Ako funguje CNC stroj a aplikácie

Všadeprítomné CNC stroje sú v množstve tovární a dielní všetkého druhu. Ich úžasné výhody z nich urobili takmer nevyhnutné stroje na obrábanie dielov. Teraz, keď viete, aké sú tieto typy strojov, je nasledovné vedieť, ako funguje CNC stroj, ako sú diely obrábané, programovací jazyk, ktorý používajú, ako aj najbežnejšie aplikácie týchto strojov.

Ako funguje CNC stroj: CNC alebo číslicovo riadené obrábanie

Z návrhov CAD (Computer-Aided Design alebo Computer Aided Design) alebo CAM (Computer-Aided Manufacturing alebo Computer Aided Manufacturing) návrhov, niektoré čítanie alebo jazykové kódy s ktorým bude CNC stroj schopný sledovať trasy alebo pohyby vyznačené pre obrábanie dielu vo vhodnom poradí tak, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. Teda tak, aby na konci procesu bola súčiastka identická s tou v počítačovom návrhu.

Inými slovami, vďaka týmto kódom to bude možné pohybujte hlavou s pracovným nástrojom cez osi stroja. Samozrejme, nástroj sa môže líšiť od jedného stroja k druhému, niektoré majú dokonca viacnástrojovú hlavu na výmenu medzi viacerými a ponúkajú väčšiu flexibilitu práce. Môžu to byť napríklad rezné nástroje, vŕtacie nástroje, frézovacie alebo sústružnícke nástroje, zváracie nástroje, polohovacie nástroje atď.

Ovládanie pohybu

CNC stroje majú dve alebo viac programovateľných adries (osí). Vo všeobecnosti sú 3 (X, Y, Z), hoci niekedy môžu mať viac, ako sme videli v predchádzajúcom článku, okrem toho, že umožňujú rotácie (rotačné osi sa nazývajú A, B, C). V závislosti od počtu osí môžete vykonávať viac alebo menej zložité obrábanie. Čím viac osí, tým väčšia miera voľnosti pohybu, takže by sa dali robiť oveľa zložitejšie rezbárske práce.

na riadiaci pohyb Z týchto osí možno použiť dva typy systémov, ktoré môžu pracovať samostatne alebo spoločne:

Absolútne hodnoty (kód G90): v tomto prípade sa súradnice cieľového bodu vzťahujú na východiskový bod súradníc. Používajú sa premenné X (meranie konečného priemeru) a Z (meranie v smere rovnobežnom s osou otáčania vretena).
Prírastkové hodnoty (kód G91): v tomto inom prípade sa súradnice cieľového bodu vzťahujú na aktuálny bod. Používajú sa premenné U (radiálna vzdialenosť) a W (merané v smere rovnobežnom s osou otáčania vretena).

Programovateľné príslušenstvo

Iba s pohybovým ovládaním nebolo možné použiť CNC stroj. Preto stroje musia byť naprogramované iným spôsobom. Typ CNC stroja v skutočnosti úzko súvisí s typom programovateľného príslušenstva, ktoré má. Napríklad v rámci obrábania môžete mať špecifické programovateľné funkcie, ako napríklad:

automatická výmena nástroja: na niektorých viacnástrojových obrábacích centrách. Nástrojovú hlavu možno naprogramovať tak, aby v každom prípade používala potrebný nástroj bez toho, aby ste ho museli manuálne vkladať do vretena.
Otáčky a aktivácia vretena: Otáčky vretena v otáčkach za minútu (RPM) možno tiež naprogramovať, vrátane smeru otáčania (v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek), ako aj zastaviť alebo aktivovať.
Chladiaca náplň: Mnohé obrábacie stroje, ktoré pracujú s tvrdými materiálmi, ako je kameň alebo kov, potrebujú chladiacu kvapalinu, aby sa neprehrievali. Chladiaca kvapalina môže byť tiež naprogramovaná tak, aby sa zapínala alebo vypínala počas pracovného cyklu.

CNC program

CNC stroje sa dajú naprogramovať, ako bolo vidieť, ale robia to tak rôznymi metódami ktoré by ste mali vedieť pri práci s jedným z nich:

Manuálny: Zadávanie požadovaných informácií do príkazového riadka. Na to je potrebné poznať alfanumerický kód, ktorý je štandardizovaný, napríklad kód podľa noriem DIN 66024 a DIN 66025.
Automaticky: je to v súčasnosti najbežnejší prípad a vykonáva sa pomocou počítača pripojeného k CNC stroju. Osoba bude môcť upravovať údaje pomocou softvéru bez toho, aby potrebovala poznať kódy, pretože samotný program bude mať na starosti ich preloženie do zrozumiteľných pokynov pre CNC stroj. Robí sa to prostredníctvom jazyka nazývaného APT, ktorý bude následne preložený do binárneho formátu (nuly a jednotky), aby mu mikrokontrolér CNC stroja porozumel a preložil ho do pohybov.

V súčasnosti existujú aj ďalšie CNC stroje pokročilejšie a jednoduchšie na používanie, ako sú automatické, ktoré môžu potrebovať ešte menej ľudského zásahu.

Príklad CNC programu. Zdroj: Researchgate

Takzvaný CNC program, ktorý je napísaný v a nízkoúrovňový jazyk nazývaný G a M (štandardizované podľa ISO 6983 tam EIA RS274) a skladá sa z:

G-kódy: všeobecné pokyny na pohyb. Napríklad G sa môže pohybovať dopredu, radiálne, pauzovať, cyklovať atď.
M-kódy: ktoré nezodpovedajú pohybom alebo rôznym. Príkladom M môže byť spustenie alebo zastavenie vretena, výmena nástroja, aplikácia chladiacej kvapaliny atď.
N: program je rozdelený na fázy alebo bloky inštrukcií, ktoré budú napísané písmenom N. Každý blok je očíslovaný, pretože operácie obrábania sa vykonávajú postupne. Stroj bude rešpektovať číslovanie.
Premenné alebo adresy: Kód obsahuje aj tieto typy hodnôt, ako napríklad F pre rýchlosť posuvu, S pre rýchlosť vretena, T pre výber nástroja, I, J a K pre umiestnenie stredu oblúka, X, Y a Z pre pohyb osí atď.

Všetko bude závisieť od typu stroja. Napríklad CNC stroj na ohýbanie plechu nie je rovnaký ako stroj na rezanie. Prvý nemá vreteno a nevyžaduje chladiacu kvapalinu.

Tabuľka príkladov kódov G a M

Ak sa pozriete na tabuľku vyššie, mohli by sme použite príklad blok vysvetliť, čo sa stane. Predstavte si napríklad, že máte nasledujúci kód alebo CNC program:

N3 G01 X12.500 32.000 Z800 XNUMX FXNUMX

Tento malý úryvok kódu CNC by povedal CNC stroju, keď je preložený do binárneho kódu, aby to urobil nasledujúce akcie:

N3 označuje, že ide o tretí blok, ktorý sa má vykonať. Preto by existovali dva predchádzajúce bloky.
G01: vykonávať lineárny pohyb.
X12.500: posunie sa o 12.5 mm pozdĺž osi X.
Z32.000: posunul by sa o 32 mm pozdĺž osi Z. V tomto prípade by v Y nenastal žiadny pohyb.
F800: Posuv sa uskutočňuje rýchlosťou 800 mm/min.

Jazyk APT

Okrem toho, výstižný jazyk je to programovací jazyk, ktorý sa bude používať ako medzikód medzi predchádzajúcim a strojovým kódom (binárnym kódom) zrozumiteľným pre MCU. Bol vyvinutý v laboratóriu MIT Douglasom T. Rossom. Vtedy, v roku 1956, sa používal na riadenie servomechanizmov, ale jeho použitie sa rozšírilo a stalo sa medzinárodným štandardom pre numerické riadenie.

Zvažovalo sa predchodca CAMa je podobný iným jazykom, ako napríklad FORTRAN. Tento kód bude transformovaný počítačovým softvérom na sériu binárnych inštrukcií, ktoré budú načítané do pamäte mikrokontroléra CNC stroja, aby ich mohol vykonávať a generovať elektrické riadiace signály na pohyb motorov a nástrojov.

Tento jazyk APT môže ovládať veľa parametrov CNC stroja:

Rýchlosť vretena (RPM)
Zapnutie alebo vypnutie vretena
otáčania
plánovaná zastávka
Chladivo
Pohyby vo všetkých možných smeroch (XYZ a ABC)
Načasovanie
opakovať cykly
trajektórie
Atď

Samozrejme, tí, ktorí obsluhujú CNC stroje, nemusia poznať tento jazyk APT, keďže súčasný softvér je celkom intuitívny a umožňuje jednoduché ovládanie, transparentne prekladá APT používateľovi, aby vytvoril časť, ktorá bola navrhnutá v súbor CAD/CAM. Nikdy však nezaškodí vedieť, že existuje a čo to je.

V dnešnej dobe moderné CNC stroje už majú grafické rozhrania s dotykovými obrazovkami a integrovaným počítačom, ktorý výrazne uľahčuje jeho používanie. Sú mimoriadne intuitívne a nepotrebujú veľa učenia. Prostredníctvom pera alebo USB pamäte vám umožnia načítať dizajn dielu, takže ho možno navrhnúť na inom nezávislom počítači.

CNC radič

El cnc-ovládač Bude to ten, kto bude mať na starosti interpretáciu CNC programu, jeho príkazov v sekvenčnom poradí a okrem iného bude vykonávať potrebné pohyby a funkcie.

CAM / CAD program

Un CAD alebo CAM softvér Použije sa na vytvorenie dizajnu alebo modelu toho, čo sa má vyrábať. Súčasný softvér už umožňuje prejsť z tohto typu formátov do CNC programu automaticky.

Systém DNC

Pokiaľ ide o DNC (priame numerické ovládanie), je termín, ktorý označuje počítač pripojený cez sieť k jednému alebo viacerým CNC strojom. Týmto spôsobom možno CNC program preniesť do strojov, či už cez Ehternet, alebo cez klasickejšie a základnejšie porty, ako sú sériové porty RS-232C, ktoré sa stále používajú v mnohých priemyselných strojoch.

Aplikácie CNC strojov

cnc stroje majú viac aplikácií, ako si predstavujete. Veľká časť priemyslu a dielní, od najmenších po najväčšie, závisí od jedného alebo viacerých z týchto tímov. Môžu byť dokonca použité doma na určité domáce práce pre výrobcov.

Voľný čas (urob si sám a tvorcovia)

Mnoho výrobcov má malé CNC stroje rôznych typov v domácnosti urobiť nejaké DIY projekty. Môžu ho použiť aj jednotlivci na vykonávanie určitých úloh z domu:

Vyrábajte šperky.
Obrábanie materiálov na vytváranie dielov alebo komponentov.
Vytvárajte diely na opravu vozidiel alebo iných typov zariadení, keď sa náhradné diely už nepredávajú.
Urobte umelecké diela alebo rytiny.

Dielne a výrobný priemysel

Samozrejme v profesionálnom sektore, v dielňach aj továrňach, je tiež veľmi bežné vidieť CNC stroje, a to ako pre stolárov, opravovne, výrobu dielov, textilný priemysel, letecký sektor, dekoráciu, stolárstvo atď. Napríklad:

Rezanie plechu laserom.
Plazmové zváranie.
Pick & Place alebo umiestniť diely alebo komponenty priamo na miesto ich montáže.
Ohýbanie tyčí, rúr, plechov…
Vŕtanie.
Sústruženie alebo frézovanie dreva.
Výroba dielov na mieru.
Modelovanie alebo aditívna výroba.
Výroba implantátov alebo protéz na lekárske účely.
Rytiny.
Atď

elektronický priemysel

Špeciálnu zmienku si zaslúžia CNC stroje, ktoré boli tiež použité v tak konkurencieschopnom a vyspelom sektore, akým je sektor elektronický a polovodičový priemysel. Tieto stroje môžu vykonávať veľké množstvo úloh, ako napríklad:

Rezanie polovodičových plátkov.
Výroba chladičov z medených alebo hliníkových blokov.
Tvorba krytov/konštrukcií pre počítače, televízory, mobily atď.
Pick & Place na umiestnenie komponentov pre povrchovú montáž na dosku PCB na miesto pre následné spájkovanie.
Zváranie.
Laserové gravírovanie značiek a log.
Na tvarovanie šošoviek.
Atď

Hardwarelibre