Cum funcționează și aplicații o mașină CNC

Mașinile CNC omniprezente se află într-o multitudine de fabrici și ateliere de toate felurile. Avantajele lor minunate le-au făcut mașini aproape esențiale pentru prelucrarea pieselor. Acum că știți care sunt aceste tipuri de mașini, următorul lucru este cunoașteți cum funcționează o mașină CNC, modul în care sunt prelucrate piesele, limbajul de programare pe care îl folosesc, precum și cele mai comune aplicații ale acestor mașini.

Cum funcționează o mașină CNC: prelucrare CNC sau cu control numeric

Din proiectele CAD (Computer-Aided Design sau Computer Aided Design) sau CAM (Computer-Aided Manufacturing sau Computer-Aided Manufacturing), unele lectură sau coduri de limbă cu care masina CNC va putea urma traseele sau miscarile marcate pentru prelucrarea piesei intr-o ordine corespunzatoare astfel incat sa se obtina rezultatul dorit. Adică, astfel încât la sfârșitul procesului, piesa să fie identică cu cea din designul computerului.

Cu alte cuvinte, datorită acestor coduri va fi posibil mutați capul cu unealta de lucru prin axele mașinii. Desigur, unealta poate fi diferită de la o mașină la alta, unele au chiar și un cap cu mai multe scule pentru a schimba între mai multe și oferă o mai mare flexibilitate de lucru. De exemplu, pot exista unelte de tăiere, unelte de găurit, unelte de frezat sau de strunjire, unelte de sudare, unelte de localizare etc.

Controlul mișcării

Mașinile CNC au două sau mai multe adrese programabile (axe). În general sunt 3 (X, Y, Z), deși uneori pot avea mai multe așa cum am văzut în articolul anterior, pe lângă faptul că permit rotații (axele rotative se numesc A, B, C). În funcție de numărul de axe, puteți efectua prelucrari mai mult sau mai puțin complexe. Cu cât sunt mai multe axe, cu atât este mai mare gradul de libertate de mișcare, astfel încât s-ar putea realiza sculpturi mult mai complexe.

la controlează mișcarea Dintre aceste axe, se pot utiliza două tipuri de sisteme care pot funcționa individual sau împreună:

Valori absolute (cod G90): în acest caz coordonatele punctului de destinație sunt raportate la punctul de origine al coordonatelor. Se folosesc variabilele X (măsurarea diametrului final) și Z (măsurarea într-o direcție paralelă cu axa de rotație a arborelui).
Valori incrementale (cod G91): în acest caz, coordonatele punctului de destinație sunt raportate la punctul curent. Se folosesc variabilele U (distanta radiala) si W (masurata pe o directie paralela cu axa de rotatie a axului).

Accesorii programabile

Doar cu un control al mișcării, mașina CNC nu a putut fi utilizată. Prin urmare, mașinile trebuie programat în alte moduri. Tipul de mașină CNC este, de fapt, strâns legat de tipul de accesorii programabile de care dispune. De exemplu, în cadrul prelucrării, puteți avea funcții programabile specifice, cum ar fi:

schimbare automată a sculei: pe unele centre de prelucrare cu scule multiple. Capul sculei poate fi programat să folosească unealta necesară în fiecare caz, fără a fi nevoie să-l introducă manual în ax.
Viteza axului și activarea: Viteza axului în rotații pe minut (RPM) poate fi, de asemenea, programată, inclusiv direcția de rotație (în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic), precum și oprirea sau activarea.
Agent frigorific: Multe mașini de prelucrare care lucrează cu materiale dure, precum piatra sau metalul, au nevoie de un lichid de răcire pentru a nu se supraîncălzi. Lichidul de răcire poate fi, de asemenea, programat să se pornească sau să se oprească în timpul ciclului de funcționare.

Program CNC

Mașinile CNC pot fi programate, așa cum s-a văzut, dar o fac prin diferite metode pe care ar trebui să le știți când lucrați cu unul dintre ele:

Manual: Introducerea informațiilor dorite la un prompt de comandă. Pentru a face acest lucru, este necesar să cunoașteți un cod alfanumeric care este standardizat, cum ar fi cel al standardelor DIN 66024 și DIN 66025.
automat: este cel mai obișnuit caz în prezent și se realizează prin intermediul unui computer conectat la mașina CNC. O persoană va putea modifica datele prin software, fără a fi nevoie să cunoască codurile, deoarece programul însuși va fi responsabil să le traducă în instrucțiuni de înțeles pentru mașina CNC. Acest lucru se realizează printr-un limbaj numit APT, care la rândul său va fi tradus în binar (zerouri și unu) pentru ca microcontrolerul mașinii CNC să îl poată înțelege și să îl traducă în mișcări.

În prezent, există și alte mașini CNC mai avansat și mai ușor de utilizat, ca și cele automate care pot necesita și mai puțină intervenție umană.

Exemplu de program CNC. Sursa: Researchgate

Așa-numitul program CNC, care este scris în a limbaj de nivel scăzut numit G și M (standardizat de ISO 6983 și EIA RS274) și compus din:

coduri G: instrucțiuni generice de mișcare. De exemplu, G se poate mișca înainte, mișca radial, întrerupe, ciclează și așa mai departe.
M-Coduri: care nu corespund mișcărilor sau diverselor. Exemple de M ar putea fi pornirea sau oprirea axului, schimbarea sculei, aplicarea lichidului de răcire etc.
N: programul este împărțit în faze sau blocuri de instrucțiuni care vor fi în frunte cu litera N. Fiecare bloc este numerotat, deoarece acțiunile de prelucrare sunt executate secvenţial. Aparatul va respecta numerotarea.
Variabile sau adrese: Codul conține, de asemenea, aceste tipuri de valori, cum ar fi F pentru viteza de avans, S pentru viteza axului, T pentru selecția sculei, I, J și K pentru localizarea centrului unui arc, X, Y și Z pentru mișcarea topoare etc.

Toate va depinde de tipul de mașină. De exemplu, o mașină CNC pentru îndoirea tablei nu este aceeași cu una pentru tăiere. Primul nu are ax și nu necesită lichid de răcire.

Exemplu de tabel de coduri G și M

Dacă te uiți la tabelul de mai sus, am putea folosi un exemplu bloc pentru a explica ce se întâmplă. De exemplu, imaginați-vă că aveți următorul cod sau program CNC:

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

Acest mic fragment de cod CNC ar spune mașinii CNC, odată ce este tradus în binar, să facă urmatoarele actiuni:

N3 indică faptul că este al treilea bloc care trebuie executat. Prin urmare, ar exista două blocuri anterioare.
G01: efectuează o mișcare liniară.
X12.500: s-ar deplasa cu 12.5 mm de-a lungul axei X.
Z32.000: s-ar deplasa cu 32 mm de-a lungul axei Z. În acest caz, nu ar exista nicio mișcare în Y.
F800: Se realizează un avans cu o viteză de 800 mm/min.

Limbaj APT

În plus, limbajul potrivit este un limbaj de programare care va fi folosit ca cod intermediar între cel anterior și codul mașină (cod binar) înțeles de MCU. A fost dezvoltat în laboratorul MIT, de Douglas T. Ross. Pe atunci, în 1956, era folosit pentru controlul servomecanismelor, dar utilizarea sa s-a răspândit acum și a devenit un standard internațional pentru controlul numeric.

A fost considerat un predecesor al CAMși este similar cu alte limbi, cum ar fi FORTRAN. Acest cod va fi transformat de software de calculator într-o serie de instrucțiuni binare care vor fi încărcate în memoria microcontrolerului mașinii CNC pentru ca acesta să le poată executa, generând semnale electrice de comandă pentru deplasarea motoarelor și sculelor.

Acest limbaj APT poate controlează mulți parametri a mașinii CNC:

Viteza axului (RPM)
Axul pornit sau oprit
rotație
oprire programată
Agent frigorific
Mișcări în toate direcțiile posibile (XYZ și ABC)
Sincronizare
cicluri repetate
traiectorii
Etc

Desigur, cei care operează mașini CNC nu trebuie să cunoască acest limbaj APT, deoarece software-ul actual este destul de intuitiv și permite un control ușor, traducând în mod transparent APT-ul utilizatorului pentru a crea piesa care a fost proiectată în fișierul CAD/CAM. Cu toate acestea, nu strică niciodată să știi că există și ce este.

În zilele noastre, mașinile moderne CNC au deja interfețe grafice cu ecrane tactile și computer integrat care facilitează foarte mult utilizarea acestuia. Sunt extrem de intuitivi și nu au nevoie de multă învățare. Printr-un pen drive sau o memorie USB, acestea vă vor permite să încărcați designul piesei, astfel încât să poată fi proiectat pe alt computer independent.

Controler CNC

El controler cnc Acesta va fi cel care se va ocupa de interpretarea programului CNC, a comenzilor acestuia în ordine secvențială și va efectua, printre altele, mișcările și funcțiile necesare.

Program CAM/CAD

Un Software CAD sau CAM Acesta va fi folosit pentru a crea designul sau modelul a ceea ce se intenționează să fie fabricat. Software-ul actual permite deja trecerea automată de la acest tip de formate la un program CNC.

Sistem DNC

Ca DNC (control numeric direct), este un termen care se referă la un computer conectat printr-o rețea la una sau mai multe mașini CNC. În acest fel, programul CNC poate fi transferat la mașini, fie prin Ehternet, fie prin porturi mai clasice și rudimentare precum porturile seriale RS-232C, care sunt încă folosite în multe mașini industriale.

Aplicații pentru mașini CNC

mașini cnc au mai multe aplicații decât îți imaginezi. O mare parte din industrie și ateliere, de la cele mai mici la cele mai mari, depind de una sau mai multe dintre aceste echipe. Pot fi folosite chiar și acasă pentru anumite lucrări de bricolaj pentru producători.

Timp liber (DIY și makers)

Mulți producători au mașini CNC mici de diferite tipuri la domiciliu pentru a face niște proiecte de bricolaj. De asemenea, poate fi folosit de persoane pentru a îndeplini anumite sarcini de acasă:

Faceți piese de bijuterii.
Prelucrarea materialelor pentru a crea piese sau componente.
Creați piese pentru a repara vehicule sau alte tipuri de echipamente atunci când piesele de schimb nu mai sunt vândute.
Realizați lucrări artistice sau gravuri.

Ateliere și industria prelucrătoare

Desigur în sectorul profesional, atât în ateliere, cât și în fabrici, este de asemenea foarte obișnuit să vezi mașini CNC, atât pentru dulgheri, ateliere de reparații, producție de piese, industria textilă, sectorul aeronautic, decorațiuni, ebanisterie etc. De exemplu:

Tăiere cu laser table.
Sudarea cu plasma.
Pick & Place sau pentru a plasa piese sau componente chiar în locul lor de asamblare.
Îndoirea barelor, tuburilor, plăcilor...
Foraj.
Strunjirea sau frezarea lemnului.
Fabricarea de piese la comanda.
Modelare sau fabricație aditivă.
Crearea de implanturi sau proteze de uz medical.
Gravuri.
Etc

industria electronica

Mențiune specială merită mașinile CNC care au fost folosite și într-un sector la fel de competitiv și avansat precum cel al industria electronica si semiconductoare. Aceste mașini pot îndeplini un număr mare de sarcini, cum ar fi:

Tăierea napolitanelor cu semiconductor.
Fabricarea radiatoarelor din blocuri de cupru sau aluminiu.
Realizare carcase/structuri pentru calculatoare, televizoare, telefoane mobile etc.
Pick & Place pentru așezarea componentelor de montare pe suprafață pe o placă PCB pentru lipire ulterioară.
Sudare.
Gravarea cu laser a mărcilor și logo-urilor.
Pentru a modela lentilele.
Etc

Hardwarelibre