Concept
NC (numerisk kontroll)
NC er en teknologi som bruker digitale signaler til automatisk å kontrollere objekter (som bevegelsen til verktøymaskinen og dens arbeidsprosess), referert til som numerisk kontroll.
NC-teknologi
NC-teknologi refererer til den automatiske kontrollteknologien som bruker tall, bokstaver og symboler for å programmere en bestemt arbeidsprosess.
NC System
NC-system refererer til det organiske integrerte systemet med programvare- og maskinvaremoduler som realiserer funksjonene til NC-teknologi. Det er bæreren av NC-teknologi.
CNC-system (Computer Numerical Control System)
CNC (Computer Numerical Control) system refererer til det numeriske kontrollsystemet med datamaskinen som kjernen.
CNC-maskin refererer til et maskinverktøy som bruker datastyrt numerisk kontroll-teknologi for å kontrollere maskineringsprosessen, eller et maskinverktøy utstyrt med et datastyrt numerisk kontrollsystem.
NC definisjon
Numerisk kontroll er den fulle formen for NC for maskinverktøy. Numerisk kontroll (NC) gjør det mulig for en operatør å kommunisere med maskinverktøy gjennom tall og symboler.
CNC definisjon
CNC er det korte navnet på Computer Numerical Control, som er en automatisk teknologi for å kontrollere maskinverktøy for å fullføre automatisert maskinering med CAD/CAM-programvare i moderne produksjonsprosesser. Nye verktøymaskiner med CNC har gjort det mulig for industrien å konsekvent produsere deler med nøyaktigheter man ikke hadde drømt om for bare noen få år siden. Den samme delen kan reproduseres med samme grad av nøyaktighet et hvilket som helst antall ganger hvis programmet er riktig forberedt og datamaskinen riktig programmert. G-kodekommandoene som kontrollerer maskinverktøyet utføres automatisk med høy hastighet, nøyaktighet, effektivitet og repeterbarhet.
CNC-maskinering er en datastyrt produksjonsprosess. Maskinen er koblet til en datamaskin, og datamaskinen forteller den hvor den skal bevege seg. Først skal operatøren opprette verktøybanen. Operatøren bruker et program til å tegne formene og lage verktøybanen som maskinen skal følge.
Den stadig økende bruken i industrien har skapt et behov for personell som har kunnskap om og i stand til å utarbeide programmene som veileder maskinverktøyene til å produsere deler til ønsket form og nøyaktighet. Med dette i tankene har forfatterne utarbeidet denne læreboken for å ta mysteriet ut av CNC - for å sette det inn i en logisk sekvens og uttrykke det på et enkelt språk som alle kan forstå. Utarbeidelsen av et program er forklart i en logisk steg-for-steg prosedyre, med praktiske eksempler for å veilede brukeren.
Komponent
CNC-teknologien består av 3 deler: sengeramme, system og periferteknologi.
Rammesettet består hovedsakelig av grunnleggende deler som seng, søyle, styreskinne, arbeidsbord og andre støttedeler som verktøyholder og verktøymagasin.
Det numeriske kontrollsystemet består av inngangs-/utgangsutstyr, datamaskinens numeriske kontrollenhet, programmerbar logikkkontroll (PLC), spindelservodrivenhet, mateservodrivenhet og måleenhet. Blant dem er enheten kjernen i det numeriske kontrollsystemet.
Periferteknologi inkluderer hovedsakelig verktøyteknologi (verktøysystem), programmeringsteknologi og styringsteknologi.
Ordliste
CNC: Datamaskin numerisk kontroll.
G-kode: Et maskinverktøyspråk for universell numerisk kontroll (NC) som spesifiserer aksepunkter som maskinen skal bevege seg til.
CAD: Datastøttet design.
CAM: Datastøttet produksjon.
Grid: Minimum bevegelse eller mating av spindelen. Spindelen flyttes automatisk til neste rutenettposisjon når knappen veksles i kontinuerlig eller trinnvis modus.
PLT (HPGL): Standardspråk for utskrift av vektorbaserte strektegninger, støttet av CAD-filer.
Verktøybane: Brukerdefinert, kodet rute som kutteren følger for å bearbeide arbeidsstykket. En "lomme" verktøybane skjærer overflaten av arbeidsstykket; en "profil" eller "kontur" verktøybane skjærer helt gjennom for å skille arbeidsstykkets form.
Trekke seg: Avstand i Z-aksen som skjæreverktøyet stuper ned i materialet.
Tråkke over: Maksimal avstand i X- eller Y-aksen som skjæreverktøyet vil gripe inn i ukuttet materiale.
Stepper Motor: En DC-motor som beveger seg i diskrete trinn ved å motta signaler, eller "pulser" i en bestemt sekvens, og dermed resultere i svært presis posisjonering og hastighetskontroll.
Spindelhastighet: Rotasjonshastighet for skjæreverktøy (RPM).
Konvensjonell kutt: Kutter roterer mot materetningen. Resulterer i minimalt med skravling, men kan føre til slitasje i visse skoger.
Subtraktiv metode: Bitsen fjerner materiale for å lage former. (Det motsatte av additivmetoden.)
Feed Rate: Hastighet som skjæreverktøyet beveger seg gjennom arbeidsstykket med.
Hjemmeposisjon (Machine Zero): Maskinutpekt nullpunkt bestemt av fysiske grensebrytere. (Den identifiserer ikke faktisk arbeidsopprinnelse ved behandling av et arbeidsstykke.)
Climb Cut: Kutteren roterer med materetningen. Klatreskjæring forhindrer riving, men kan føre til skravlemerker med rett riflet bit; en spiralrillet bit vil redusere skravling.
Arbeidsopprinnelse (Work Zero): Det brukerdefinerte nullpunktet for arbeidsstykket, hvorfra hodet vil utføre alt det skjærer. X-, Y- og Z-aksene er satt til null.
LCD: Liquid Crystal Display (brukes på kontrolleren).
U disk: Ekstern datalagringsenhet som settes inn i et USB-grensesnitt.
Funksjoner
Høy nøyaktighet
CNC-maskiner er svært integrerte mekatroniske produkter, som er sammensatt av presisjonsmaskineri og automatiske kontrollsystemer. De har høy posisjoneringsnøyaktighet og gjentatt posisjoneringsnøyaktighet. Transmisjonssystemet og strukturen har høy stivhet og stabilitet for å redusere feil. Derfor har datastyrt numerisk kontrollmaskin høyere maskineringsnøyaktighet, spesielt konsistensen av deler som produseres i samme parti, og produktkvaliteten er stabil, beståtthastigheten er høy, noe som er uforlignelig med vanlige maskinverktøy.
Høy effektivitet
CNC-maskiner kan bruke en større mengde kutting, noe som effektivt sparer behandlingstid. De har også automatisk hastighetsendring, automatisk verktøyskifte og andre automatiske operasjonsfunksjoner, som forkorter hjelpetiden betraktelig, og når en stabil behandlingsprosess er dannet, er det ikke nødvendig å utføre inspeksjon og måling mellom prosesser. Derfor er produktiviteten til maskinisert numerisk kontroll 3-4 ganger høyere enn for vanlige maskinverktøy, eller enda mer.
Høy tilpasningsevne
CNC-maskiner utfører automatisk behandling i henhold til programmet til de behandlede delene. Når bearbeidingsobjektet endres, så lenge programmet endres, er det ikke nødvendig å bruke spesielt prosessutstyr som mastere og maler. Dette er nyttig for å forkorte produksjonsforberedelsessyklusen og fremme produkterstatning.
Høy bearbeidbarhet
Noen mekaniske deler dannet av komplekse kurver og buede overflater er vanskelige å bearbeide eller til og med umulige å fullføre med konvensjonelle teknikker og manuelle operasjoner, og kan lett realiseres av CNC-maskiner som bruker multi-koordinatakser.
Høy økonomisk verdi
CNC maskineringssentre bruker for det meste prosesskonsentrasjon, og en maskin er flerbruks. Ved én fastspenning kan de fleste deler av delene bearbeides. De kan erstatte flere vanlige verktøymaskiner. Dette kan ikke bare redusere spennfeil, spare ekstra tid mellom transport, måling og spenning mellom prosesser, men også redusere typene maskinverktøy, spare plass og gi høyere økonomiske fordeler.
Argumenter for og imot
Pros
Sikkerhet
Operatøren av CNC-maskinen er trygt atskilt fra alle skarpe deler av en spesiell beskyttelsesstruktur. Han kan fortsatt se hva som skjer ved maskinen gjennom glasset, men han trenger ikke gå i nærheten av møllen eller spindelen. Operatøren trenger heller ikke å røre kjølevæsken. Avhengig av materialet kan noen væsker være skadelige for menneskelig hud.
Spar lønnskostnader
I dag krever konvensjonelle verktøymaskiner konstant oppmerksomhet. Dette betyr at hver arbeider kun kan arbeide på én maskin. Da CNC-tiden kom, endret ting seg dramatisk. De fleste delene tar minst 30 minutter å behandle hver gang de installeres. Men numerisk kontrollerte datamaskiner gjør det ved å kutte delene selv. Du trenger ikke å røre noe. Verktøyet beveger seg automatisk, og operatøren ser ganske enkelt etter feil i programmet eller innstillingene. Når det er sagt, opplever CNC-operatører at de har mye fritid. Denne tiden kan brukes til andre maskiner. Så én operatør, mange maskinverktøy. Dette betyr at du kan spare arbeidskraft.
Minimum innstillingsfeil
Tradisjonelle verktøymaskiner er avhengige av operatørens ferdigheter med måleverktøy, og flinke arbeidere kan sørge for at deler blir satt sammen med høy presisjon. Mange CNC-systemer bruker spesialiserte koordinatmåleprober. Den er vanligvis montert på spindelen som et verktøy og den faste delen berøres med en sonde for å bestemme posisjonen. Bestem deretter nullpunktet til koordinatsystemet for å minimere oppsettsfeilen.
Utmerket maskintilstandsovervåking
Operatøren må identifisere maskineringsfeil og skjæreverktøy, og hans beslutninger er kanskje ikke optimale. Moderne CNC maskineringssentre er fullpakket med forskjellige sensorer. Du kan overvåke dreiemoment, temperatur, verktøylevetid og andre faktorer mens du bearbeider arbeidsstykket. Basert på denne informasjonen kan du avgrense prosessen i sanntid. For eksempel ser du at temperaturen er for høy. Høyere temperaturer betyr verktøyslitasje, dårlige metallegenskaper osv. Du kan redusere tilførselen eller øke kjølevæsketrykket for å fikse dette. Til tross for hva mange sier, er maskinering den mest utbredte produksjonsmetoden i dag. Alle bransjer bruker maskinering til en viss grad.
Stabil nøyaktighet
Hva er mer stabilt enn et velprøvd dataprogram? Bevegelsen til instrumentet er alltid den samme fordi nøyaktigheten avhenger bare av nøyaktigheten til trinnmotorene.
Færre testkjøringer
Tradisjonell maskinering har uunngåelig noen testdeler. Arbeideren må venne seg til teknologien, han vil definitivt savne noe når han gjør 1. del og tester den nye teknologien. CNC-systemer har en måte å unngå testkjøringer på. De bruker et visualiseringssystem som lar operatøren faktisk se inventaret etter at alle verktøyene har passert.
Enkel maskinering Kompleks overflate
Det er nesten umulig å produsere komplekse overflater med høy presisjon med konvensjonell maskinering. Det krever mye fysisk arbeid. CAM-systemer kan automatisk danne verktøybaner for enhver overflate. Du trenger ikke å legge ned noen innsats i det hele tatt. Dette er en av de største fordelene med moderne CNC-maskineringsteknologi.
Mindre materialavfall
CNC-programmet bruker algoritmer for å optimalisere delstrukturen. Kombinert med automatisk layoutprogramvare fjerner det overflødig materiale, noe som oppnår en lett design og minimerer materialsvinn.
Høyere fleksibilitet
Den tradisjonelle metoden er at fresemaskiner for spor eller flater, dreiebenker for sylindre og koniske, og boremaskiner for hull. CNC-bearbeiding kan kombinere alt det ovennevnte til ett maskinverktøy. Siden verktøybaner kan programmeres, kan du replikere enhver bevegelse på hvilken som helst maskin. Så vi har fresesentre som kan lage sylindriske deler og dreiebenker som kan frese spor. Alt dette reduserer oppsettet av delen.
Ulemper
• Det kreves høy kunnskap og ferdigheter for maskinoperatører og vedlikeholdspersonell.
• Å starte en CNC-maskineringsvirksomhet krever en høy initial investeringskostnad.
• Nedetid på grunn av maskinfeil påvirker produksjonseffektiviteten betydelig.
Applikasjoner
Fra perspektivet til CNC-teknologi og utstyrsapplikasjoner i verden, er de viktigste bruksområdene som følger:
Produksjonsindustri
Maskinproduksjonsindustrien er den tidligste industrien som bruker datastyrt numerisk kontrollteknologi, og den er ansvarlig for å tilby avansert utstyr til ulike bransjer i den nasjonale økonomien. Hovedapplikasjonene er utvikling og produksjon av 5-akse vertikale bearbeidingssentre for moderne militærutstyr, 5-akse bearbeidingssentre, storskala 5-akse portalfresing, fleksible produksjonslinjer for motorer, girkasser og veivaksler i bilindustrien, og høyhastighets maskinerings-, sveise-, sveise-, laser-, malings-, laser- og sveisemaskiner. maskiner og laserskjæremaskiner, høyhastighets 5-koordinatbearbeidingssentre for maskinering av propeller, motorer, generatorer og turbinbladdeler i luftfarten, marine- og kraftproduksjonsindustrien, tunge dreie- og fresekomplekser.
Informasjonsindustrien
I informasjonsindustrien, fra datamaskin til nettverk, mobilkommunikasjon, telemetri, fjernkontroll og annet utstyr, er det nødvendig å ta i bruk produksjonsutstyr basert på superpresisjonsteknologi og nanoteknologi, for eksempel trådbindingsmaskiner for brikkeproduksjon, waferlitografimaskiner. Kontrollen av dette utstyret må bruke datastyrt numerisk kontrollteknologi.
Medisinsk utstyrsindustri
I den medisinske industrien har mange moderne medisinske diagnose- og behandlingsutstyr tatt i bruk numerisk kontrollteknologi, som CT-diagnostiske instrumenter, behandlingsmaskiner for hele kroppen og minimalt invasive kirurgiske roboter basert på visuell veiledning, kjeveortopedi og tannrestaurering innen stomatologi er nødvendig.
Militærutstyr
Mange moderne militærutstyr bruker servobevegelseskontrollteknologi, som automatisk siktekontroll av artilleri, sporingskontroll av radar og automatisk sporingskontroll av missiler.
Andre næringer
I lett industri er det trykkemaskiner, tekstilmaskiner, emballasjemaskiner og trebearbeidingsmaskiner som bruker flerakset servostyring. I byggevareindustrien er det datamaskin numerisk styrte vannstråleskjæremaskiner for steinbearbeiding, datamaskin numerisk styrte glassgraveringsmaskiner for glassbearbeiding, datamaskin numerisk styrt symaskin brukt til Simmons prosessering og datamaskin numerisk styrt broderimaskin brukt til bearbeiding av klær. I kunstindustrien vil flere og flere håndverk og kunstverk bli produsert ved hjelp av høyytelses 5-akse CNC-maskiner.
Anvendelsen av numerisk styringsteknologi bringer ikke bare revolusjonerende endringer til den tradisjonelle produksjonsindustrien, noe som gjør industrien til et symbol på industrialisering, men også med den kontinuerlige utviklingen av numerisk styringsteknologi og utvidelse av bruksområder, har den spilt en stadig viktigere rolle i nasjonal økonomi og folks levebrød (f.eks. IT og bil) , lett industri, medisinsk behandling har blitt en nødvendig trend i moderne industri, medisinsk behandling, produksjon.
Trender
Høy hastighet / høy presisjon
Høy hastighet og presisjon er de evige målene for utvikling av maskinverktøy. Med den raske utviklingen av vitenskap og teknologi blir hastigheten på utskifting av elektromekaniske produkter akselerert, og kravene til presisjon og overflatekvalitet på delebehandling er også høyere og høyere. For å møte behovene til dette komplekse og foranderlige markedet, utvikler de nåværende maskinverktøyene seg i retning av høyhastighetsskjæring, tørrskjæring og kvasi-tørrskjæring, og maskineringsnøyaktigheten blir stadig bedre. I tillegg har bruken av lineære motorer, elektriske spindler, keramiske kulelager, høyhastighets kuleskruer og muttere, lineære styreskinner og andre funksjonelle komponenter også skapt forutsetninger for utvikling av høyhastighets og presisjonsmaskiner. Datamaskinens numeriske kontrollmaskinverktøy tar i bruk en elektrisk spindel, som eliminerer koblingene som belter, trinser og gir, noe som i stor grad reduserer treghetsmomentet til hoveddrevet, forbedrer den dynamiske responshastigheten og arbeidsnøyaktigheten til spindelen, og løser problemet med vibrasjon og støy fullstendig når spindelen går med høy hastighet. Bruken av elektrisk spindelstruktur kan få spindelhastigheten til å nå mer enn 10000r/min. Den lineære motoren har høy kjørehastighet, gode akselerasjons- og retardasjonsegenskaper, og har utmerkede responsegenskaper og følgenøyaktighet. Bruken av lineær motor som servodrift eliminerer den mellomliggende overføringsleddet til kuleskruen, eliminerer overføringsgapet (inkludert tilbakeslag), bevegelsestregheten er liten, systemets stivhet er god, og den kan plasseres nøyaktig ved høy hastighet, og forbedrer dermed servo-nøyaktigheten betraktelig. På grunn av sin nullklaring i alle retninger og svært liten rullefriksjon, har det lineære rulleføringsparet liten slitasje og ubetydelig varmeutvikling, og har meget god termisk stabilitet, noe som forbedrer posisjoneringsnøyaktigheten og repeterbarheten av hele prosessen. Gjennom bruk av lineær motor og lineær rulleføringspar, kan maskinens raske bevegelseshastighet økes fra den opprinnelige 10-20m/min til 60-80m/min, eller til og med så høyt som 120m/ min.
Høy pålitelighet
Pålitelighet er en nøkkelindikator på kvaliteten til numerisk kontrollerte maskinverktøy. Hvorvidt maskinen kan utøve sin høye ytelse, høye presisjon og høye effektivitet, og oppnå gode fordeler, avhenger nøkkelen av dens pålitelighet.
CNC-maskindesign med CAD, strukturell design med modularisering
Med populariseringen av dataapplikasjoner og utviklingen av programvareteknologi, har CAD-teknologi blitt mye utviklet. CAD kan ikke bare erstatte det kjedelige tegnearbeidet med manuelt arbeid, men enda viktigere, det kan utføre designskjemavalg og statisk og dynamisk karakteristisk analyse, beregning, prediksjon og optimaliseringsdesign av storskala komplett maskin, og kan utføre dynamisk simulering av hver arbeidsdel av hele utstyret. På grunnlag av modularitet kan den 3-dimensjonale geometriske modellen og den realistiske fargen på produktet sees i designstadiet. Bruken av CAD kan også i stor grad forbedre arbeidseffektiviteten og forbedre engangssuksessraten for design, og dermed forkorte prøveproduksjonssyklusen, redusere designkostnadene og forbedre markedets konkurranseevne. Den modulære utformingen av maskinverktøykomponenter kan ikke bare redusere repeterende arbeid, men reagerer også raskt på markedet og forkorter produktutviklings- og designsykluser.
Funksjonell blanding
Hensikten med funksjonell blanding er å forbedre produksjonseffektiviteten til maskinverktøyet ytterligere og minimere den ikke-bearbeidende hjelpetiden. Gjennom sammensetting av funksjoner kan bruksområdet til maskinverktøyet utvides, effektiviteten kan forbedres, og multifunksjonen og multifunksjonen til én maskin kan realiseres, det vil si at en CNC-maskin kan realisere både dreiefunksjonen og freseprosessen. Sliping er også mulig på maskinverktøy. Datamaskin numerisk styrt dreie- og fresemassesenter vil fungere med X, Z-akser, C og Y-akser samtidig. Gjennom C-aksen og Y-aksen kan planfresing og bearbeiding av forskjøvede hull og spor realiseres. Maskinen er også utstyrt med en kraftig verktøystøtte og en underspindel. Underspindelen vedtar en innebygd elektrisk spindelstruktur, og hastighetssynkroniseringen av hoved- og underspindelen kan realiseres direkte gjennom det numeriske kontrollsystemet. Maskinverktøyets arbeidsstykke kan fullføre all bearbeiding i én klemme, noe som forbedrer effektiviteten betraktelig.
Intelligent, nettverksbasert, fleksibel og integrert
CNC-utstyret i det 21. århundre vil være et system med viss intelligens. Innholdet i intelligens inkluderer alle aspekter av det numeriske kontrollsystemet: for å forfølge intelligensen i maskineringseffektivitet og maskineringskvalitet, for eksempel adaptiv kontroll av maskineringsprosessen, genereres prosessparametrene automatisk; for å forbedre kjøreytelsen og bruke intelligensen i forbindelse, slik som feedforward-kontroll, selvtilpassende drift av motorparametere, automatisk identifikasjon av last, automatisk modellvalg, selvinnstilling, etc.; forenklet programmering, forenklet driftsintelligens, for eksempel intelligent automatisk programmering, intelligent grensesnitt, intelligent diagnose, intelligent overvåking og andre aspekter for å lette diagnostisering og vedlikehold av systemet. Nettbasert numerisk kontrollutstyr er et hot spot i utviklingen av maskinverktøy de siste årene. Nettverk av CNC-utstyr vil i stor grad møte behovene til produksjonslinjer, produksjonssystemer og produksjonsbedrifter for informasjonsintegrasjon, og det er også den grunnleggende enheten for å realisere nye produksjonsmodeller, for eksempel smidig produksjon, virtuelle virksomheter og global produksjon. Utviklingstrenden av numerisk kontrollerte datamaskiner til fleksible automasjonssystemer er: fra punkt (frittstående, maskineringssenter og komposittmaskinsenter), linje (FMC, FMS, FTL, FML) til overflate (uavhengig produksjonsøy i verksted, FA), karosseri (CIMS, distribuert nettverk integrert produksjonssystem), på den andre siden for å fokusere på applikasjonsøkonomi. Fleksibel automatiseringsteknologi er hovedmiddelet for produksjonsindustrien for å tilpasse seg dynamiske markedskrav og raskt oppdatere produkter. Fokuset er å forbedre påliteligheten og funksjonaliteten til systemet som premiss, med mål om enkel nettverksbygging og integrasjon, og ta hensyn til å styrke utvikling og forbedring av enhetsteknologi. CNC frittstående maskiner utvikler seg i retning av høy presisjon, høy hastighet og høy fleksibilitet. CNC-maskiner og deres fleksible produksjonssystemer kan enkelt kobles til CAD, CAM, CAPP og MTS, og utvikles mot informasjonsintegrasjon. Nettverkssystemet utvikler seg i retning av åpenhet, integrasjon og intelligens.
Sammendrag
Kort sagt, CNC-teknologi er overalt i arbeidet og hverdagen vår, fra små verksteder til store produksjonsanlegg. CNC-maskiner er i stand til alt fra å skjære og skjære personlig trehåndverk til dreiing og fresing av presisjonsmetalldeler. De er etterspurt av alle, fra gjør-det-selv-entusiaster til industriprodusenter. CNC-maskiner øker produktiviteten samtidig som de sparer arbeidskraft- og materialkostnader, noe som gjør dem til den perfekte partneren for å starte en ny bedrift eller oppgradere en utdatert produksjonslinje.
