Hvordan en CNC-maskin fungerer og applikasjoner

De allestedsnærværende CNC-maskinene er i en mengde fabrikker og verksteder av alle slag. Deres fantastiske fordeler har gjort dem til nesten essensielle maskiner for maskinering av deler. Nå som du vet hva disse typene maskiner er, er følgende vet hvordan en CNC-maskin fungerer, hvordan deler maskineres, programmeringsspråket de bruker, samt de vanligste bruksområdene til disse maskinene.

Slik fungerer en CNC-maskin: CNC- eller numerisk kontrollbearbeiding

Fra CAD (Computer-Aided Design eller Computer Aided Design) eller CAM (Computer-Aided Manufacturing eller Computer Aided Manufacturing) design, noen lesing eller språkkoder med hvilken CNC-maskinen vil kunne følge rutene eller bevegelsene som er merket for bearbeiding av delen i passende rekkefølge slik at ønsket resultat oppnås. Det vil si, slik at på slutten av prosessen er delen identisk med den i datamaskindesignet.

Med andre ord, takket være disse kodene vil det være mulig å beveg hodet med arbeidsverktøyet gjennom maskinens akser. Selvfølgelig kan verktøyet være forskjellig fra en maskin til en annen, noen har til og med et multiverktøyhode for å skifte mellom flere og gir større fleksibilitet i arbeidet. Det kan for eksempel være skjæreverktøy, boreverktøy, frese- eller dreieverktøy, sveiseverktøy, lokaliseringsverktøy osv.

Bevegelseskontroll

CNC-maskiner har to eller flere programmerbare adresser (akser). Vanligvis er det 3 (X, Y, Z), selv om de noen ganger kan ha flere som vi så i forrige artikkel, i tillegg til å tillate rotasjoner (roterende akser kalles A, B, C). Avhengig av antall akser kan du utføre mer eller mindre kompleks bearbeiding. Jo flere økser, jo større grad av bevegelsesfrihet, så det kan lage mye mer komplekse utskjæringer.

Til kontrollere bevegelse Av disse aksene kan to typer systemer brukes som kan fungere individuelt eller sammen:

Absolutte verdier (kode G90): i dette tilfellet henvises koordinatene til destinasjonspunktet til startpunktet for koordinatene. Variablene X (måling av den endelige diameteren) og Z (måling i en retning parallelt med spindelens rotasjonsakse) brukes.
Inkrementelle verdier (kode G91): i dette andre tilfellet refereres koordinatene til destinasjonspunktet til det gjeldende punktet. Variablene U (radial avstand) og W (målt i en retning parallelt med spindelens rotasjonsakse) brukes.

Programmerbart tilbehør

Bare med en bevegelseskontroll kunne ikke CNC-maskinen brukes. Derfor maskinene må programmeres på andre måter. Typen CNC-maskin er faktisk nært knyttet til typen programmerbart tilbehør den har. For eksempel, innen maskinering kan du ha spesifikke programmerbare funksjoner som:

automatisk verktøyskifte: på enkelte maskineringssentre med flere verktøy. Verktøyhodet kan programmeres til å bruke nødvendig verktøy i hvert tilfelle uten å måtte sette det inn i spindelen manuelt.
Spindelhastighet og aktivering: Spindelhastigheten i omdreininger per minutt (RPM) kan også programmeres, inkludert rotasjonsretningen (med eller mot klokken), samt stoppe eller aktivere.
Kjøleskap: Mange maskineringsmaskiner som jobber med harde materialer, som stein eller metall, trenger kjølevæske slik at de ikke overopphetes. Kjølevæsken kan også programmeres til å slå seg på eller av under driftssyklusen.

CNC -program

CNC-maskiner kan programmeres, som det har vært sett, men de gjør det ved forskjellige metoder som du bør vite når du bruker en av dem:

Håndbok: Angi informasjonen du ønsker ved en ledetekst. For å gjøre dette er det nødvendig å kjenne en alfanumerisk kode som er standardisert, for eksempel den for DIN 66024 og DIN 66025 standardene.
Automatisk: det er det vanligste tilfellet i dag, og det utføres ved hjelp av en datamaskin koblet til CNC-maskinen. En person vil kunne endre dataene gjennom programvare uten å måtte kjenne kodene, siden programmet selv vil ha ansvaret for å oversette dem til forståelige instruksjoner for CNC-maskinen. Dette gjøres gjennom et språk kalt APT, som igjen vil bli oversatt til binært (nuller og enere) slik at CNC-maskinens mikrokontroller kan forstå det og oversette det til bevegelser.

For tiden er det også noen andre CNC-maskiner mer avansert og enklere å bruke, som de automatiske som kan trenge enda mindre menneskelig inngripen.

Eksempel på CNC-program. Kilde: Researchgate

Det såkalte CNC-programmet, som er skrevet i en lavnivåspråk kalt G og M (standardisert av ISO 6983 og EIA RS274) og består av:

G-koder: Generiske bevegelsesinstruksjoner. For eksempel kan G bevege seg fremover, bevege seg radialt, pause, sykle og så videre.
M-koder: som ikke samsvarer med bevegelser eller diverse. Eksempler på M kan være å starte eller stoppe spindelen, bytte verktøy, påføre kjølevæske osv.
N: programmet er delt inn i faser eller blokker med instruksjoner som vil bli ledet av bokstaven N. Hver blokk er nummerert, siden maskineringshandlingene utføres sekvensielt. Maskinen vil respektere nummereringen.
Variabler eller adresser: Koden inneholder også disse typene verdier, for eksempel F for matehastighet, S for spindelhastighet, T for verktøyvalg, I, J og K for å lokalisere sentrum av en bue, X, Y og Z for bevegelse av økser osv.

Alle vil avhenge av type maskin. For eksempel er en CNC-maskin for platebøying ikke det samme som en for kutting. Den første har ikke en spindel og krever ikke kjølevæske.

G- og M-kodeeksempeltabell

Hvis du ser på tabellen ovenfor, kan vi bruk et eksempel blokk for å forklare hva som skjer. Tenk deg for eksempel at du har følgende kode eller CNC-program:

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

Denne lille biten av CNC-kode vil fortelle CNC-maskinen, når den er oversatt til binær, å gjøre følgende handlinger:

N3 indikerer at det er den tredje blokken som skal utføres. Derfor ville det være to tidligere blokker.
G01: utfør en lineær bevegelse.
X12.500: vil bevege seg 12.5 mm langs X-aksen.
Z32.000: den vil bevege seg 32 mm langs Z-aksen. I dette tilfellet vil det ikke være noen bevegelse i Y.
F800: En mating utføres med en hastighet på 800 mm/min.

APT -språk

Videre det treffende språket det er et programmeringsspråk som vil bli brukt som en mellomkode mellom den forrige og maskinkoden (binærkoden) som er forståelig av MCU. Den ble utviklet i MIT-laboratoriet, av Douglas T. Ross. Den gang, i 1956, ble den brukt til å kontrollere servomekanismer, men bruken har nå spredt seg og den har blitt en internasjonal standard for numerisk kontroll.

Det ble vurdert en forgjenger til CAM, og ligner på andre språk som FORTRAN. Denne koden vil bli transformert av dataprogramvare til en serie binære instruksjoner som vil bli lastet inn i minnet til CNC-maskinens mikrokontroller slik at den kan utføre dem, og generere elektriske kontrollsignaler for å flytte motorene og verktøyene.

Dette APT-språket kan kontrollere mange parametere av CNC-maskinen:

Spindelhastighet (RPM)
Spindel på eller av
Rotasjon
planlagt stopp
kjøle
Bevegelser i alle mulige retninger (XYZ og ABC)
Timing
gjenta sykluser
baner
Etc.

Selvfølgelig trenger de som driver CNC-maskiner ikke å kunne dette APT-språket, siden den nåværende programvaren er ganske intuitiv og tillater enkel kontroll, transparent oversettelse av APT til brukeren for å lage delen som er designet i CAD/CAM-filen. Imidlertid skader det aldri å vite at det eksisterer og hva det er.

I dag har moderne CNC-maskiner allerede grafiske grensesnitt med berøringsskjermer og integrert datamaskin som i stor grad letter bruken. De er ekstremt intuitive, og trenger ikke mye læring. Gjennom en penn-stasjon eller USB-minne vil de tillate deg å laste inn designen til stykket, slik at det kan designes på en annen uavhengig datamaskin.

CNC -kontroller

El cnc-kontroller Det vil være den som har ansvaret for å tolke CNC-programmet, dets kommandoer i sekvensiell rekkefølge, og det vil blant annet utføre nødvendige bevegelser og funksjoner.

CAM / CAD-program

Un CAD- eller CAM-programvare Den vil bli brukt til å lage designet eller modellen av det som er ment å produseres. Den nåværende programvaren tillater allerede å gå fra denne typen formater til et CNC-program automatisk.

DNC system

Som til DNC (direkte numerisk kontroll), er et begrep som refererer til en datamaskin koblet til en eller flere CNC-maskiner via et nettverk. På denne måten kan CNC-programmet overføres til maskinene, enten av Ehternet, eller av mer klassiske og rudimentære porter som RS-232C serielle porter, som fortsatt brukes i mange industrimaskiner.

CNC-maskinapplikasjoner

cnc-maskiner de har flere applikasjoner enn du kan forestille deg. Mye av industrien og verkstedene, fra de minste til de største, er avhengige av ett eller flere av disse teamene. De kan til og med brukes hjemme for visse DIY-jobber for produsenter.

Fritid (DIY og makers)

Mange produsenter har små CNC-maskiner av ulike typer hjemme å lage noen DIY-prosjekter. Den kan også brukes av enkeltpersoner til å utføre visse oppgaver hjemmefra:

Lag smykker.
Maskinering av materialer for å lage deler eller komponenter.
Lag deler for å reparere kjøretøy eller annet utstyr når reservedeler ikke lenger selges.
Lag kunstneriske verk eller graveringer.

Verksteder og produksjonsindustri

Selvfølgelig i profesjonell sektor, både i verksteder og fabrikker, er det også veldig vanlig å se CNC-maskiner, både for snekkere, verksteder, deleproduksjon, tekstilindustrien, luftfartssektoren, dekorasjon, møbelsnekker osv. For eksempel:

Laserskjæring av metallplater.
Plasma sveising.
Pick & Place, eller for å plassere deler eller komponenter rett på deres monteringssted.
Bøyning av stenger, rør, plater...
Boring.
Dreping eller fresing av tre.
Produksjon av spesialtilpassede deler.
Modellering eller additiv produksjon.
Fremstilling av implantater eller proteser for medisinsk bruk.
Graveringer.
Etc.

elektronikkindustrien

Spesiell omtale fortjener CNC-maskinene som også har blitt brukt i en sektor som er så konkurransedyktig og avansert som elektronikk- og halvlederindustrien. Disse maskinene kan utføre et stort antall oppgaver, for eksempel:

Halvleder wafer kutting.
Produksjon av kjøleribber fra kobber- eller aluminiumsblokker.
Opprettelse av kabinetter/strukturer for datamaskiner, fjernsyn, mobiler m.m.
Pick & Place for å plassere overflatemonterte komponenter på et PCB-kort på plass for påfølgende lodding.
Sveising.
Lasergravering av merker og logoer.
Å forme linsene.
Etc.

Hardwarelibre