumenti. Piemēram: urbis, griezējs, frēze, metināšanas uzgalis utt.

Turklāt ir svarīgi atzīmēt, ka var būt dažādi CNC iekārtu veidi asu veids un skaits:

3 ass: ir visizplatītākie, ar X, Y un Z asi.
4 asis: piemēram, daži maršrutētāji vai CNC maršrutētāji, kas pievieno A asi iepriekšējiem trim. Tas ļauj vārpstai pārvietoties no kreisās puses uz labo, lai vienlaikus apstrādātu trīs virsmas, tādējādi ļaujot iegravēt plakanā vai 3D formātā. Tie ir ideāli piemēroti koka, metālu, sarežģītu rakstu u.c. griešanai.
rotācijas ass- Tam ir instrumenta rotējoša vārpsta, kas ļauj vienlaikus apstrādāt četras virsmas. Šāda veida mašīnas izmanto cilindrisku detaļu, koka statuju, sarežģītu metāla elementu u.c. apstrādei.

Stiprinājuma vai atbalsta sistēma

Tas ir vieta, kur gabals ir noenkurots, lai veiktu apstrādes procesu bez pārvietošanās. Atkarībā no sistēmas tā var būt dažāda veida, ar vai bez enkuriem. Turklāt dažiem ir nepieciešamas papildu aprīkojums, piemēram, putekļu savākšanas sistēmas vai griešana ar ūdens strūklu, kam nepieciešama ūdens tvertne vai rezervuārs, lai savāktu un izkliedētu strūklas spēku, kad tā šķērso daļu.

Šīs sistēmas bieži sauc arī gulta vai galds. Daudzi no tiem parasti ir izgatavoti no tādiem materiāliem kā alumīnijs, kad detaļas jāpiestiprina pie galda, lai apstrādātu cilindrus vai sarežģītas formas. Tā vietā vakuuma gulta vai galds izsūks daļu, to nesaspiežot, nodrošinot augstāku precizitātes pakāpi, mazāku maisīšanu lietošanas laikā un lielāku brīvības pakāpi.

Atgriezeniskās saites ierīces (servomotori)

Ir tikai šāda veida ierīces. atsauksmes par CNC iekārtām kas izmanto servomotorus. Pārējos tas nav nepieciešams.

Kontrolēt

Papildus visam iepriekšminētajam var būt arī a informācijas vai uzraudzības sistēma pašu apstrādes procesu. To var veikt, izmantojot to pašu saskarni, no kuras tas darbojas, vai neatkarīgi.

Citas daļas

Papildus iepriekšminētajam jāatzīmē divi būtiski elementi plus:

Dzinēji: ir ierīces, kas pārvieto vai aktivizē apstrādes instrumentu atbilstoši datiem, kas saņemti no vadības bloka.
- Servo: pacieš lielu ātrumu, tāpēc var griezt, urbt utt. Ideāli piemērots klusam, stabilam darbam un sarežģītiem rakstiem.
- Stepa soliņš: šiem soļu motoriem ir zemāka cena, taču tos izmanto vienkāršākai gravēšanai vai kustībai. Tie ir viegli vadāmi, uzticami un ļoti precīzi, tāpēc tie ir piemēroti tur, kur nepieciešama maksimāla precizitāte.
vārpsta: Šim CNC iekārtas elementam var būt divu veidu iespējamās dzesēšanas vai dzesēšanas sistēmas:
- Pa gaisu: Tos dzesē vienkārši ventilators, kas atdzesē vārpstu, un tie ir lētāki, vieglāk kopjami un lietojami.
- Pa ūdeni: Viņi izmanto ūdeni dzesēšanai. Tas ir dārgāks, sarežģītāks un grūtāk kopjams, taču parasti tas kalpo ilgāk, ir efektīvāks un klusāks.

Hardwarelibre

CNC mašīnas: ciparu vadības ceļvedis