Mașini CNC: ghid pentru controlul numeric

Las Mașinile CNC au invadat multe sectoare industriale și ateliere de tot felul, iar în ultimul timp, de asemenea, într-una dintre cele mai promițătoare variante ale sale: Imprimante 3D. Datorită acesteia, materialele pot fi prelucrate în multiple moduri, cu precizie absolută, rapid și cu rezultate greu de obținut prin proceduri manuale. Acestea sunt doar câteva dintre avantajele acestor sisteme pe care le vom descrie aici.

Ce este CNC

CNC (control numeric computerizat) sau control numeric computerizat în engleză, Este un sistem larg răspândit în inginerie pentru prelucrarea materialelor și a pieselor cu intervenție umană minimă. Tehnica CNC derivă din controlul numeric, un sistem automatizat pentru mașini-unelte care sunt acționate prin comenzi prin roți de mână sau pârghii. Cu toate acestea, aceste mașini au evoluat și permit acum controlul lor prin software și un computer pentru a automatiza în continuare procesul și a oferi performanțe mai bune.

Funcționarea acestor sisteme CNC este destul de simplu de înțeles. Se bazează pe prelucrarea unei piese prin utilizarea de coordonatele care vor specifica deplasarea sculei (tăiere, găurire, frezare, sudare...). Similar cu funcționarea unei imprimante 3D, care ar putea fi înțeleasă și ca o mașină CNC, doar că în loc de prelucrare, ceea ce face este să adauge straturi de material pentru a construi o piesă.

Și la fel ca imprimantele 3D, puteți avea mai multe axe, cum ar fi X, Y și Z, putând efectua deplasări longitudinale, verticale, respectiv transversale. Prin unele Servomotoare și / sau motoare pas cu pas, scula va fi mutată în exact punctul indicat de software-ul de calculator, iar prelucrarea se va efectua rapid și cu cea mai mare precizie.

Înainte de inventarea CNC-ului, a fost necesară forța de muncă pentru a manipula instrumentele manual, dar posibilele defecțiuni pe care le-ar putea comite au afectat calitatea, repetabilitatea, costurile și scăderea producției. De exemplu, imaginați-vă un angajat dintr-un magazin de aluminiu care vrea să găurize rame pentru o fereastră. Această sarcină necesită:

Operatorul ridică piesa.
Pune-l pe masa de lucru.
Puneți burghiul corespunzător în burghiu.
Și găuriți.

Asta pentru a face o singură gaură nu este o problemă, dar imaginați-vă că trebuie făcute sute sau mii dintre ele pentru a menține o producție considerabilă și în cel mai scurt timp posibil, pe lângă faptul că toate găurile sunt la fel. În acest caz, forța de muncă nu este adecvată și acolo mașini cnc a adus mari îmbunătățiri industriei. În acest caz, pașii ar fi:

Asigurați-vă că mașina este alimentată cu material (uneori ar putea chiar să aibă alimentare automată).
Începeți-l cu programarea necesară (poate fi necesară o singură dată și indicați numărul de repetări).
Și ea se va ocupa să facă perforațiile cu precizie și să le repete de câte ori este nevoie, fără a fi nevoie să intervină operatorul.

În plus, poate lucra mai repede decât un operator și nu obosește, deci toate sunt avantaje pentru industrie sau atelier.

Ce sunt mașinile CNC și cum funcționează?

o Mașina CNC este un fel de mașină de prelucrare operată prin control numeric computerizat.. În acest fel, automatizarea proceselor se realizează prin stabilirea unor coordonate precise pentru tăierea, sudarea, frezarea, turnarea, șlefuirea, așezarea pieselor etc., a tot felul de materiale, de la cele moi precum polimeri, spumă, MDF, sau lemn, chiar și mai tari precum marmura, metalul, pietrele etc.

De asemenea, mașinile CNC permit un sistem sofisticat de feedback care monitorizează și ajustează în mod constant viteza si pozitia sculelor folosite la prelucrare, fara a fi nevoie de o intretinere manuala atat de frecventa. Chiar și unele mai avansate au sisteme inteligente pentru a detecta probleme, a controla calitatea lucrării sau a piesei etc., sau să fie interconectate dacă este o industrie 4.0.

Este important de reținut că unele mașini CNC ele lucrează diferit:

control punct la punct: La acest tip de mașini CNC se vor stabili punctele de început și de sfârșit ale fiecărei trasee.
control paraxial: în ele se poate controla viteza de deplasare a pieselor.
controlul interpolați: efectuează prelucrarea în orice mod paralel cu axele lor.

Deși acestea nu sunt tipuri de mașini cncVom trata asta mai detaliat în postările viitoare.

istorie

Prima prelucrare care a început să se facă a fost complet manuală, folosind diverse tipuri de scule rudimentare care au fost avansate încetul cu încetul. Din începutul secolului XX, industria a făcut un salt major în direcția mașinilor cu motor pentru a economisi efortul manual, sporind productivitatea și eficiența.

Aceste mașini nu se deplasaseră încă în mod semnificativ forta de munca, care era încă foarte important. Aceasta presupunea că producerea unei piese durează mai mult, avea costuri mai mari și marje de profit mai mici, iar calitatea și precizia obținute nu erau omogene în toate piesele produse.

În Anii 40 și 50, Mașinile cu control numeric încep să fie dezvoltate în Statele Unite. John T. Parsons, un inginer la acea vreme, avea să modifice o mașină de frezat la acea vreme, astfel încât să poată fi controlată prin introducerea de la carduri perforate, precursorul memoriei și software-ului de astăzi. În acest fel, mașinile au obținut informații despre mișcările exacte pe care trebuiau să le facă pentru a prelucra piesa și nu au avut nevoie de atâta intervenție umană pentru a activa pârghiile, volanele etc.

Acea mașină Parsons avea să devină una dintre cele predecesorii mașinilor CNC de astăzi modern. Dar era totuși o mașină de frezat foarte rudimentară, cu un sistem electronic de control analogic folosind supape de vid. Aceste sisteme au devenit mai populare și mai avansate odată cu maturizarea electronicelor digitale și în stare solidă. De la tuburi vid la tranzistori, de la tranzistori la circuite imprimate și apoi la circuite integrate, până când microcontrolerele (MCU) au devenit suficient de ieftine pentru a fi utilizate pe scară largă.

Atunci s-au născut mașinile CNC cu sisteme mai inteligente și programabile, pentru a putea varia valorile de prelucrare după dorință. În Anii 70 Mașinile CNC pe care le cunoaștem astăzi vor ajunge, comandate de un computer. Datorită acestei alte etape grozave, a fost posibil să controlezi întregul proces mai intuitiv din software, să programezi diferite programe pentru a le folosi atunci când se dorește, să modifici rapid parametrii etc.

În zilele noastre, odată cu dezvoltarea cloud-ului și a IoT (Internet of Things), sau Internetul lucrurilor, este posibil să se conecteze o multitudine de dispozitive la cloud și să poată interacționa într-un mod mai inteligent cu fiecare. alta, cedând loc unui Industria 4.0, în care mașinile CNC își vor putea îmbunătăți considerabil capacitățile. De exemplu, ei ar putea comunica între ei într-un lanț de producție, astfel încât, dacă orice mașină sau etapă suferă o întârziere sau o problemă, mașinile ulterioare să poată fi oprite în timp ce așteaptă să economisească energie sau să poată determina cererea pentru a-și ajusta nivelul de producție, etc.

Din ce este făcută o mașină CNC?

Când vine vorba de detalierea piese sau componente ale unei mașini CNC, pot fi citate următoarele elemente esențiale:

Dispozitiv de intrare

Este cunoscut ca dispozitiv de intrare de la o mașină CNC la sistemul care este utilizat pentru a putea încărca sau modifica datele pentru procesul de prelucrare. De exemplu, poate fi un panou de control, un ecran tactil etc. Adică, o interfață care să permită operatorului mașinii să activeze și să controleze mașina.

Unitate de control sau controler

Este sistem electronic digital care se va ocupa de interpretarea datelor introduse si generarea unei serii de semnale de comanda pentru a controla miscarea servomotoarelor pentru deplasarea capului de lucru prin axe si scule astfel incat acestea sa faca exact ceea ce indica programul introdus de utilizator .

instrument

La herramienta Este una dintre cele mai esențiale componente, întrucât este cea care realizează efectiv prelucrarea, cea care se află în contact cu piesa care se prelucrează. Poate fi un cap cu mai multe scule, putând îndeplini mai multe sarcini diferite, sau, de asemenea, unelte individuale fixe sau interschimbabile. De exemplu: burghiu, freză, freză, vârf de sudură etc.

În plus, este important de reținut că pot exista diferite tipuri de mașini CNC în ceea ce privește acestea tipul și numărul de osii:

3 axe: sunt cele mai comune, cu axa X, Y și Z.
4 axe: ca unele routere sau routere CNC care adaugă o axă A celor trei anterioare. Acest lucru permite axului să se deplaseze de la stânga la dreapta pentru a prelucra trei suprafețe în același timp, putând grava în plan plat sau în 3D. Sunt ideale pentru sculptarea lemnului, metalelor, modelelor complexe etc.
axa de rotatie- Are un ax rotativ pentru unealta, care iti permite sa procesezi simultan patru suprafete. Aceste tipuri de mașini sunt folosite pentru prelucrarea pieselor cilindrice, statuilor din lemn, elementelor metalice complexe etc.

Sistem de fixare sau suport

Este locul unde piesa este ancorată pentru a efectua procesul de prelucrare fără ca aceasta să se miște. În funcție de sistem, acesta poate fi de diferite tipuri, cu sau fără ancore. În plus, unii au nevoie de accesorii suplimentare, cum ar fi sisteme de colectare a prafului sau tăierea cu jet de apă, care ar necesita un rezervor sau un rezervor de apă pentru a colecta și disipa forța jetului odată ce acesta trece prin piesă.

Aceste sisteme sunt adesea numite de asemenea, pat sau masă. Multe dintre ele sunt de obicei realizate din materiale precum aluminiu, atunci când piesele trebuie atașate de masă, pentru a prelucra cilindri sau forme complexe. În schimb, patul sau masa de vid va aspira piesa fără a o fixa, permițând un grad mai mare de precizie, mai puțină agitație în timpul utilizării și un grad mai mare de libertate.

Dispozitive de feedback (servomotoare)

Există doar aceste tipuri de dispozitive. feedback despre mașinile CNC care folosesc servomotoare. La celelalte nu este necesar.

monitor

Pe lângă toate cele de mai sus, poate exista și a sistem de informare sau monitorizare a procesului de prelucrare în sine. Aceasta poate fi prin aceeași interfață de pe care funcționează sau independent.

Alte părți

Pe lângă cele de mai sus, trebuie remarcat două elemente esenţiale plus:

Motoare: sunt dispozitivele care mișcă sau activează unealta de prelucrare în funcție de datele primite de la unitatea de comandă.
- Servo: tolerează viteze mari, deci poți tăia, găuri etc. Ideal pentru lucru liniștit, stabil și pentru modele complicate.
- Stepper: Aceste motoare pas cu pas au un preț mai mic, dar sunt folosite pentru gravare sau mișcare de bază. Sunt ușor de controlat, fiabile și extrem de precise, făcându-le potrivite acolo unde este nevoie de precizie maximă.
ax: Acest element al unei mașini CNC poate avea două tipuri de posibile sisteme de răcire sau de răcire:
- Pe calea aerului: Sunt răcite pur și simplu de un ventilator care răcește axul și sunt mai ieftine, mai ușor de întreținut și de utilizat.
- De apa: Ei folosesc apă pentru răcire. Este mai scump, complex și dificil de întreținut, dar, în general, durează mai mult, este mai eficient și este mai silentios.

Hardwarelibre