Paano gumagana ang isang CNC machine at mga aplikasyon

Ang lahat ng mga makina ng CNC ay nasa maraming mga pabrika at mga pagawaan ng lahat ng uri. Ang kanilang mga kahanga-hangang pakinabang ay ginawa silang halos mahahalagang makina para sa mga bahagi ng machining. Ngayong alam mo na kung ano ang mga ganitong uri ng makina, ang sumusunod ay alam kung paano gumagana ang isang CNC machine, kung paano ginagawa ang mga bahagi, ang programming language na ginagamit nila, pati na rin ang pinakakaraniwang mga application ng mga makinang ito.

Paano gumagana ang isang CNC machine: CNC o numerical control machining

Mula sa mga disenyo ng CAD (Computer-Aided Design o Computer Aided Design) o CAM (Computer-Aided Manufacturing o Computer Aided Manufacturing), ilang pagbabasa o mga code ng wika na kung saan ang CNC machine ay magagawang sundin ang mga ruta o paggalaw na minarkahan para sa machining ng bahagi sa isang naaangkop na pagkakasunud-sunod upang ang nais na resulta ay makuha. Iyon ay, upang sa dulo ng proseso, ang bahagi ay magkapareho sa isa sa disenyo ng computer.

Sa madaling salita, salamat sa mga code na ito magiging posible na ilipat ang ulo gamit ang tool sa trabaho sa pamamagitan ng mga palakol ng makina. Siyempre, ang tool ay maaaring magkakaiba mula sa isang makina patungo sa isa pa, ang ilan ay may isang multi-tool na ulo upang magbago sa pagitan ng ilan at nag-aalok ng higit na kakayahang umangkop ng trabaho. Halimbawa, maaaring mayroong mga tool sa pagputol, mga tool sa pagbabarena, mga tool sa paggiling o pagliko, mga tool sa welding, mga tool sa paghahanap, atbp.

Pagkontrol sa paggalaw

May mga CNC machine dalawa o higit pang mga programmable na address (axes). Sa pangkalahatan mayroong 3 (X, Y, Z), bagaman kung minsan ay maaari silang magkaroon ng higit pa gaya ng nakita natin sa nakaraang artikulo, bilang karagdagan sa pagpapahintulot sa mga pag-ikot (tinatawag na A, B, C ang mga rotary axes). Depende sa bilang ng mga palakol, maaari kang magsagawa ng higit pa o hindi gaanong kumplikadong machining. Ang mas maraming mga palakol, ang mas mataas na antas ng kalayaan sa paggalaw, kaya maaari itong gumawa ng mas kumplikadong mga ukit.

Sa kontrolin ang paggalaw Sa mga palakol na ito, dalawang uri ng mga sistema ang maaaring gamitin na maaaring gumana nang isa-isa o magkasama:

Mga ganap na halaga (code G90): sa kasong ito ang mga coordinate ng destinasyong punto ay tinutukoy sa pinanggalingan ng mga coordinate. Ang mga variable na X (pagsukat ng panghuling diameter) at Z (pagsukat sa isang direksyon na kahanay sa axis ng pag-ikot ng spindle) ay ginagamit.
Mga incremental na halaga (code G91): sa ibang kaso ang mga coordinate ng destinasyong punto ay tinutukoy sa kasalukuyang punto. Ginagamit ang mga variable na U (radial distance) at W (sinusukat sa direksyong parallel sa axis ng pag-ikot ng spindle).

Programmable accessories

Sa pamamagitan lamang ng isang motion control ang CNC machine ay hindi magagamit. Samakatuwid, ang mga makina dapat na nakaprograma sa ibang mga paraan. Ang uri ng CNC machine ay, sa katunayan, malapit na nauugnay sa uri ng programmable accessory na mayroon ito. Halimbawa, sa loob ng machining maaari kang magkaroon ng mga partikular na programmable function tulad ng:

awtomatikong pagbabago ng tool: sa ilang mga multi-tool machining center. Ang ulo ng tool ay maaaring i-program upang magamit ang kinakailangang tool sa bawat kaso nang hindi kinakailangang ilagay ito nang manu-mano sa spindle.
Bilis ng spindle at pag-activate: Ang bilis ng spindle sa revolutions per minute (RPM) ay maaari ding i-program, kabilang ang direksyon ng pag-ikot (clockwise o counterclockwise), pati na rin ang paghinto o pag-activate.
Nagpapalamig: Maraming machining machine na gumagana sa matitigas na materyales, tulad ng bato o metal, ay nangangailangan ng coolant upang hindi sila mag-overheat. Ang coolant ay maaari ding i-program upang i-on o i-off sa panahon ng duty cycle.

Programa ng CNC

Ang mga CNC machine ay maaaring i-program, tulad ng nakita, ngunit ginagawa nila ito sa pamamagitan ng iba`t ibang pamamaraan na dapat mong malaman kapag nagpapatakbo sa isa sa mga ito:

manwal: Paglalagay ng impormasyong gusto mo sa isang command prompt. Upang gawin ito, dapat mong malaman ang isang alphanumeric code na naka-standardize, tulad ng sa DIN 66024 at DIN 66025.
Awtomatiko: ito ang pinakakaraniwang kaso sa kasalukuyan, at ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang computer na konektado sa CNC machine. Magagawa ng isang tao na baguhin ang data sa pamamagitan ng software, nang hindi na kailangang malaman ang mga code, dahil ang program mismo ang mamamahala sa pagsasalin ng mga ito sa naiintindihan na mga tagubilin para sa CNC machine. Ginagawa ito sa pamamagitan ng isang wikang tinatawag na APT, na isasalin naman sa binary (zero at one) upang maunawaan ito ng microcontroller ng CNC machine at maisalin ito sa mga paggalaw.

Sa kasalukuyan, mayroon ding iba pang mga CNC machine mas advanced at mas madaling gamitin, tulad ng mga awtomatiko na maaaring mangailangan ng mas kaunting interbensyon ng tao.

Halimbawa ng programa ng CNC. Pinagmulan: Researchgate

Ang tinatawag na CNC program, na nakasulat sa a mababang antas na wika na tinatawag na G at M (standardize ng ISO 6983 doon EIA RS274) at binubuo ng:

G-code: pangkalahatang mga tagubilin sa paggalaw. Halimbawa, ang G ay maaaring sumulong, gumalaw nang radially, mag-pause, umikot, at iba pa.
M-Codes: na hindi tumutugma sa mga galaw o sari-sari. Ang mga halimbawa ng M ay maaaring simulan o ihinto ang spindle, pagpapalit ng tool, paglalagay ng coolant, atbp.
N: ang programa ay nahahati sa mga yugto o mga bloke ng mga tagubilin na pamumunuan ng letrang N. Ang bawat bloke ay binibilang, dahil ang mga aksyon sa machining ay isinasagawa nang sunud-sunod. Igagalang ng makina ang pagnunumero.
Mga variable o address: Naglalaman din ang code ng mga ganitong uri ng value, tulad ng F para sa feedrate, S para sa spindle speed, T para sa pagpili ng tool, I, J, at K para sa paghahanap sa gitna ng isang arc, X, Y, at Z para sa paggalaw ng mga palakol, atbp.

Lahat ay depende sa uri ng makina. Halimbawa, ang isang CNC machine para sa sheet metal bending ay hindi katulad ng isa para sa pagputol. Ang una ay walang suliran at hindi nangangailangan ng coolant.

Halimbawang talahanayan ng G at M code

Kung titingnan mo ang talahanayan sa itaas, magagawa namin gumamit ng halimbawa block upang ipaliwanag kung ano ang mangyayari. Halimbawa, isipin na mayroon kang sumusunod na code o CNC program:

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

Ang maliit na snippet ng CNC code na ito ay magsasabi sa CNC machine, kapag naisalin na ito sa binary, na gawin ang mga sumusunod na aksyon:

N3 ay nagpapahiwatig na ito ang ikatlong bloke na isasagawa. Samakatuwid, magkakaroon ng dalawang nakaraang mga bloke.
G01: magsagawa ng linear na paggalaw.
X12.500: lilipat ng 12.5 mm kasama ang X axis.
Z32.000: lilipat ito ng 32 mm sa kahabaan ng Z axis. Sa kasong ito, walang paggalaw sa Y.
F800: Ang isang feed ay ginawa sa bilis na 800 mm/min.

APT wika

Bukod dito, ang angkop na wika ito ay isang programming language na gagamitin bilang intermediate code sa pagitan ng nauna at ng machine code (binary code) na mauunawaan ng MCU. Ito ay binuo sa laboratoryo ng MIT, ni Douglas T. Ross. Noon, noong 1956, ito ay ginagamit upang kontrolin ang mga servomechanism, ngunit ang paggamit nito ay lumaganap na ngayon at ito ay naging isang internasyonal na pamantayan para sa numerical na kontrol.

Isinaalang-alang ito isang hinalinhan ng CAM, at katulad ng ibang mga wika gaya ng FORTRAN. Ang code na ito ay babaguhin ng software ng computer sa isang serye ng mga binary na tagubilin na ilo-load sa memorya ng microcontroller ng CNC machine upang maisakatuparan nito ang mga ito, na bumubuo ng mga electrical control signal upang ilipat ang mga motor at tool.

Maaari itong wikang APT kontrolin ang maraming mga parameter ng CNC machine:

Bilis ng spindle (RPM)
Spindle On o Off
Pag-ikot
nakatakdang paghinto
Nagpapalamig
Mga paggalaw sa lahat ng posibleng direksyon (XYZ at ABC)
Oras
ulitin ang mga cycle
mga trajectory
At iba pa

Siyempre, ang mga nagpapatakbo ng mga CNC machine ay hindi kailangang malaman ang wikang APT na ito, dahil ang kasalukuyang software ay medyo intuitive at nagbibigay-daan sa madaling kontrol, malinaw na isinasalin ang APT sa gumagamit upang lumikha ng bahagi na idinisenyo sa ang CAD/CAM file. Gayunpaman, hindi kailanman masakit na malaman na ito ay umiiral at kung ano ito.

Sa panahon ngayon, mayroon na ang mga makabagong CNC machine mga graphic interface na may mga touch screen at pinagsamang computer na lubos na nagpapadali sa paggamit nito. Ang mga ito ay sobrang intuitive, at hindi nangangailangan ng maraming pag-aaral. Sa pamamagitan ng isang pen drive o USB memory, papayagan ka nilang i-load ang disenyo ng piraso, upang maaari itong idisenyo sa isa pang independiyenteng computer.

Controller ng CNC

El cnc-controller Ito ang mamamahala sa pagbibigay-kahulugan sa programa ng CNC, ang mga utos nito sa sunud-sunod na pagkakasunud-sunod, at isasagawa nito ang mga kinakailangang paggalaw at pag-andar, bukod sa iba pang mga bagay.

CAM / CAD na programa

Un CAD o CAM software Gagamitin ito upang lumikha ng disenyo o modelo ng kung ano ang inilaan upang gawin. Ang kasalukuyang software ay nagbibigay-daan na upang awtomatikong pumunta mula sa ganitong uri ng mga format sa isang CNC program.

Sistema ng DNC

Ukol sa DNC (Direct Numerical Control), ay isang terminong tumutukoy sa isang computer na konektado ng isang network sa isa o higit pang mga CNC machine. Sa ganitong paraan, ang CNC program ay maaaring ilipat sa mga makina, alinman sa pamamagitan ng Ehternet, o sa pamamagitan ng higit pang mga klasiko at pasimulang mga port tulad ng RS-232C serial port, na ginagamit pa rin sa maraming pang-industriya na makina.

Mga aplikasyon ng CNC machine

mga cnc machine mayroon silang higit pang mga application kaysa sa iyong inaakala. Karamihan sa industriya at mga workshop, mula sa pinakamaliit hanggang sa pinakamalaki, ay nakasalalay sa isa o higit pa sa mga pangkat na ito. Magagamit pa nga ang mga ito sa bahay para sa ilang partikular na trabaho sa DIY para sa mga gumagawa.

Paglilibang (DIY at mga gumagawa)

Maraming gumagawa maliliit na CNC machine ng iba't ibang uri sa bahay para gumawa ng ilang DIY projects. Maaari rin itong gamitin ng mga indibidwal upang magsagawa ng ilang partikular na gawain mula sa bahay:

Gumawa ng mga piraso ng alahas.
Pagmachining ng mga materyales upang lumikha ng mga bahagi o bahagi.
Gumawa ng mga piyesa upang ayusin ang mga sasakyan o iba pang uri ng kagamitan kapag hindi na ibinebenta ang mga ekstrang bahagi.
Gumawa ng mga masining na gawa o ukit.

Mga workshop at industriya ng pagmamanupaktura

Syempre, sa propesyonal na sektor, kapwa sa mga pagawaan at pabrika, karaniwan ding makita ang mga CNC machine, kapwa para sa mga karpintero, repair shop, paggawa ng mga piyesa, industriya ng tela, aeronautical sector, dekorasyon, paggawa ng cabinet, atbp. Halimbawa:

Sheet metal laser cutting.
Hinang ng plasma.
Pick & Place, o ilagay ang mga bahagi o bahagi sa mismong lugar ng pagpupulong.
Pagbaluktot ng mga bar, tubo, plato...
Pagbabarena.
Pag-ikot o paggiling ng kahoy.
Paggawa ng mga pasadyang bahagi.
Pagmomodelo o paggawa ng additive.
Paglikha ng mga implant o prostheses para sa medikal na paggamit.
Pag-ukit.
At iba pa

industriya ng elektroniko

Ang espesyal na pagbanggit ay nararapat sa mga makinang CNC na ginamit din sa isang sektor na kasing kumpetisyon at advanced na gaya ng sa industriya ng electronics at semiconductor. Ang mga makinang ito ay maaaring magsagawa ng malaking bilang ng mga gawain, tulad ng:

Semiconductor wafer cutting.
Paggawa ng mga heat sink mula sa mga bloke ng tanso o aluminyo.
Paglikha ng mga casing/istruktura para sa mga computer, telebisyon, mobiles, atbp.
Pick & Place para sa paglalagay ng surface mount component sa isang PCB board sa lugar para sa kasunod na paghihinang.
Hinang.
Laser engraving ng mga brand at logo.
Upang hubugin ang mga lente.
At iba pa

Hardwarelibre