Co to jest maszyna CNC?
A maszyna CNC jest obrabiarką sterowaną numerycznie z dodatkową funkcją komputera pokładowego. Komputer jest określany jako jednostka sterowania maszyną (MCU). Dane numeryczne wymagane do wytworzenia części są dostarczane do maszyny w formie programu. Program jest tłumaczony na odpowiednie sygnały elektryczne do wprowadzania do silników, które napędzają maszynę.
Rama łoża maszyny jest mechaniczną strukturą maszyny CNC i składa się również z głównego układu napędowego, układu napędowego posuwu, łoża, stołu roboczego i pomocniczych urządzeń ruchu, układów hydraulicznych i pneumatycznych, układów smarowania, urządzeń chłodzących, usuwania wiórów, układów ochronnych i innych części. Jednak w celu spełnienia wymagań sterowania numerycznego i pełnego wykorzystania wydajności obrabiarki, przeszła ona duże zmiany w ogólnym układzie, wyglądzie, strukturze układu przekładni, układzie narzędzi i wydajności operacyjnej. Części mechaniczne maszyn CNC obejmują łoże, skrzynkę, kolumnę, szynę prowadzącą, stół roboczy, wrzeciono, mechanizm posuwu, mechanizm wymiany narzędzi.
Jak działa maszyna CNC?
Maszyny CNC wykorzystują komputery do realizacji technologii cyfrowego sterowania programem. Technologia ta wykorzystuje komputer do wykonywania sekwencyjnej funkcji sterowania logicznego toru ruchu urządzenia i obsługi urządzeń peryferyjnych zgodnie z programem sterującym zapisanym z wyprzedzeniem. Ponieważ komputer jest używany do zastąpienia oryginalnego urządzenia sterowania numerycznego składającego się z obwodów logicznych sprzętu, przechowywanie, przetwarzanie, obliczanie, osąd logiczny i inne funkcje sterowania instrukcjami operacji wejściowych mogą być realizowane przez oprogramowanie komputerowe, a mikroinstrukcje generowane przez przetwarzanie mogą być przesyłane. Napędzaj silnik lub siłowniki hydrauliczne do urządzenia serwonapędowego, aby uruchomić maszynę CNC.
Aby uruchomić maszynę CNC, należy wykonać następujące czynności:
Krok 1. Zgodnie z rysunkiem i planem procesu obrabianej części, użyj określonego kodu i formatu programu, aby zaprogramować ścieżkę ruchu narzędzia, proces przetwarzania, parametry procesu i ilość skrawania w formie instrukcji, którą może rozpoznać system CNC, czyli aby napisać program przetwarzania.
Krok 2. Wprowadź zaprogramowany program przetwarzania do urządzenia CNC.
Krok 3. Urządzenie CNC dekoduje i przetwarza program wejściowy (kod) i wysyła odpowiednie sygnały sterujące do urządzenia serwomechanizmu i urządzenia sterującego funkcjami pomocniczymi każdej osi współrzędnych w celu sterowania ruchem każdej części obrabiarki.
Krok 4. W procesie ruchu system CNC musi w dowolnym momencie wykryć położenie osi współrzędnych maszyny CNC, stan przełącznika ruchu itp. i porównać je z wymaganiami programu w celu określenia następnego działania, aż do momentu przetworzenia kwalifikowanej części.
Krok 5. Operator może obserwować i sprawdzać warunki przetwarzania i stan roboczy maszyny CNC w dowolnym momencie. W razie potrzeby należy dostosować działanie maszyny CNC i program przetwarzania, aby zapewnić bezpieczną i niezawodną pracę narzędzia obrabiającego.
Kartezjański układ współrzędnych
Prawie wszystko, co można wyprodukować na konwencjonalnej obrabiarce, można wyprodukować na obrabiarce sterowanej numerycznie, z jej wieloma zaletami. Ruchy obrabiarki używane do produkcji produktu są 2 podstawowych typów: z punktu do punktu (ruchy po linii prostej) i po ścieżce ciągłej (ruchy konturowe).
Kartezjański, czyli prostokątny układ współrzędnych, został opracowany przez francuskiego matematyka i filozofa René Descartesa. Dzięki niemu każdy konkretny punkt można opisać matematycznie względem dowolnego innego punktu wzdłuż 3 prostopadłych osi. Koncepcja ta idealnie pasuje do obrabiarek, ponieważ ich konstrukcja opiera się zasadniczo na 3 osiach ruchu (X, Y, Z) oraz osi obrotu. W prostej frezarce pionowej oś X odpowiada poziomemu ruchowi stołu (w prawo lub w lewo), oś Y odpowiada ruchowi poprzecznemu stołu (w kierunku do lub od kolumny), a oś Z odpowiada pionowemu ruchowi ramienia lub wrzeciona. Systemy CNC w dużym stopniu opierają się na wykorzystaniu współrzędnych prostokątnych, ponieważ programista może precyzyjnie zlokalizować każdy punkt w zadaniu. Gdy punkty znajdują się na obrabianym przedmiocie, stosuje się 2 przecinające się linie proste, jedną pionową i jedną poziomą. Linie te muszą być do siebie prostopadłe, a punkt, w którym się przecinają, nazywany jest początkiem układu współrzędnych lub punktem zerowym (rys. 1).
Rys. 1 Przecinające się linie tworzą kąty proste i wyznaczają punkt zerowy.
Rys. 2 Trójwymiarowe płaszczyzny współrzędnych (osie) stosowane w CNC.
Trójwymiarowe płaszczyzny współrzędnych pokazano na rys. 3. Płaszczyzny X i Y (oś) są poziome i reprezentują poziome ruchy stołu maszyny. Płaszczyzna lub oś Z reprezentuje pionowy ruch narzędzia. Znaki plus (+) i minus (-) wskazują kierunek od punktu zerowego (początku) wzdłuż osi ruchu. 2 kwadranty utworzone, gdy osie XY przecinają się, są ponumerowane w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (rys. 4). Wszystkie pozycje znajdujące się w kwadrancie 3 byłyby dodatnie (X+) i dodatnie (Y+). W 1. kwadrancie wszystkie pozycje byłyby ujemne X (X-) i dodatnie (Y+). W 2. kwadrancie wszystkie lokalizacje byłyby ujemne X (X-) i ujemne (Y-). W 3. kwadrancie wszystkie lokalizacje byłyby dodatnie X (X+) i ujemne Y (Y-).
Rys. 3 Kwadranty utworzone w wyniku przecięcia się osi X i Y służą do dokładnego lokalizowania punktów od zera X/Y lub punktu początkowego.
Na rys. 3 punkt A znajdowałby się 2 jednostki na prawo od osi Y i 2 jednostki nad osią X. Załóżmy, że każda jednostka równa się 1.000. Położenie punktu A wynosiłoby X + 2.000 i Y + 2.000. Dla punktu B położenie wynosiłoby X + 1.000 i Y - 2.000. W programowaniu CNC nie jest konieczne wskazywanie wartości plus (+), ponieważ są one przyjmowane. Należy jednak wskazać wartości minus (-). Na przykład położenia A i B byłyby wskazane w następujący sposób:
X2.000 Y2.000
B X1.000 Y-2.000
System komputerowy jest podłączony do maszyny, składający się z czujników i napędów elektrycznych. Program steruje ruchami osi maszyny.
Jakie są najpopularniejsze typy maszyn CNC?
Wczesne obrabiarki były projektowane tak, że operator stał przed maszyną, obsługując elementy sterujące. Taka konstrukcja nie jest już konieczna, ponieważ w CNC operator nie kontroluje już ruchów obrabiarki. W przypadku konwencjonalnych obrabiarek tylko około 20 procent czasu poświęcano na usuwanie materiału. Dzięki dodaniu elementów sterujących rzeczywisty czas poświęcony na usuwanie metalu wzrósł do 80 procent, a nawet więcej. Skróciło to również czas potrzebny na ustawienie narzędzia tnącego w każdej pozycji obróbki.
Istnieje 10 najpopularniejszych typów maszyn CNC, wykorzystywanych w różnych gałęziach przemysłu.
1. Frezarki CNC (Frezarki CNC)
2. Frezarki CNC (CNC)
3. Maszyny laserowe CNC (Laserowe przecinarki, laserowe grawerki, laserowe spawarki)
4. Tokarki CNC (Tokarki CNC)
5. Wiertarki CNC (CNC Drills)
6. Maszyny do wytaczania CNC
7. Szlifierki CNC (szlifierki CNC)
8. Maszyny elektroerozyjne (EDM)
9. Maszyny do cięcia plazmowego CNC (Wycinarki plazmowe CNC)
10. 3D Drukarki
