Maszyny CNC: przewodnik po sterowaniu numerycznym

Te Maszyny CNC podbiły wiele sektorów przemysłu i wszelkiego rodzaju warsztatów, a ostatnio także w jednym z najbardziej obiecujących wariantów: Drukarki 3D. Dzięki temu materiały można obrabiać na wiele sposobów, z absolutną precyzją, szybko i z rezultatami trudnymi do osiągnięcia przy pomocy ręcznych procedur. To tylko niektóre z zalet tych systemów, które opiszemy tutaj.

Wskaźnik

1 Co to jest CNC
2 Czym są maszyny CNC i jak to działa?
- 2.1 historia
- 2.2 Z czego wykonana jest maszyna CNC?
3 więcej informacji

Co to jest CNC

CNC (komputerowe sterowanie numeryczne) lub komputerowe sterowanie numeryczne w języku angielskim, Jest to szeroko rozpowszechniony w inżynierii system do przetwarzania materiałów i części przy minimalnej interwencji człowieka. Technika CNC wywodzi się ze sterowania numerycznego, zautomatyzowanego systemu dla obrabiarek, które są obsługiwane za pomocą poleceń za pomocą kół ręcznych lub dźwigni. Jednak maszyny te ewoluowały i obecnie umożliwiają sterowanie za pomocą oprogramowania i komputera w celu dalszej automatyzacji procesu i zapewnienia lepszej wydajności.

Działanie tych systemów CNC jest dość proste do zrozumienia. Polega na obróbce części poprzez zastosowanie współrzędne, które określą ruch narzędzia (cięcie, wiercenie, frezowanie, spawanie...). Podobnie jak w przypadku drukarki 3D, którą można również rozumieć jako maszynę CNC, tylko zamiast obróbki skrawaniem, dodaje warstwy materiału do budowy części.

I tak jak drukarki 3D, możesz mieć wiele osi, na przykład X, Y i Z, które są w stanie wykonać odpowiednio przemieszczenia wzdłużne, pionowe i poprzeczne. Przez niektórych serwosilniki i / lub silniki krokowe, narzędzie zostanie przesunięte dokładnie w miejsce wskazane przez oprogramowanie komputerowe, a obróbka zostanie przeprowadzona szybko i z najwyższą precyzją.

Przed wynalezieniem CNC, wymagana była praca, aby ręcznie obsługiwać narzędzia, ale możliwe awarie, które mogą popełnić, wpłynęły na jakość, powtarzalność, koszty i zmniejszoną produkcję. Na przykład wyobraź sobie pracownika w warsztacie aluminiowym, który chce wywiercić ramy pod okno. To zadanie wymaga:

Operator podnosi kawałek.
Połóż go na stole roboczym.
Włóż odpowiednią końcówkę do wiertła.
I musztrować.

Wykonanie pojedynczego otworu nie stanowi problemu, ale wyobraź sobie, że trzeba ich wykonać setki lub tysiące, aby utrzymać znaczną produkcję i w jak najkrótszym czasie, oprócz tego, że wszystkie otwory są takie same. W takim przypadku siła robocza nie jest odpowiednia i właśnie tam maszyny cnc przyniósł wiele ulepszeń w branży, w tym przypadku kroki byłyby następujące:

Upewnij się, że maszyna jest zasilana materiałem (czasami mogą mieć nawet automatyczne podawanie).
Uruchom go z niezbędnym programowaniem (może być konieczne tylko raz i podaj liczbę powtórzeń).
I będzie odpowiedzialna za precyzyjne wykonywanie perforacji i powtarzanie ich tyle razy, ile to konieczne, bez konieczności interwencji operatora.

Ponadto, może pracować szybciej niż operator i nie męczy się, więc wszystkie są korzyściami dla przemysłu lub warsztatu.

Czym są maszyny CNC i jak to działa?

A Maszyna CNC jest rodzajem komputerowej obrabiarki sterowanej numerycznie.. W ten sposób uzyskuje się automatyzację procesu poprzez ustalenie precyzyjnych współrzędnych cięcia, spawania, frezowania, formowania, szlifowania, układania części itp. wszelkiego rodzaju materiałów, od miękkich takich jak polimery, pianki, MDF, czy nawet drewno twardsze, takie jak marmur, metal, skały itp.

Podobnie maszyny CNC pozwalają na wyrafinowany system informacje zwrotne, które stale monitorują i korygują szybkość i położenie narzędzi wykorzystywanych do obróbki, bez konieczności tak częstej ręcznej konserwacji. Nawet niektóre bardziej zaawansowane mają inteligentne systemy do wykrywania problemów, kontroli jakości pracy lub części itp. lub do połączenia, jeśli jest to przemysł 4.0.

Należy zauważyć, że niektóre maszyny CNC działają inaczej:

kontrola punkt-punkt: W tego typu maszynach CNC zostaną ustalone punkty początkowe i końcowe każdej ścieżki.
kontrola przyosiowa: w nich można kontrolować prędkość ruchu elementów.
kontrola interpolacji: wykonują obróbkę w dowolny sposób równolegle do swoich osi.

Chociaż to nie są rodzaje maszyn cncOmówimy to bardziej szczegółowo w przyszłych postach.

historia

Pierwsza obróbka, którą zaczęto wykonywać, była całkowicie ręczna, przy użyciu różnego rodzaju podstawowych narzędzi, które stopniowo udoskonalano. Od początek XX wieku, branża zrobiła duży krok w kierunku maszyn o napędzie silnikowym, aby zmniejszyć nakład pracy ręcznej, zwiększając produktywność i wydajność.

Maszyny te nie zostały jeszcze znacząco przemieszczone siła robocza, co nadal było bardzo ważne. Oznaczało to, że wyprodukowanie części trwało dłużej, wiązało się z wyższymi kosztami i niższą marżą zysku, a uzyskana jakość i precyzja nie była jednorodna we wszystkich wyprodukowanych częściach.

W 40-tych i 50-tych, Maszyny sterowane numerycznie zaczynają być opracowywane w Stanach Zjednoczonych. John T. Parsons, ówczesny inżynier, zmodyfikował wówczas frezarkę, aby można było nią sterować za pomocą danych wejściowych z kart perforowanych, prekursora dzisiejszej pamięci i oprogramowania. W ten sposób maszyny uzyskiwały informacje o dokładnych ruchach, które musiały wykonać, aby obrobić część i nie potrzebowały tak dużej ingerencji człowieka, aby aktywować dźwignie, kierownice itp.

Ta maszyna Parsonsa stałaby się jedną z poprzednicy dzisiejszych maszyn CNC nowoczesny. Ale wciąż była to bardzo prymitywna frezarka z elektronicznym, analogowym systemem sterowania za pomocą zaworów próżniowych. Systemy te stały się popularne i zaawansowane wraz z dojrzewaniem elektroniki cyfrowej i półprzewodnikowej. Od lamp próżniowych do tranzystorów, od tranzystorów do obwodów drukowanych, a następnie do układów scalonych, aż mikrokontrolery (MCU) stały się wystarczająco tanie, aby mogły być powszechnie stosowane.

Następnie narodziły się maszyny CNC z bardziej inteligentnymi i programowalnymi systemami, aby móc dowolnie zmieniać wartości obróbki. w 70 lat Przybędą maszyny CNC, które znamy dzisiaj, sterowane przez komputer. Dzięki temu kolejnemu wielkiemu kamieniowi milowemu możliwe było bardziej intuicyjne sterowanie całym procesem z oprogramowania, programowanie różnych programów, aby używać ich w razie potrzeby, szybkie modyfikowanie parametrów itp.

W dzisiejszych czasach, wraz z rozwojem chmury i Internetu Rzeczy (Internet of Things), czyli Internetu rzeczy, możliwe jest podłączenie wielu urządzeń do chmury i bardziej inteligentną interakcję z każdym z nich. inne, ustępując miejsca Przemysł 4.0, w którym maszyny CNC będą mogły znacznie poprawić swoje możliwości. Na przykład mogą komunikować się ze sobą w łańcuchu produkcyjnym, aby w przypadku opóźnienia lub problemu w dowolnej maszynie lub etapie kolejne maszyny mogły zostać wyłączone na czas oczekiwania na oszczędność energii lub określić zapotrzebowanie na dostosowanie poziomu produkcji, itp. .

Z czego wykonana jest maszyna CNC?

Jeśli chodzi o szczegóły części lub podzespoły maszyny CNC, można przytoczyć następujące istotne elementy:

Urządzenie wejściowe

Znany jako urządzenie wejściowe od maszyny CNC do systemu, który służy do ładowania lub modyfikacji danych do procesu obróbki. Na przykład może to być panel sterowania, ekran dotykowy itp. Oznacza to interfejs umożliwiający operatorowi maszyny aktywację i sterowanie maszyną.

Jednostka sterująca lub kontroler

Jest cyfrowy system elektroniczny która będzie odpowiedzialna za interpretację wprowadzonych danych i generowanie serii sygnałów sterujących do sterowania ruchem serwomotorów, aby przesunąć głowicę roboczą przez osie i narzędzie tak, aby robiły dokładnie to, co wskazuje program wprowadzony przez użytkownika.

Narzędzie

La herramienta Jest to jeden z najistotniejszych elementów, ponieważ to on faktycznie wykonuje obróbkę, ten, który styka się z obrabianym elementem. Może to być głowica wielonarzędziowa, będąca w stanie wykonać kilka różnych zadań, a także pojedyncze narzędzia stałe lub wymienne. Na przykład: wiertło, frez, frez, końcówka spawalnicza itp.

Ponadto należy pamiętać, że mogą istnieć różne typy maszyn CNC pod względem ich rodzaj i liczba osi:

3 osie: są najbardziej powszechne, z osiami X, Y i Z.
4 osie: jak niektóre routery lub routery CNC, które dodają oś A do poprzednich trzech. Pozwala to na przesuwanie wrzeciona od lewej do prawej, aby jednocześnie obrabiać trzy powierzchnie, z możliwością grawerowania na płasko lub w 3D. Idealnie nadają się do rzeźbienia w drewnie, metalu, skomplikowanych wzorach itp.
oś obrotowa- Posiada obrotowe wrzeciono do narzędzia, które pozwala na obróbkę czterech powierzchni jednocześnie. Tego typu maszyny służą do obróbki części cylindrycznych, rzeźb drewnianych, skomplikowanych elementów metalowych itp.

System mocowania lub wsparcia

Jest miejsce, w którym element jest zakotwiczony w celu przeprowadzenia procesu obróbki bez jego ruchu. W zależności od systemu mogą to być różne typy, z kotwami lub bez. Ponadto niektóre wymagają dodatków, takich jak systemy odpylania lub cięcie strumieniem wody, które wymagałyby zbiornika lub zbiornika na wodę do zbierania i rozpraszania siły strumienia po przejściu przez część.

Systemy te są często nazywane również łóżko lub stół. Wiele z nich jest zwykle wykonanych z materiałów takich jak aluminium, gdy elementy muszą być przymocowane do stołu, w celu obróbki cylindrów lub skomplikowanych kształtów. Zamiast tego stół lub stół podciśnieniowy odkurza część bez jej zaciskania, co zapewnia wyższy stopień precyzji, mniejsze mieszanie podczas użytkowania i większy stopień swobody.

Urządzenia sprzężenia zwrotnego (serwomotory)

Są tylko tego typu urządzenia. opinie na temat maszyn CNC które używają serwosilników. W innych nie jest to konieczne.

monitor

Oprócz wszystkich powyższych, może również występować a system informacji lub monitoringu samego procesu obróbki. Może to odbywać się za pośrednictwem tego samego interfejsu, z którego działa, lub niezależnie.

Inne części

Oprócz powyższego należy zauważyć dwa istotne elementy plus:

Silniki: to urządzenia, które poruszają lub aktywują narzędzie obróbkowe zgodnie z danymi otrzymanymi z jednostki sterującej.
- Servo: toleruje duże prędkości, dzięki czemu można ciąć, wiercić itp. Idealny do cichej, stabilnej pracy i do skomplikowanych wzorów.
- Krokowy: Te silniki krokowe mają niższą cenę, ale są używane do bardziej podstawowego grawerowania lub ruchu. Są łatwe do kontrolowania, niezawodne i bardzo dokładne, dzięki czemu nadają się tam, gdzie wymagana jest maksymalna precyzja.
wrzeciono: Ten element maszyny CNC może mieć dwa rodzaje możliwych układów chłodzenia lub chłodzenia:
- Drogą powietrzną: Są chłodzone po prostu przez wentylator, który chłodzi wrzeciono, i są tańsze, łatwiejsze w utrzymaniu i użytkowaniu.
- Przez wodę: Używają wody do chłodzenia. Jest droższy, bardziej skomplikowany i trudniejszy w utrzymaniu, ale generalnie trwa dłużej, jest bardziej wydajny i cichszy.

sprzęt komputerowyfuntów