Jak działa i zastosowanie maszyny CNC

Wszechobecne maszyny CNC znajdują się w wielu fabrykach i warsztatach wszelkiego rodzaju. Ich wspaniałe zalety sprawiły, że są niemal niezbędnymi maszynami do obróbki części. Teraz, gdy wiesz, jakie są tego typu maszyny, oto: wiedzieć, jak działa maszyna CNC, sposób obróbki części, używany język programowania, a także najczęstsze zastosowania tych maszyn.

Jak działa maszyna CNC: obróbka CNC lub sterowanie numeryczne

Z projektów CAD (Computer-Aided Design lub Computer Aided Design) lub CAM (Computer-Aided Manufacturing lub Computer Aided Manufacturing) niektóre czytanie lub kody językowe dzięki któremu maszyna CNC będzie mogła podążać trasami lub ruchami wyznaczonymi do obróbki części w odpowiedniej kolejności tak, aby uzyskać pożądany efekt. Oznacza to, że pod koniec procesu część jest identyczna z częścią projektu komputerowego.

Innymi słowy, dzięki tym kodom będzie można przesuń głowę narzędziem roboczym przez osie maszyny. Oczywiście narzędzie może się różnić w zależności od maszyny, niektóre mają nawet głowicę wielonarzędziową do zmiany między kilkoma i oferują większą elastyczność pracy. Na przykład mogą to być narzędzia tnące, wiertarskie, frezarskie lub tokarskie, narzędzia spawalnicze, narzędzia lokalizujące itp.

Kontrola ruchu

Maszyny CNC mają co najmniej dwa programowalne adresy (osie). Generalnie jest ich 3 (X, Y, Z), chociaż czasami mogą mieć ich więcej, jak widzieliśmy w poprzednim artykule, oprócz umożliwienia obrotu (osie obrotowe nazywają się A, B, C). W zależności od ilości osi można wykonać mniej lub bardziej złożoną obróbkę. Im więcej osi, tym większy stopień swobody ruchu, dzięki czemu może wykonywać znacznie bardziej złożone rzeźby.

do ruch kontrolny Spośród tych osi można zastosować dwa rodzaje systemów, które mogą pracować indywidualnie lub razem:

Wartości bezwzględne (kod G90): w tym przypadku współrzędne punktu docelowego odnoszą się do punktu początkowego współrzędnych. Wykorzystywane są zmienne X (pomiar średnicy końcowej) i Z (pomiar w kierunku równoległym do osi obrotu wrzeciona).
Wartości przyrostowe (kod G91): w tym przypadku współrzędne punktu docelowego odnoszą się do punktu bieżącego. Wykorzystywane są zmienne U (odległość promieniowa) i W (mierzona w kierunku równoległym do osi obrotu wrzeciona).

Programowalne akcesoria

Tylko ze sterowaniem ruchem nie można było użyć maszyny CNC. Dlatego maszyny musi być zaprogramowany w inny sposób. Rodzaj maszyny CNC jest w rzeczywistości ściśle powiązany z rodzajem programowalnych akcesoriów, które posiada. Na przykład w ramach obróbki możesz mieć określone programowalne funkcje, takie jak:

automatyczna zmiana narzędzia: w niektórych wielonarzędziowych centrach obróbczych. Głowicę narzędziową można zaprogramować tak, aby w każdym przypadku używała niezbędnego narzędzia, bez konieczności ręcznego wkładania go do wrzeciona.
Prędkość i aktywacja wrzeciona: Prędkość wrzeciona w obrotach na minutę (RPM) można również zaprogramować, w tym kierunek obrotu (zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara), a także zatrzymać lub aktywować.
Chłodziarka: Wiele maszyn obróbczych, które pracują z twardymi materiałami, takimi jak kamień lub metal, wymaga chłodziwa, aby się nie przegrzały. Chłodziwo można również zaprogramować tak, aby włączało się lub wyłączało podczas cyklu pracy.

Program CNC

Maszyny CNC można programować, jak widzieliśmy, ale robią to poprzez różne metody o których powinieneś wiedzieć pracując z jednym z nich:

Instrukcja obsługi: Wprowadzanie żądanych informacji w wierszu polecenia. Aby to zrobić, musisz znać znormalizowany kod alfanumeryczny, taki jak DIN 66024 i DIN 66025.
Automatyczny: jest to obecnie najczęstszy przypadek i odbywa się za pomocą komputera podłączonego do maszyny CNC. Osoba będzie mogła modyfikować dane za pomocą oprogramowania, bez konieczności znajomości kodów, ponieważ sam program będzie odpowiedzialny za ich przetłumaczenie na zrozumiałe instrukcje dla maszyny CNC. Odbywa się to za pomocą języka o nazwie APT, który z kolei zostanie przetłumaczony na binarny (zera i jedynek), aby mikrokontroler maszyny CNC mógł to zrozumieć i przełożyć na ruchy.

Obecnie istnieje również kilka innych maszyn CNC bardziej zaawansowany i łatwiejszy w użyciu, jak te automatyczne, które mogą wymagać jeszcze mniejszej interwencji człowieka.

Przykład programu CNC. Źródło: Researchgate

Tak zwany program CNC, który jest napisany w języku angielskim język niskiego poziomu o nazwie G i M (znormalizowane przez ISO 6983 i EIA RS274) i składa się z:

Kody G: ogólne instrukcje ruchu. Na przykład G może poruszać się do przodu, poruszać się promieniowo, zatrzymywać, cyklować i tak dalej.
Kody M: które nie odpowiadają ruchom lub różnym. Przykładami M może być uruchomienie lub zatrzymanie wrzeciona, zmiana narzędzia, podanie chłodziwa itp.
N: program jest podzielony na fazy lub bloki instrukcji, które będą oznaczone literą N. Każdy blok jest ponumerowany, ponieważ operacje obróbkowe są wykonywane sekwencyjnie. Maszyna będzie przestrzegać numeracji.
Zmienne lub adresy: Kod zawiera również te typy wartości, takie jak F dla szybkości posuwu, S dla prędkości wrzeciona, T dla wyboru narzędzia, I, J i K dla lokalizacji środka łuku, X, Y i Z dla ruchu osie itp.

wszystko będzie zależeć od rodzaju maszyny. Na przykład maszyna CNC do gięcia blach to nie to samo, co maszyna do cięcia. Pierwsza nie ma wrzeciona i nie wymaga chłodziwa.

Tabela przykładowych kodów G i M

Jeśli spojrzysz na powyższą tabelę, moglibyśmy użyj przykładu blok, aby wyjaśnić, co się dzieje. Na przykład wyobraź sobie, że masz następujący kod lub program CNC:

N3 G01 X12.500 32.000 Z800 XNUMX FXNUMX

Ten mały fragment kodu CNC, po przetłumaczeniu na binarny, powiedziałby maszynie CNC, aby zrobiła następujące działania:

N3 wskazuje, że jest to trzeci blok do wykonania. Dlatego byłyby dwa poprzednie bloki.
G01: wykonaj ruch liniowy.
X12.500: przesunie się o 12.5 mm wzdłuż osi X.
Z32.000: przesunąłby się o 32 mm wzdłuż osi Z. W tym przypadku nie byłoby ruchu w Y.
F800: Posuw odbywa się z prędkością 800 mm/min.

Język APT

Ponadto trafny język jest to język programowania, który będzie używany jako kod pośredni między poprzednim a kodem maszynowym (kodem binarnym) zrozumiałym dla MCU. Został opracowany w laboratorium MIT przez Douglasa T. Rossa. W tamtych czasach, w 1956 roku, był używany do sterowania serwomechanizmami, ale jego zastosowanie rozprzestrzeniło się i stało się międzynarodowym standardem sterowania numerycznego.

Zostało to rozważone poprzednik CAMi jest podobny do innych języków, takich jak FORTRAN. Kod ten zostanie przekształcony przez oprogramowanie komputerowe w serię binarnych instrukcji, które zostaną załadowane do pamięci mikrokontrolera maszyny CNC, aby mógł je wykonać, generując elektryczne sygnały sterujące poruszające silnikami i narzędziami.

Ten język APT może kontrolować wiele parametrów maszyny CNC:

Prędkość wrzeciona (RPM)
Wrzeciono włączone lub wyłączone
Rotacja
zaplanowany przystanek
Chłodziwo
Ruchy we wszystkich możliwych kierunkach (XYZ i ABC)
wyczucie czasu
powtórz cykle
trajektorie
Itd.

Oczywiście osoby obsługujące maszyny CNC nie muszą znać tego języka APT, ponieważ obecne oprogramowanie jest dość intuicyjne i pozwala na łatwą kontrolę, transparentnie tłumacząc użytkownikowi APT w celu stworzenia części, która została zaprojektowana w plik CAD/CAM. Jednak nigdy nie zaszkodzi wiedzieć, że istnieje i czym jest.

W dzisiejszych czasach nowoczesne maszyny CNC mają już interfejsy graficzne z ekranami dotykowymi i zintegrowanym komputerem, co znacznie ułatwia jego użytkowanie. Są niezwykle intuicyjne i nie wymagają wiele nauki. Poprzez pendrive lub pamięć USB pozwolą wczytać projekt elementu, dzięki czemu można go zaprojektować na innym, niezależnym komputerze.

Sterownik CNC

El kontroler cnc To on będzie odpowiedzialny za interpretację programu CNC, jego poleceń w kolejności sekwencyjnej i wykona między innymi niezbędne ruchy i funkcje.

Program CAM/CAD

Un Oprogramowanie CAD lub CAM Zostanie wykorzystany do stworzenia projektu lub modelu tego, co ma zostać wyprodukowane. Obecne oprogramowanie pozwala już na automatyczne przejście z tego typu formatów do programu CNC.

System DNC

Jeśli chodzi DNC (bezpośrednia kontrola numeryczna), to termin odnoszący się do komputera połączonego przez sieć z jedną lub większą liczbą maszyn CNC. W ten sposób program CNC może być przeniesiony do maszyn, albo przez Ehternet, albo przez bardziej klasyczne i podstawowe porty, takie jak porty szeregowe RS-232C, które są nadal używane w wielu maszynach przemysłowych.

Zastosowania maszyn CNC

maszyny cnc mają więcej zastosowań niż sobie wyobrażasz. Wiele branż i warsztatów, od najmniejszych do największych, zależy od jednego lub więcej z tych zespołów. Mogą być nawet używane w domu do niektórych prac związanych z majsterkowaniem dla producentów.

Czas wolny (zrób to sam i twórcy)

Wielu twórców ma małe maszyny CNC różnych typów w domu zrobić kilka projektów DIY. Może być również używany przez osoby fizyczne do wykonywania określonych zadań w domu:

Twórz biżuterię.
Obróbka materiałów do tworzenia części lub komponentów.
Twórz części do naprawy pojazdów lub innego rodzaju sprzętu, gdy części zamienne nie są już sprzedawane.
Wykonuj prace artystyczne lub ryciny.

Warsztaty i przemysł produkcyjny

Oczywiście, w sektorze profesjonalnym, zarówno w warsztatach, jak i fabrykach, bardzo często spotyka się również maszyny CNC, zarówno dla stolarzy, warsztatów naprawczych, produkcji części, przemysłu tekstylnego, sektora lotniczego, dekoracji, produkcji szafek itp. Na przykład:

Laserowe cięcie blach.
Spawanie plazmowe.
Pick & Place lub umieszczanie części lub komponentów bezpośrednio w ich miejscu montażu.
Gięcie prętów, rur, płyt…
Wiercenie.
Toczenie lub frezowanie drewna.
Produkcja części na zamówienie.
Modelowanie lub wytwarzanie przyrostowe.
Tworzenie implantów lub protez do użytku medycznego.
Ryciny.
Itd.

branża elektroniczna

Na szczególną uwagę zasługują maszyny CNC, które były również używane w tak konkurencyjnym i zaawansowanym sektorze jak przemysł elektroniczny i półprzewodnikowy. Maszyny te mogą wykonywać wiele zadań, takich jak:

Cięcie płytek półprzewodnikowych.
Produkcja radiatorów z bloków miedzianych lub aluminiowych.
Tworzenie obudów/konstrukcji do komputerów, telewizorów, telefonów komórkowych itp.
Pick & Place do umieszczania elementów do montażu powierzchniowego na płytce PCB w celu późniejszego lutowania.
Spawalniczy.
Grawerowanie laserowe marek i logo.
Do kształtowania soczewek.
Itd.

Hardwarelibre

Jak działa i zastosowania maszyny CNC