CNC stroje: návod na numerické riadenie

L CNC stroje prenikli do mnohých priemyselných odvetví a dielní všetkého druhua v poslednej dobe aj v jednom z jeho najsľubnejších variantov: 3D tlačiarní. Vďaka nej je možné materiály opracovávať viacerými spôsobmi, absolútnou presnosťou, rýchlo a s ťažko dosiahnuteľnými výsledkami manuálnymi postupmi. To sú len niektoré z výhod týchto systémov, ktoré si tu popíšeme.

Čo je CNC

CNC (Computerized Numerical Control) alebo Computer Numerical Control v angličtine, Ide o rozšírený systém v strojárstve na spracovanie materiálov a dielov s minimálnym zásahom človeka. Technika CNC vychádza z numerického riadenia, automatizovaného systému pre obrábacie stroje, ktoré sú ovládané pomocou príkazov prostredníctvom ručných kolies alebo pák. Tieto stroje sa však vyvinuli a teraz umožňujú ich ovládanie pomocou softvéru a počítača s cieľom ďalej automatizovať proces a ponúknuť lepší výkon.

Prevádzka týchto CNC systémov je celkom jednoduchá na pochopenie. Je založená na opracovaní dielu pomocou použitia súradnice, ktoré budú špecifikovať pohyb nástroja (rezanie, vŕtanie, frézovanie, zváranie...). Podobne ako pri prevádzke 3D tlačiarne, ktorá by sa dala chápať aj ako CNC stroj, len namiesto obrábania pridáva vrstvy materiálu na výrobu dielu.

A rovnako ako 3D tlačiarne, môžete mať viacero osí, napr X, Y a Z, ktoré sú schopné vykonávať pozdĺžne, vertikálne a priečne posuvy. Prostredníctvom niektorých servomotory a / alebo krokové motory, nástroj sa presunie do presného bodu určeného počítačovým softvérom a obrábanie sa vykoná rýchlo a s najvyššou presnosťou.

Pred vynálezom CNCRučná manipulácia s nástrojmi si vyžadovala prácu, ale možné poruchy, ktoré mohli spôsobiť, ovplyvnili kvalitu, opakovateľnosť, náklady a znížili produkciu. Predstavte si napríklad zamestnanca v predajni hliníka, ktorý chce vŕtať rámy na okno. Táto úloha vyžaduje, aby:

Operátor prevezme kus.
Položte ho na pracovný stôl.
Vložte príslušný vrták do vŕtačky.
A vŕtať.

Vyrobiť jednu dieru nie je problém, ale predstavte si, že na udržanie značnej produkcie a v čo najkratšom čase ich treba vyrobiť stovky či tisíce, navyše všetky diery sú rovnaké. V takom prípade nie je dostatok pracovnej sily, a to je miesto cnc stroje prinieslo veľké zlepšenia v odvetví. V tomto prípade by kroky boli:

Uistite sa, že je stroj podávaný materiálom (niekedy môžu mať dokonca automatické podávanie).
Začnite ho potrebným programovaním (môže byť potrebné iba raz a uveďte počet opakovaní).
A bude mať na starosti presné vyhotovenie perforácií a ich opakovanie toľkokrát, koľkokrát je potrebné, bez toho, aby musel zasahovať operátor.

Okrem toho, dokáže pracovať rýchlejšie ako operátor a neunaví sa, takže všetko sú výhody pre priemysel alebo dielňu.

Čo sú to CNC stroje a ako to funguje?

Una CNC stroj je druh počítačom riadeného obrábacieho stroja.. Týmto spôsobom sa dosiahne automatizácia procesov stanovením presných súradníc pre rezanie, zváranie, frézovanie, lisovanie, brúsenie, umiestňovanie dielov atď., všetkých druhov materiálov, od mäkkých, ako sú polyméry, peny, MDF alebo drevo, dokonca aj tvrdšie, ako je mramor, kov, kamene atď.

Rovnako CNC stroje umožňujú sofistikovaný systém spätnú väzbu, ktorá neustále monitoruje a upravuje rýchlosť a polohu nástrojov používaných pri obrábaní, bez potreby tak častej ručnej údržby. Dokonca aj niektoré pokročilejšie majú inteligentné systémy na zisťovanie problémov, kontrolu kvality diela či dielu a pod., prípadne sú prepojené, ak ide o priemysel 4.0.

Je dôležité poznamenať, že niektoré CNC stroje fungujú inak:

kontrola z bodu do bodu: V tomto type CNC strojov budú stanovené počiatočné a koncové body každej dráhy.
paraxiálne ovládanie: v nich je možné ovládať rýchlosť pohybu figúrok.
interpolovať riadenie: vykonávajú obrábanie akýmkoľvek spôsobom rovnobežne so svojimi osami.

Hoci tieto nie sú typy cnc strojovTomu sa budeme podrobnejšie venovať v budúcich príspevkoch.

História

Prvé obrábanie, ktoré sa začalo robiť, bolo úplne manuálne, s použitím rôznych typov základných nástrojov, ktoré sa postupne zlepšovali. Od začiatkom XNUMX. storočia, priemysel urobil veľký skok smerom k strojom poháňaným motorom, aby ušetril manuálnu námahu, zvýšil produktivitu a efektivitu.

Tieto stroje ešte neboli výrazne posunuté pracovnej sily, čo bolo stále veľmi dôležité. To znamenalo, že výroba dielu trvala dlhšie, mala vyššie náklady a nižšie ziskové rozpätia a dosiahnutá kvalita a presnosť neboli homogénne vo všetkých vyrobených dieloch.

V 40. a 50. roky, V Spojených štátoch sa začínajú vyvíjať stroje s numerickým riadením. Vtedajší inžinier John T. Parsons upravil vtedajšiu frézku tak, aby ju bolo možné ovládať vstupom z diernych štítkov, predchodcu dnešnej pamäte a softvéru. Stroje tak získali informácie o presných pohyboch, ktoré museli vykonať na opracovanie dielca a nepotrebovali toľko ľudského zásahu na aktiváciu pák, volantov atď.

Tento Parsons stroj by sa stal jedným z predchodcov dnešných CNC strojov moderné. Stále to však bola veľmi primitívna fréza s elektronickým analógovým riadiacim systémom pomocou vákuových ventilov. Tieto systémy sa stali populárnymi a pokrokovými s dozrievaním digitálnej a polovodičovej elektroniky. Od elektrónok k tranzistorom, od tranzistorov k plošným spojom a potom k integrovaným obvodom, až kým sa mikrokontroléry (MCU) nestali dostatočne lacnými na to, aby boli široko používané.

Potom sa zrodili CNC stroje s inteligentnejšími a programovateľnými systémami, aby bolo možné meniť hodnoty obrábania podľa potreby. V 70. roky Prišli by CNC stroje, ktoré poznáme dnes, riadené počítačom. Vďaka tomuto ďalšiemu skvelému míľniku bolo možné ovládať celý proces intuitívnejšie zo softvéru, naprogramovať rôzne programy na ich použitie podľa potreby, rýchlo upravovať parametre atď.

V dnešnej dobe, s rozvojom cloudu a internetu vecí (Internet of Things) alebo internetu vecí, je možné pripojiť množstvo zariadení ku cloudu a že môžu inteligentnejšie interagovať s každým iné, ustupujúce a Priemysel 4.0, v ktorej budú môcť CNC stroje značne zlepšiť svoje schopnosti. Mohli by napríklad navzájom komunikovať vo výrobnom reťazci, takže ak niektorý stroj alebo stupeň zaznamená oneskorenie alebo problém, nasledujúce stroje sa môžu počas čakania vypnúť, aby sa ušetrila energia, alebo môžu určiť dopyt na úpravu úrovne výroby. atď.

Z čoho je vyrobený CNC stroj?

Pokiaľ ide o detaily časti alebo súčasti CNC stroja, možno uviesť tieto podstatné prvky:

Vstupné zariadenie

Známy ako vstupné zariadenie z CNC stroja do systému, ktorý sa používa na to, aby bolo možné načítať alebo upraviť dáta pre proces obrábania. Môže to byť napríklad ovládací panel, dotyková obrazovka atď. To znamená rozhranie, ktoré umožňuje operátorovi stroja aktivovať a ovládať stroj.

Riadiaca jednotka alebo ovládač

Je digitálny elektronický systém ktorý bude mať na starosti interpretáciu zadaných údajov a generovanie série riadiacich signálov na riadenie pohybu servomotorov na pohyb pracovnej hlavy cez osi a nástroj tak, aby robili presne to, čo program zadaný používateľom naznačuje.

náradie

La herramienta Je to jeden z najdôležitejších komponentov, pretože je to ten, ktorý skutočne vykonáva obrábanie, ten, ktorý je v kontakte s kusom, ktorý sa spracováva. Môže to byť viacnástrojová hlava, ktorá dokáže vykonávať niekoľko rôznych úloh, alebo aj jednotlivé pevné alebo vymeniteľné nástroje. Napríklad: vrták, fréza, fréza, zvárací hrot atď.

Okrem toho je dôležité poznamenať, že môžu existovať rôzne typy CNC strojov, pokiaľ ide o ich typ a počet náprav:

3 osi: sú najbežnejšie s osami X, Y a Z.
4 osi: ako niektoré smerovače alebo CNC smerovače, ktoré k predchádzajúcim trom pridávajú os A. To umožňuje, aby sa vreteno pohybovalo zľava doprava a spracovávalo tri povrchy súčasne, pričom je možné gravírovať naplocho alebo v 3D. Sú ideálne na vyrezávanie dreva, kovov, zložitých vzorov atď.
rotačná os- Má otočné vreteno pre nástroj, čo umožňuje spracovať štyri povrchy súčasne. Tieto typy strojov sa používajú na obrábanie valcových dielov, drevených sôch, zložitých kovových prvkov atď.

Upevňovací alebo nosný systém

Je miesto, kde je kus ukotvený, aby mohol proces obrábania vykonávať bez toho, aby sa pohyboval. V závislosti od systému môže byť rôznych typov, s kotvami alebo bez nich. Okrem toho niektoré potrebujú doplnky, ako sú systémy na zachytávanie prachu alebo rezanie vodným lúčom, čo by vyžadovalo vodnú nádrž alebo nádrž na zhromažďovanie a rozptyľovanie sily prúdu, keď prejde dielom.

Tieto systémy sa často nazývajú aj posteľ alebo stôl. Mnohé z nich sú zvyčajne vyrobené z materiálov, ako je hliník, keď je potrebné kusy pripevniť na stôl, na spracovanie valcov alebo zložitých tvarov. Namiesto toho bude vákuové lôžko alebo stôl vysávať diel bez jeho upnutia, čo umožňuje vyšší stupeň presnosti, menšie miešanie počas používania a väčší stupeň voľnosti.

Zariadenia so spätnou väzbou (servomotory)

Existujú iba tieto typy zariadení. spätná väzba na CNC strojoch ktoré používajú servomotory. V ostatných to nie je potrebné.

monitor

Okrem všetkých vyššie uvedených môže existovať aj a informačný alebo monitorovací systém samotného procesu obrábania. Môže to byť cez rovnaké rozhranie, z ktorého funguje, alebo nezávisle.

Ostatné diely

Okrem vyššie uvedeného je potrebné poznamenať dva podstatné prvky plus:

motory: sú zariadenia, ktoré pohybujú alebo aktivujú obrábací nástroj podľa údajov prijatých z riadiacej jednotky.
- Servo: toleruje vysoké otáčky, takže môžete rezať, vŕtať atď. Ideálne pre tichú, stabilnú prácu a zložité vzory.
- Stepper: Tieto krokové motory sú cenovo nižšie, ale používajú sa na základnejšie gravírovanie alebo pohyb. Ľahko sa ovládajú, sú spoľahlivé a vysoko presné, vďaka čomu sú vhodné tam, kde je potrebná maximálna presnosť.
vreteno: Tento prvok CNC stroja môže mať dva typy možného chladenia alebo chladiaceho systému:
- Vzduchom: Chladia sa jednoducho ventilátorom, ktorý ochladzuje vreteno, sú lacnejšie, ľahšie sa udržiavajú a používajú.
- Po vode: Na chladenie používajú vodu. Je drahšia, zložitejšia a náročnejšia na údržbu, no vo všeobecnosti vydrží dlhšie, je efektívnejšia a tichšia.

Hardwarelibre

CNC stroje: sprievodca numerickým riadením