数控机床的工作原理和应用

无处不在的 CNC 机床遍布各种工厂和车间。 它们的奇妙优势使它们几乎成为加工零件的必备机器。 既然你知道这些类型的机器是什么，以下是 了解数控机床的工作原理，零件的加工方式，它们使用的编程语言，以及这些机器最常见的应用。

CNC机器的工作原理：CNC或数控加工

从 CAD（计算机辅助设计或计算机辅助设计）或 CAM（计算机辅助制造或计算机辅助制造）设计，一些 阅读或语言代码 CNC 机床将能够以适当的顺序遵循为零件加工而标记的路线或运动，从而获得所需的结果。 也就是说，在流程结束时，该部分与计算机设计的部分相同。

换句话说，多亏了这些代码，才有可能 用工作工具移动头部 通过机器的轴。 当然，工具可以从一台机器到另一台机器不同，有些甚至有一个多工具头在几个之间切换，并提供更大的工作灵活性。 例如，可能有切削工具、钻孔工具、铣削或车削工具、焊接工具、定位工具等。

运动控制

数控机床有 两个或多个可编程地址（轴）. 通常有 3 个（X、Y、Z），尽管有时它们可​​以有更多，就像我们在上一篇文章中看到的那样，除了允许旋转（旋转轴称为 A、B、C）。 根据轴的数量，您可以执行或多或少复杂的加工。 轴越多，运动的自由度就越大，因此它可以制作更复杂的雕刻。

至 控制运动 在这些轴中，可以使用两种类型的系统，它们可以单独或一起工作：

• 绝对值（代码G90）：在这种情况下，目标点的坐标是指坐标的原点。 使用变量 X（最终直径的测量值）和 Z（在平行于主轴旋转轴的方向上的测量值）。
• 增量值（代码G91）：在其他情况下，目标点的坐标参考当前点。 使用变量 U（径向距离）和 W（在平行于主轴旋转轴的方向上测量）。

可编程配件

仅通过运动控制无法使用 CNC 机床。 因此，机器 必须以其他方式编程. 实际上，CNC 机床的类型与其所拥有的可编程附件的类型密切相关。 例如，在加工中，您可以拥有特定的可编程功能，例如：

• 自动换刀：在一些多刀具加工中心上。 可以对刀头进行编程以在每种情况下使用必要的刀具，而无需手动将其放入主轴中。
• 主轴转速和激活：主轴转速（RPM）也可以编程，包括旋转方向（顺时针或逆时针），以及停止或激活。
• 冰箱： 许多加工坚硬材料（如石头或金属）的加工机器需要冷却剂，以免它们过热。 冷却剂也可以编程为在工作循环期间打开或关闭。

数控程序

正如已经看到的，CNC 机器可以编程，但它们是通过 不同的方法 使用其中之一操作时您应该知道：

• 用户手册：在命令提示符处输入您想要的信息。 为此，您必须知道标准化的字母数字代码，例如 DIN 66024 和 DIN 66025 的代码。
• 自动：这是当今最常见的情况，它是通过连接到CNC机器的计算机来执行的。 一个人将能够通过软件修改数据，而无需知道代码，因为程序本身将负责将它们翻译成 CNC 机器可以理解的指令。 这是通过一种称为 APT 的语言完成的，该语言又将被翻译成二进制（零和一），以便 CNC 机器的微控制器可以理解它并将其翻译成运动。

目前，还有一些其他的数控机床 更先进，更易于使用，例如可能需要更少人工干预的自动设备。

所谓的CNC程序，就是写在一个 称为 G 和 M 的低级语言 （由标准化 ISO 6983和 EIA RS274) 并由以下部分组成：

• G 代码: 通用运动指令。 例如，G 可以向前移动、径向移动、暂停、循环等等。
• M-代码: 不对应动作或杂项。 M 的示例可以是启动或停止主轴、更换刀具、应用冷却液等。
• N：程序被划分为以字母 N 开头的指令的阶段或块。每个块都有编号，因为加工动作是按顺序执行的。 机器将尊重编号。
• 变量或地址：代码还包含这些类型的值，例如 F 为进给率，S 为主轴速度，T 为刀具选择，I、J 和 K 用于定位圆弧中心，X、Y 和 Z 用于移动轴等

所有 将取决于机器的类型. 例如，用于钣金折弯的数控机床与用于切割的数控机床不同。 第一个没有主轴，不需要冷却液。

如果你看上面的表格，我们可以 举个例子 块来解释发生了什么。 例如，假设您有以下代码或 CNC 程序：

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

这个小片段的 CNC 代码将告诉 CNC 机器，一旦它被翻译成二进制， 以下行动:

• N3 表示这是要执行的第三个块。 因此，将有两个先前的块。
• G01: 进行直线运动。
• X12.500：将沿 X 轴移动 12.5 毫米。
• Z32.000：它将沿 Z 轴移动 32 mm。在这种情况下，Y 轴不会移动。
• F800: 以 800 mm/min 的速度进给。

APT语言

此外， 恰当的语言 它是一种编程语言，将用作前一种语言和 MCU 可理解的机器代码（二进制代码）之间的中间代码。 它是由 Douglas T. Ross 在麻省理工学院实验室开发的。 当时，1956 年，它被用于控制伺服机构，但现在它的使用已经普及，并已成为数控的国际标准。

被认为是 CAM的前身, 和 FORTRAN 等其他语言类似。 该代码将由计算机软件转换为一系列二进制指令，这些指令将加载到 CNC 机床微控制器的内存中，以便执行它们，产生电气控制信号以移动电机和工具。

这种 APT 语言可以 控制许多参数 数控机床：

• 主轴转速 (RPM)
• 主轴开或关
• 旋转角度
• 预定停止
• 制冷剂
• 所有可能方向的运动（XYZ 和 ABC）
• 定时
• 重复循环
• 轨迹
• 等等

当然，操作 CNC 机床的人不需要了解这种 APT 语言，因为当前的软件非常直观且易于控制，将 APT 透明地翻译给用户以创建已设计的零件 CAD/CAM 文件. 然而，知道它的存在和它是什么永远不会有什么坏处。

如今，现代数控机床已经具备 图形界面 带有触摸屏和集成计算机，极大地方便了它的使用。 它们非常直观，不需要太多学习。 通过笔式驱动器或 USB 存储器，它们将允许您加载作品的设计，因此可以在另一台独立的计算机上进行设计。

数控控制器

El 数控控制器 它将负责解释 CNC 程序、按顺序执行的命令，并将执行必要的运动和功能等。

CAM / CAD程序

Un CAD 或 CAM 软件 它将用于创建要制造的设计或模型。 当前的软件已经允许从这种类型的格式自动转到 CNC 程序。

数控系统

至于 DNC（直接数控）, 是指通过网络连接到一台或多台 CNC 机床的计算机的术语。 通过这种方式，CNC 程序可以通过以太网传输到机器上，或者通过 RS-232C 串行端口等更经典和基本的端口，这些端口仍在许多工业机器中使用。

数控机床应用

数控机床 他们有比你想象的更多的应用程序. 许多行业和车间，从最小的到最大的，都依赖于这些团队中的一个或多个。 它们甚至可以在家中用于制造商的某些 DIY 工作。

休闲（DIY和创客）

很多厂商都有 家用各种类型的小型数控机床 做一些DIY项目。 个人也可以使用它在家中执行某些任务：

• 制作珠宝首饰。
• 加工材料以制造零件或组件。
• 当备件不再销售时，制造零件来修理车辆或其他类型的设备。
• 制作艺术作品或版画。

车间和制造业

当然， 在专业领域，无论是在车间还是在工厂，数控机床也很常见，适用于木匠、修理厂、零件制造、纺织工业、航空部门、装饰、橱柜制造等。 例如：

• 钣金激光切割。
• 等离子焊接。
• 拾取和放置，或将零件或组件放置在其组装位置。
• 棒材、管材、板材的弯曲…
• 钻孔。
• 车削或铣削木材。
• 定制零件的制造。
• 建模或增材制造。
• 制造用于医疗用途的植入物或假肢。
• 版画。
• 等等

电子行业

特别值得一提的是数控机床，它们也被用于与 电子和半导体行业. 这些机器可以执行大量任务，例如：

• 半导体晶圆切割。
• 用铜或铝块制造散热器。
• 为计算机、电视、手机等创建外壳/结构。
• Pick & Place 用于将表面贴装元件放置在 PCB 板上，以便后续焊接。
• 焊接。
• 激光雕刻品牌和标志。
• 塑造镜片。
• 等等

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