CNC stroji: vodnik za numerično krmiljenje

The CNC stroji so vdrli v številne industrijske sektorje in delavnice vseh vrst, v zadnjem času pa tudi v eni svojih najbolj obetavnih različic: 3D tiskalniki. Zahvaljujoč temu je mogoče materiale obdelati na več načinov, z absolutno natančnostjo, hitro in z rezultati, ki jih je težko doseči z ročnimi postopki. To so le nekatere od prednosti teh sistemov, ki jih bomo tukaj opisali.

Kaj je CNC

CNC (računalniško numerično krmiljenje) ali računalniško numerično krmiljenje v angleščini, To je zelo razširjen sistem v inženirstvu za obdelavo materialov in delov z minimalnim človekovim posredovanjem. CNC tehnika izhaja iz numeričnega krmiljenja, avtomatiziranega sistema za strojna orodja, ki se upravljajo s pomočjo ukazov preko ročnih koles ali vzvodov. Vendar so se ti stroji razvili in zdaj omogočajo njihov nadzor prek programske opreme in računalnika, da bi dodatno avtomatizirali proces in ponudili boljše delovanje.

Delovanje teh CNC sistemov je dokaj enostavno razumeti. Temelji na obdelavi dela z uporabo koordinate, ki bodo določale gibanje orodja (rezanje, vrtanje, rezkanje, varjenje...). Podobno kot pri delovanju 3D tiskalnika, ki bi ga lahko razumeli tudi kot CNC stroj, le da namesto strojne obdelave doda plasti materiala za izdelavo dela.

In tako kot 3D-tiskalniki imate lahko tudi več osi, npr X, Y in Z, ki lahko izvaja vzdolžne, navpične in prečne premike. Skozi nekatere servo motorji in / ali koračni motorji, bo orodje premaknjeno na točno točko, ki jo nakazuje računalniška programska oprema, in obdelava bo izvedena hitro in z največjo natančnostjo.

Pred izumom CNC, je bilo potrebno delo za ročno ravnanje z orodji, vendar so možne napake, ki bi jih lahko storili, vplivale na kakovost, ponovljivost, stroške in zmanjšano proizvodnjo. Predstavljajte si na primer zaposlenega v trgovini z aluminijem, ki želi izvrtati okvirje za okna. Ta naloga zahteva, da:

Operater pobere kos.
Postavite ga na delovno mizo.
V sveder vstavite ustrezen nastavek.
In vrtajte.

To narediti eno samo luknjo ni problem, ampak predstavljajte si, da jih je treba narediti na stotine ali tisoče, da se ohrani precejšnja proizvodnja in v najkrajšem možnem času, poleg tega pa so vse luknje enake. V tem primeru delovna sila ni ustrezna in to je kje cnc stroji prinesel velike izboljšave v industrijo. V tem primeru bi bili koraki naslednji:

Prepričajte se, da je stroj napajan z materialom (včasih imajo lahko celo samodejno dovajanje).
Začnite ga s potrebnim programiranjem (morda bo potrebno samo enkrat in navedite število ponovitev).
Zadolžena bo za natančno izdelavo perforacij in njihovo ponovitev, kolikor je potrebno, brez posredovanja operaterja.

Poleg tega, lahko dela hitreje kot operater in se ne utrudi, zato so vse prednosti za industrijo ali delavnico.

Kaj so CNC stroji in kako delujejo?

A CNC stroj je neke vrste računalniški obdelovalni stroj z numerično krmiljenjem.. Na ta način dosežemo avtomatizacijo procesa z vzpostavitvijo natančnih koordinat za rezanje, varjenje, rezkanje, oblikovanje, brušenje, polaganje delov itd., vseh vrst materialov, od mehkih, kot so polimeri, pena, MDF, les, celo trše, kot so marmor, kovina, kamni itd.

Prav tako CNC stroji omogočajo sofisticiran sistem povratne informacije, ki nenehno spremljajo in prilagajajo hitrost in položaj orodij, ki se uporabljajo za obdelavo, brez potrebe po tako pogostem ročnem vzdrževanju. Tudi nekateri naprednejši imajo inteligentne sisteme za odkrivanje težav, nadzor kakovosti dela ali dela itd., ali pa so medsebojno povezani, če gre za industrijo 4.0.

Pomembno je omeniti, da nekateri CNC stroji delujejo drugače:

nadzor od točke do točke: Pri tej vrsti CNC strojev se določijo začetna in končna točka vsake poti.
paraksialni nadzor: v njih je mogoče nadzorovati hitrost premikanja kosov.
interpolirati nadzor: izvajajo strojno obdelavo na kakršen koli način vzporedno s svojimi osmi.

Čeprav to niso vrste cnc strojevTo bomo podrobneje obravnavali v prihodnjih objavah.

zgodovina

Prva obdelava, ki se je začela izvajati, je bila popolnoma ročna, z uporabo različnih vrst osnovnih orodij, ki so se postopoma izpopolnjevala. Od začetek XNUMX. stoletja, je industrija naredila velik preskok v smeri motornih strojev, da bi prihranili ročni napor, povečali produktivnost in učinkovitost.

Ti stroji se še niso bistveno premaknili delovna sila, kar je bilo še vedno zelo pomembno. To je pomenilo, da je izdelava dela trajala dlje, imela je višje stroške in nižje stopnje dobička, dobljena kakovost in natančnost pa nista bili homogeni pri vseh izdelanih delih.

V 40. in 50. leta, V ZDA se začnejo razvijati stroji za numerično krmiljenje. John T. Parsons, takratni inženir, je takrat modificiral rezkalni stroj, da bi ga lahko krmilili z vnosom iz luknjanih kartic, predhodnika današnjega pomnilnika in programske opreme. Na ta način so stroji pridobili informacije o natančnih premikih, ki jih morajo narediti za obdelavo dela in niso potrebovali toliko človeškega posredovanja za aktiviranje ročic, volanov itd.

Ta Parsonsov stroj bi postal eden izmed predhodniki današnjih CNC strojev moderno. Toda to je bil še vedno zelo rudimentaren rezkalni stroj z elektronskim analognim krmilnim sistemom z uporabo vakuumskih ventilov. Ti sistemi so postali bolj priljubljeni in napredni z dozorevanjem polprevodniške in digitalne elektronike. Od vakuumskih cevi do tranzistorjev, od tranzistorjev do tiskanih vezij in nato do integriranih vezij, dokler mikrokrmilniki (MCU) niso postali dovolj poceni za široko uporabo.

Nato so se rodili CNC stroji z bolj inteligentnimi in programabilnimi sistemi, da bi lahko spreminjali vrednosti obdelave po želji. V Devetdeseta leta Prišli bi CNC stroji, ki jih poznamo danes, ki jih bo vodil računalnik. Zahvaljujoč temu drugemu velikemu mejniku je bilo mogoče celoten proces nadzirati bolj intuitivno iz programske opreme, programirati različne programe, da jih uporabljajo po želji, hitro spreminjati parametre itd.

V naših dneh je z razvojem oblaka in IoT (Internet of Things) ali interneta stvari mogoče v oblak povezati množico naprav in da lahko z vsakim na bolj inteligenten način komunicirajo. drugo, umik a Industrija 4.0, v katerem bodo CNC stroji lahko precej izboljšali svoje zmogljivosti. Na primer, lahko komunicirajo med seboj v proizvodni verigi, tako da se lahko, če kateri koli stroj ali stopnja doleti zamudo ali težavo, izklopijo naslednje stroje, medtem ko čakajo, da prihranijo energijo, ali pa lahko določijo povpraševanje, da prilagodijo svojo raven proizvodnje, itd.

Iz česa je izdelan CNC stroj?

Ko gre za detajliranje deli ali komponente CNC stroja, lahko navedemo naslednje bistvene elemente:

Vhodna naprava

Znano je kot vhodna naprava od CNC stroja do sistema, ki se uporablja za nalaganje ali spreminjanje podatkov za obdelovalni proces. Na primer, lahko je nadzorna plošča, zaslon na dotik itd. To je vmesnik, ki omogoča upravljavcu stroja, da aktivira in nadzoruje stroj.

Krmilna enota ali krmilnik

To je digitalni elektronski sistem ki bo zadolžen za interpretacijo vnesenih podatkov in generiranje niza kontrolnih signalov za nadzor gibanja servomotorjev za premikanje delovne glave skozi osi in orodje tako, da delajo točno to, kar nakazuje program, ki ga vnese uporabnik.

Orodje

La herramienta Je ena najpomembnejših komponent, saj je tista, ki dejansko izvaja obdelavo, tista, ki je v stiku s kosom, ki se obdeluje. Lahko je glava z več orodji, ki lahko opravlja več različnih nalog, ali pa tudi posamezna fiksna ali zamenljiva orodja. Na primer: sveder, rezalnik, rezkalnik, varilna konica itd.

Poleg tega je pomembno omeniti, da lahko obstajajo različne vrste CNC strojev glede na njihovo vrsta in število osi:

3 osi: so najpogostejši z osjo X, Y in Z.
4 osi: kot nekateri usmerjevalniki ali CNC usmerjevalniki, ki prejšnjim trem dodajo os A. To omogoča, da se vreteno premika od leve proti desni za obdelavo treh površin hkrati, pri čemer lahko gravira ravno ali v 3D. Idealne so za rezbarjenje lesa, kovine, zapletenih vzorcev itd.
rotacijsko os- Ima vrtljivo vreteno za orodje, ki omogoča obdelavo štirih površin hkrati. Te vrste strojev se uporabljajo za obdelavo cilindričnih delov, lesenih kipov, kompleksnih kovinskih elementov itd.

Pritrdilni ali podporni sistem

To je mesto, kjer je kos zasidran za izvedbo postopka obdelave brez premikanja. Glede na sistem je lahko različnih vrst, s sidri ali brez njih. Poleg tega nekateri potrebujejo dodatke, kot so sistemi za zbiranje prahu ali rezanje z vodnim curkom, kar bi zahtevalo rezervoar za vodo ali rezervoar za zbiranje in razpršitev sile curka, ko ta preide skozi del.

Ti sistemi se pogosto imenujejo tudi postelja ali miza. Mnogi od njih so običajno izdelani iz materialov, kot je aluminij, ko je treba kose pritrditi na mizo, za obdelavo valjev ali zapletenih oblik. Namesto tega bo vakuumska postelja ali miza sesala del brez vpenjanja, kar omogoča višjo stopnjo natančnosti, manj vznemirjenja med uporabo in večjo stopnjo svobode.

Naprave za povratne informacije (servomotorji)

Obstajajo samo te vrste naprav. povratne informacije o CNC strojih ki uporabljajo servo motorje. V ostalih ni potrebno.

monitor

Poleg vsega naštetega lahko obstaja tudi a informacijski ali nadzorni sistem samega postopka obdelave. To je lahko prek istega vmesnika, iz katerega deluje, ali neodvisno.

Drugi deli

Poleg zgoraj navedenega je treba opozoriti dva bistvena elementa več:

Motorji: so naprave, ki premikajo ali aktivirajo obdelovalno orodje glede na podatke, prejete od krmilne enote.
- Servo: prenaša visoke hitrosti, zato lahko režete, vrtate itd. Idealno za tiho, stabilno delo in za zapletene vzorce.
- Stepper: Ti koračni motorji imajo nižjo ceno, vendar se uporabljajo za bolj osnovno graviranje ali premikanje. So enostavni za nadzor, zanesljivi in zelo natančni, zaradi česar so primerni tam, kjer je potrebna največja natančnost.
vreteno: Ta element CNC stroja ima lahko dve vrsti možnega hladilnega ali hladilnega sistema:
- Po zraku: Hlajeni so preprosto z ventilatorjem, ki hladi vreteno, in so cenejši, enostavnejši za vzdrževanje in uporabo.
- Po vodi: Za hlajenje uporabljajo vodo. Je dražja, zapletena in težja za vzdrževanje, vendar na splošno traja dlje, je učinkovitejša in tišja.

Hardwarelibre