CNC-maskiner: guide till numerisk styrning

cnc-maskiner

den CNC-maskiner har invaderat många industrisektorer och verkstäder av alla slag, och på sistone även i en av dess mest lovande varianter: 3D-skrivare. Tack vare det kan material bearbetas på flera sätt, med absolut precision, snabbt och med resultat som är svåra att uppnå med manuella procedurer. Detta är bara några av fördelarna med dessa system som vi kommer att beskriva här.

Vad är CNC

cnc

CNC (Computerized Numerical Control), eller Computer Numerical Control på engelska, Det är ett utbrett system inom teknik för att bearbeta material och delar med minimal mänsklig inblandning. CNC-tekniken härrör från numerisk styrning, ett automatiserat system för verktygsmaskiner som manövreras med hjälp av kommandon genom handrattar eller spakar. Dessa maskiner har dock utvecklats och tillåter nu sin kontroll genom programvara och en dator för att ytterligare automatisera processen och erbjuda bättre prestanda.

Driften av dessa CNC-system är ganska enkel att förstå. Den är baserad på bearbetning av en del genom användning av koordinater som kommer att specificera verktygets rörelse (skärning, borrning, fräsning, svetsning...). I likhet med driften av en 3D-skrivare, som också kan förstås som en CNC-maskin, är det bara istället för att bearbeta, vad den gör att lägga till lager av material för att bygga en del.

Och precis som 3D-skrivare kan du ha flera axlar, som X, Y och Z, att kunna utföra längsgående, vertikala respektive tvärgående förskjutningar. Genom några servomotorer y / o stegmotorer, kommer verktyget att flyttas till den exakta punkt som anges av datorprogramvaran, och bearbetningen kommer att utföras snabbt och med högsta precision.

Före uppfinningen av CNC, krävdes arbetskraft för att hantera verktygen manuellt, men de eventuella fel de kunde begå påverkade kvalitet, repeterbarhet, kostnader och minskad produktion. Tänk dig till exempel en anställd i en aluminiumbutik som vill borra karmar till ett fönster. Denna uppgift kräver att:

  1. Operatören plockar upp biten.
  2. Lägg den på arbetsbordet.
  3. Sätt rätt bit i borren.
  4. Och borra.

Detta att göra ett enstaka hål är inget problem, men tänk dig att hundratals eller tusentals av dem behöver göras för att upprätthålla en avsevärd produktion och på kortast möjliga tid, förutom att alla hål är likadana. I så fall räcker inte arbetsstyrkan till, och det är där cnc-maskiner medfört stora förbättringar för branschen. I det här fallet skulle stegen vara:

  1. Se till att maskinen matas med material (ibland kan de till och med ha automatisk matning).
  2. Börja det med den nödvändiga programmeringen (det kan vara nödvändigt endast en gång och ange antalet repetitioner).
  3. Och hon kommer att ansvara för att göra perforeringarna med precision och upprepa dem så många gånger som behövs, utan att operatören behöver ingripa.

Dessutom, kan arbeta snabbare än en operatör och blir inte trött, så alla är fördelar för branschen eller verkstaden.

Vad är CNC-maskiner och hur fungerar det?

CNC-maskin

en CNC-maskin är en slags bearbetningsmaskin som drivs av numerisk datorstyrning.. På så sätt uppnås processautomatisering genom att fastställa exakta koordinater för skärning, svetsning, fräsning, gjutning, slipning, placering av delar etc. av alla typer av material, från mjuka som polymerer, skum, MDF eller trä, t.o.m. hårdare som marmor, metall, stenar, etc.

På samma sätt tillåter CNC-maskiner ett sofistikerat system av feedback som ständigt övervakar och justerar hastigheten och positionen för de verktyg som används för bearbetning, utan behov av så frekvent manuellt underhåll. Även några mer avancerade har intelligenta system för att upptäcka problem, kontrollera kvaliteten på arbetet eller delen, etc., eller kopplas samman om det är en industri 4.0.

Det är viktigt att notera att vissa CNC-maskiner de fungerar annorlunda:

  • punkt till punkt kontroll: I denna typ av CNC-maskiner kommer start- och slutpunkterna för varje bana att fastställas.
  • paraxiell kontroll: i dem är det möjligt att styra bitarnas rörelsehastighet.
  • interpolera kontroll: de utför bearbetning på något sätt parallellt med sina axlar.

Även om dessa inte är typer av cnc-maskinerVi kommer att ta upp det mer i detalj i framtida inlägg.

historia

Den första bearbetningen som började göras var helt manuell, med olika typer av rudimentära verktyg som avancerades lite i taget. Från tidigt tjugonde århundradet, tog branschen ett stort steg mot drivkraftsdrivna maskiner för att spara manuell ansträngning, öka produktiviteten och effektiviteten.

Dessa maskiner hade ännu inte nämnvärt förskjutits arbetskraft, vilket fortfarande var väldigt viktigt. Detta innebar att tillverkningen av en del tog längre tid, hade högre kostnader och lägre vinstmarginaler, och att kvaliteten och precisionen som erhölls inte var homogen i alla tillverkade delar.

I 40 och 50 år, Numeriska styrmaskiner börjar utvecklas i USA. John T. Parsons, en ingenjör vid den tiden, skulle modifiera en fräsmaskin vid den tiden så att den kunde styras av indata från hålkort, föregångaren till dagens minne och mjukvara. På så sätt fick maskinerna information om de exakta rörelserna de var tvungna att göra för att bearbeta delen och behövde inte så mycket mänskligt ingripande för att aktivera spakar, rattar etc.

Den Parsons maskin skulle bli en av de föregångare till dagens CNC-maskiner modern. Men det var fortfarande en mycket rudimentär fräsmaskin med ett elektroniskt analogt styrsystem med vakuumventiler. Dessa system blev populära och avancerade med mognaden av digital och solid-state elektronik. Från vakuumrör till transistorer, från transistorer till tryckta kretsar och sedan till integrerade kretsar, tills mikrokontroller (MCU) blev tillräckligt billiga för att användas i stor utsträckning.

Sedan föddes CNC-maskinerna med mer intelligenta och programmerbara system, för att kunna variera bearbetningsvärdena efter önskemål. I 70 år CNC-maskinerna som vi känner till idag skulle komma, beordrade av en dator. Tack vare denna andra stora milstolpe var det möjligt att styra hela processen mer intuitivt från mjukvara, programmera olika program för att använda dem när så önskas, ändra parametrar snabbt, etc.

I våra dagar, med utvecklingen av molnet, och IoT (Internet of Things), eller Internet of things, är det möjligt att koppla en mängd enheter till molnet och att de kan interagera på ett mer intelligent sätt med varje annan, ger vika för en Industri 4.0, där CNC-maskiner kommer att kunna förbättra sina kapaciteter avsevärt. Till exempel skulle de kunna kommunicera med varandra i en tillverkningskedja så att om någon maskin eller steg drabbas av en fördröjning eller problem, kan efterföljande maskiner stängas av medan de väntar på att spara energi, eller så kan de bestämma efterfrågan för att justera sin produktionsnivå, osv.

Vad är en CNC-maskin gjord av?

cnc verktygshuvuden

När det gäller att detaljera delar eller komponenter i en CNC-maskin, kan följande väsentliga element citeras:

Inmatningsapparat

Det är känt som inmatningsapparat från en CNC-maskin till systemet som används för att kunna ladda eller modifiera data för bearbetningsprocessen. Det kan till exempel vara en kontrollpanel, en pekskärm osv. Det vill säga ett gränssnitt som låter maskinoperatören aktivera och styra maskinen.

Styrenhet eller styrenhet

Är digitalt elektroniskt system som kommer att ansvara för att tolka inmatade data och generera en serie styrsignaler för att styra servomotorernas rörelse för att flytta arbetshuvudet genom axlarna och verktyget så att de gör exakt vad det program som angetts av användaren indikerar.

verktyg

La verktyg Det är en av de viktigaste komponenterna, eftersom det är den som faktiskt utför bearbetningen, den som är i kontakt med det stycke som bearbetas. Det kan vara ett multiverktygshuvud, att kunna utföra flera olika uppgifter, eller även enskilda fasta eller utbytbara verktyg. Till exempel: borr, fräs, fräs, svetsspets, etc.

Dessutom är det viktigt att notera att det kan finnas olika typer av CNC-maskiner vad gäller deras typ och antal axlar:

  • 3 axel: är de vanligaste, med en X-, Y- och Z-axel.
  • 4 axlar: som vissa routrar eller CNC-routrar som lägger till en A-axel till de tre föregående. Detta gör att spindeln kan röra sig från vänster till höger för att bearbeta tre ytor samtidigt, att kunna gravera platt eller i 3D. De är idealiska för att snida trä, metaller, komplexa mönster, etc.
  • roterande axel– Den har en roterande spindel för verktyget, vilket gör att du kan bearbeta fyra ytor samtidigt. Dessa typer av maskiner används för bearbetning av cylindriska delar, trästatyer, komplexa metallelement etc.

Fäst- eller stödsystem

Är plats där stycket är förankrat för att utföra bearbetningsprocessen utan att den rör sig. Beroende på system kan det vara av olika typer, med eller utan ankare. Dessutom behöver vissa extrafunktioner, såsom dammuppsamlingssystem eller vattenstrålskärning, vilket skulle kräva en vattentank eller reservoar för att samla upp och avleda strålens kraft när den passerar genom delen.

Dessa system kallas ofta även säng eller bord. Många av dem är vanligtvis gjorda av material som aluminium, när bitarna ska fästas på bordet, för att bearbeta cylindrar eller komplexa former. Istället kommer vakuumbädden eller bordet att dammsuga delen utan att klämma fast den, vilket möjliggör en högre grad av precision, mindre omrörning under användning och en större grad av frihet.

Återkopplingsenheter (servomotorer)

Det finns bara dessa typer av enheter. feedback på CNC-maskiner som använder servomotorer. I de andra är det inte nödvändigt.

Övervaka

Utöver allt ovanstående kan det också finnas en informations- eller övervakningssystem av själva bearbetningsprocessen. Detta kan vara via samma gränssnitt som det drivs från eller oberoende.

Andra delar

Utöver ovanstående bör det noteras två väsentliga element plus:

  • Motorer: är enheterna som flyttar eller aktiverar bearbetningsverktyget enligt data som tas emot från styrenheten.
    • Servo: tål höga hastigheter, så du kan skära, borra, etc. Idealisk för tyst, stabilt arbete och för intrikata mönster.
    • Stepper: Dessa stegmotorer är billigare men används för mer grundläggande gravering eller rörelse. De är lätta att kontrollera, pålitliga och mycket exakta, vilket gör dem lämpliga där maximal precision behövs.
  • slända: Detta element i en CNC-maskin kan ha två typer av möjliga kyl- eller kylsystem:
    • Med flyg: De kyls helt enkelt av en fläkt som kyler spindeln och är billigare, enklare att underhålla och använda.
    • Vid vatten: De använder vatten för att kyla. Den är dyrare, mer komplex och svår att underhålla, men den håller i allmänhet längre, är effektivare och är tystare.

mer information


Innehållet i artikeln följer våra principer om redaktionell etik. Klicka på för att rapportera ett fel här.

Bli först att kommentera

Lämna din kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.

*

*

  1. Ansvarig för uppgifterna: Miguel Ángel Gatón
  2. Syftet med uppgifterna: Kontrollera skräppost, kommentarhantering.
  3. Legitimering: Ditt samtycke
  4. Kommunikation av uppgifterna: Uppgifterna kommer inte att kommuniceras till tredje part förutom enligt laglig skyldighet.
  5. Datalagring: databas värd för Occentus Networks (EU)
  6. Rättigheter: När som helst kan du begränsa, återställa och radera din information.

engelska provTesta katalanskaspanska frågesport