Hur CNC-maskiner fungerar och fungerar

Den nuvarande utvecklingsnivån för tekniska framsteg, i kombination med hög konsumtion och motsvarande efterfrågan, sätter nya och nya standarder för olika industrier när det gäller kvantitet och kvalitet på deras produkter. De volymer som krävs idag kan inte längre tillhandahållas utan att tillgripa fullständig automatisering.

Som ett resultat har en av de stora innovationerna under det senaste decenniet varit den utbredda användningen av metallskärningsmaskiner med CNC — numeriskt styrda metallskärmaskiner.

Uppgiften att öka effektiviteten i maskinbyggandet kan lösas på grundval av fullständig mekanisering och automatisering av produktionsprocesser, förbättra strukturen i parken av metallbearbetningsutrustning, genom att introducera programmerade maskiner, industrirobotar, automatiska linjer och komplex, d.v.s. möjlighet att snabbt byta utrustning vid byte till olika typer av produkter.

Industrirobot (automatisk manipulator med programmerad styrning) är en automatisk maskin (stationär eller mobil) bestående av en exekutiva anordning i form av en manipulator med flera grader av rörlighet och en omprogrammerbar anordning för programstyrning för att utföra motor- och styrfunktioner i produktionsprocessen.

Mer om robotar:

Klassificering av industrirobotar

Typer av industrirobotar i modern produktion

Automatiseringen av hanteringen av ett objekt består i att underordna rörelsen av detta objekt till vissa krav, vilket garanterar bästa prestanda av dess syfte. Denna organisation av objektets rörelse utförs med hjälp av automatiska styranordningar - styrmaskiner som inkluderar programkontrollsystem.

Programmerad kontroll består i det faktum att de nödvändiga rörelsesätten för varje kontrollerat objekt beräknas i förväg och registreras i motsvarande informationslagringsenheter - minnesorgan. Kontrollprocessen reduceras till att reproducera objektets rörelser som registrerats av detta program.

Programkontroll — Styrning av system som ger en snabb övergång till vilket arbetsprogram som helst genom att mata in det eller skriva det med en villkorlig kod på programbäraren, med vilken den matas in i styrenheten.

Numerisk styrning av maskinen — styrning av bearbetningen av maskindelen enligt styrprogrammet (NC), i vilket data specificeras i digital form.

Digitala styrsystem (CNC) är byggda på grundval av hårdvara och mjukvara, fokuserade på användningen av mikroprocessorer och moderna mikrodatorer med kringutrustning, på användningen av höghastighetsautomatiserad elektrisk drivning som ger reproduktion av mjukvarurörelser, samt datordesign, förberedelse och felsökning av system och tillämpningsprogram.

Extern vy av WinPCNC-modellen av CNC-enheten

Så, CNC (numerisk kontroll) är faktiskt ett datoriserat system för att styra mekanismerna i en verktygsmaskin, med hjälp av vissa maskinkommandon för att utföra vissa uppgifter. Denna teknik har gjort det möjligt för många företag att dramatiskt öka sin produktionskapacitet och samtidigt minska kostnaderna för sina produkter.

Programmering av CNC-maskinens ordning och funktion utförs med hjälp av uppsättningar av specialfunktioner och algoritmer som är förståeliga för det digitala styrsystemet. Kvantiteten och kvaliteten på kommandon som ges till styrsystemet, såväl som programmeringsegenskaperna för varje maskin, beror både på operatörens professionalism och kapaciteten hos en viss maskin, som initialt kan begränsas av dess design.

Många routrar tillåter till exempel programmering av arbetsredskapets rörelse, men tillåter samtidigt inte rörelse av arbetsbordet alls. Andra maskiner möjliggör mer programmerbara åtgärder, så att operatören har mer kontrollrum. Ibland är allt som krävs av operatören att byta arbetsstycken i tid och övervaka slitaget på arbetsverktyget, så kommer programmet att hantera resten.

Enheten för CNC-maskiner

Designen av CNC-maskinen innehåller flera block, som var och en, som en del av helheten, har sitt eget funktionella syfte. Det kan finnas ytterligare enheter som introducerar individuella egenskaper i enhetssystemet. Anta att en CNC-svarv har följande grundläggande komponenter: bas, bädd, nackstöd, stjärtvätska, skärhuvud, drev, gängsensor, kontrollpanel.

Underredet är en gjuten rektangulär del som sängen är monterad på och som ger maskinen styrka och motståndskraft mot vibrationer. Sängen är huvuddelen av svarven, som förenar alla dess komponenter och mekanismer. Den består av ett par väggar som är stelt förbundna med tvärgående element.

Det finns guider på sängen, dessutom sitter växellådan och bakdelen fast här. Svansen och stödet med förklädet kan röra sig längs styrningarna, beroende på typ av arbetsredskap. Det finns ett lager i spindelhuvudet, tack vare denna design är arbetsstycket fixerat och roterat.

Det automatiska skärhuvudet innebär en sekventiell installation av skärverktygen i arbetsläge. Drivväxlar av huvudrörelsen, tvärgående och längsgående transmission.

Elmotorerna överför rotorns rotation, som tack vare de sfäriska skruvarna omvandlas till en linjär rörelse av blocken. Svansen håller mitten av arbetsstycket som ska bearbetas. Kransensorn sitter på brickan. Kontrollpanelen är designad för operatörens bekvämlighet och processövervakning. Det kan finnas flera kontrollpaneler.

Programmering av fasta spindeldrivningar går ut på att slå på, stänga av och byta lämpliga kontaktorer.För att göra detta räcker det att spela in signalen för kommandona «på» och «av».

Hastighetskontroll av huvudspindlarna krävs oftast för att säkerställa att metallen bearbetas med optimal skärhastighet. I detta fall är det nödvändigt att justera vinkelhastigheten så att den perifera hastigheten med vilken skärningen utförs har ett konstant optimalt värde.

Att programmera styrningen av matare är en mycket viktigare och mer komplex uppgift, eftersom den säkerställer prestanda för maskinens huvudfunktion - att forma produktens form.

Standardkoordinatsystem för CNC-verktygsmaskiner

Funktionsdiagram över CNC-maskinstyrning

Schematisk implementering av NC-klass (SNC) CNC-algoritmer

Alan Bradleys PCNC-1 systemarkitektur med CNC

Fördelarna med CNC-maskiner

Den huvudsakliga och uppenbara fördelen med en CNC-maskin, jämfört med en konventionell maskin, är den högsta nivån av produktionsautomatisering, vilket minimerar mänskligt ingrepp i tillverkningsprocessen av delar.

Per definition är CNC-maskinen kapabel att arbeta autonomt och nästan kontinuerligt, utan att tröttna dygnet runt, och kvaliteten på produkterna kommer inte att sjunka på grund av detta. Om arbetet utfördes av en person skulle han vara trött, det skulle vara nödvändigt för att ändra svarven, de allestädes närvarande mänskliga faktorerna, fel, etc. Detta är inte här. Operatören förbereder endast maskinen för arbete, placerar och tar bort delar, justerar verktyget. En person kan manövrera flera maskiner på detta sätt.

Dessutom bör den högsta flexibiliteten hos CNC-maskiner noteras. För att tillverka olika delar behöver operatören bara ändra maskinens arbetsprogram.Dessutom är programmet alltid redo att köras ett obegränsat antal gånger, samtidigt som programmet inte behöver redigeras varje gång.

Hög noggrannhet och repeterbarhet beror inte längre på operatörens utbildning, utan på kvaliteten på det program som används. Detta är ett stort plus, jämfört med konventionella metallskärmaskiner, vilket tillåter tillverkning av tusentals delar identiska i form och kvalitet, och utan att denna kvalitet försämras.

Vissa delar kan inte tillverkas för hand på en konventionell maskin på grund av komplexitet eller höga kostnader, och på en CNC-maskin är det bara att välja rätt program. Som ett resultat gör CNC-maskiner det möjligt för en att snabbt och effektivt få en del av nästan vilken komplexitet som helst och i princip i vilken kvantitet som helst. Det finns bara ett villkor – den del som ska tillverkas måste vara fördesignad med hjälp av en dator.

Se även:

Elektriska drivningar för CNC-maskiner

Elektrisk utrustning för CNC-borrmaskiner

Elektrisk utrustning av CNC-svarvar