Concept
NC (numerisk kontrol)
NC er en teknologi, der bruger digitale signaler til automatisk at styre objekter (såsom værktøjsmaskinens bevægelse og dens arbejdsproces), kaldet numerisk styring.
NC teknologi
NC-teknologi refererer til den automatiske styringsteknologi, der bruger tal, bogstaver og symboler til at programmere en bestemt arbejdsproces.
NC system
NC-system refererer til det organiske integrerede system af software- og hardwaremoduler, der realiserer funktionerne i NC-teknologi. Det er bæreren af NC-teknologi.
CNC-system (Computer Numerical Control System)
CNC (Computer Numerical Control) system refererer til det numeriske kontrolsystem med computer som kernen.
CNC-maskine refererer til en værktøjsmaskine, der bruger computerstyret numerisk kontrolteknologi til at styre bearbejdningsprocessen, eller en værktøjsmaskine udstyret med et computerstyret numerisk kontrolsystem.
NC definition
Numerisk kontrol er den fulde form for NC for værktøjsmaskiner. Numerisk kontrol (NC) gør det muligt for en operatør at kommunikere med værktøjsmaskiner gennem tal og symboler.
CNC definition
CNC er det korte navn på Computer Numerical Control, som er en automatisk teknologi til styring af værktøjsmaskiner for at fuldføre automatiseret bearbejdning med CAD/CAM-software i moderne fremstillingsproces. Nye værktøjsmaskiner med CNC har gjort det muligt for industrien konsekvent at producere dele til en nøjagtighed, som man ikke kunne drømme om for kun få år siden. Den samme del kan gengives med samme grad af nøjagtighed et vilkårligt antal gange, hvis programmet er korrekt forberedt og computeren korrekt programmeret. De operationelle G-kode-kommandoer, som styrer værktøjsmaskinen, udføres automatisk med høj hastighed, nøjagtighed, effektivitet og repeterbarhed.
CNC-bearbejdning er en computeriseret fremstillingsproces, hvor maskinen er tilsluttet en computer, og computeren fortæller den, hvor den skal bevæge sig. Først skal operatøren oprette værktøjsbanen. Operatøren bruger et softwareprogram til at tegne formerne og oprette den værktøjsbane, som maskinen skal følge.
Den stadigt stigende brug i industrien har skabt et behov for personale, der er vidende om og i stand til at udarbejde de programmer, der guider værktøjsmaskinerne til at producere dele til den ønskede form og nøjagtighed. Med dette i tankerne har forfatterne udarbejdet denne lærebog for at tage mysteriet ud af CNC - for at sætte det i en logisk rækkefølge og udtrykke det i et enkelt sprog, som alle kan forstå. Udarbejdelsen af et program er forklaret i en logisk trin-for-trin procedure, med praktiske eksempler til at vejlede brugeren.
Component
CNC-teknologien består af 3 dele: sengeramme, system og perifer teknologi.
Rammesættet består hovedsageligt af basisdele såsom seng, søjle, styreskinne, arbejdsbord og andre støttedele såsom værktøjsholder og værktøjsmagasin.
Det numeriske kontrolsystem er sammensat af input/output udstyr, computer numerisk kontrolenhed, Programmerbar logisk kontrol (PLC), spindel servo drivenhed, feed servo drivenhed og måleenhed. Blandt dem er enheden kernen i det numeriske kontrolsystem.
Periferteknologi omfatter hovedsageligt værktøjsteknologi (værktøjssystem), programmeringsteknologi og ledelsesteknologi.
Ordliste
CNC: Computer Numerisk Kontrol.
G-kode: Et universal numerical control (NC) maskinværktøjssprog, der specificerer aksepunkter, som maskinen vil bevæge sig til.
CAD: Computerstøttet design.
CAM: Computer Aided Manufacturing.
Grid: Minimum bevægelse eller fremføring af spindlen. Spindlen flytter automatisk til næste gitterposition, når knappen skiftes i kontinuerlig eller trinvis tilstand.
PLT (HPGL): Standardsprog til udskrivning af vektorbaserede stregtegninger, understøttet af CAD-filer.
Værktøjssti: Brugerdefineret, kodet rute, som fræseren følger for at bearbejde emnet. En "lomme" værktøjsbane skærer overfladen af emnet; en "profil" eller "kontur" værktøjsbane skærer helt igennem for at adskille emnets form.
Træde ned: Afstand i Z-aksen, som skæreværktøjet dykker ned i materialet.
Træd over: Maksimal afstand i X- eller Y-aksen, som skæreværktøjet vil gå i indgreb med uskåret materiale.
Stepper Motor: En jævnstrømsmotor, der bevæger sig i diskrete trin ved at modtage signaler eller "impulser" i en bestemt sekvens, hvilket resulterer i meget præcis positionering og hastighedskontrol.
Spindelhastighed: Rotationshastighed for skæreværktøj (RPM).
Konventionelt snit: Fræseren roterer mod fremføringsretningen. Resulterer i minimal snak, men kan føre til tårer i visse skove.
Subtraktiv metode: Bittet fjerner materiale for at skabe former. (Modsat af additiv metode.)
Foder rate: Hastighed, hvormed skæreværktøjet bevæger sig gennem emnet.
Udgangsposition (Maskin nul): Maskindesignet nulpunkt bestemt af fysiske endestopkontakter. (Det identificerer ikke den faktiske arbejdsoprindelse, når et emne behandles.)
Climb Cut: Fræseren roterer med fremføringsretningen. Klatreskæring forhindrer rivning, men kan føre til pladdermærker med et lige riflet bid; en spiralrillet bit vil reducere snakken.
Arbejdets oprindelse (Work Zero): Det brugerdefinerede nulpunkt for emnet, hvorfra hovedet vil udføre alt det skærer. X-, Y- og Z-akserne sættes til nul.
LCD: Liquid Crystal Display (bruges på controlleren).
U disk: Ekstern datalagringsenhed, der er indsat i et USB-interface.
Funktionalitet
høj nøjagtighed
CNC-maskiner er højt integrerede mekatroniske produkter, som er sammensat af præcisionsmaskineri og automatiske styresystemer. De har høj positioneringsnøjagtighed og gentagelsespositioneringsnøjagtighed. Transmissionssystemet og strukturen har høj stivhed og stabilitet for at reducere fejl. Derfor har computerstyret numerisk kontrolmaskine højere bearbejdningsnøjagtighed, især konsistensen af dele, der fremstilles i samme batch, og produktkvaliteten er stabil, beståelseshastigheden er høj, hvilket er uforlignelig med almindelige værktøjsmaskiner.
Høj effektivitet
CNC-maskiner kan bruge en større mængde skæring, hvilket effektivt sparer behandlingstid. De har også automatisk hastighedsændring, automatisk værktøjsskift og andre automatiske betjeningsfunktioner, som i høj grad forkorter hjælpetiden, og når en stabil behandlingsproces er dannet, er der ingen grund til at udføre inter-process inspektion og måling. Derfor er produktiviteten af computerstyret numerisk kontrol bearbejdning 3-4 gange højere end for almindelige værktøjsmaskiner, eller endda mere.
Høj tilpasningsevne
CNC-maskiner udfører automatisk behandling i henhold til programmet for de forarbejdede dele. Når bearbejdningsobjektet ændres, så længe programmet ændres, er der ikke behov for at bruge specielt procesudstyr såsom mastere og skabeloner. Dette er nyttigt for at forkorte produktionsforberedelsescyklussen og fremme produktudskiftning.
Høj bearbejdelighed
Nogle mekaniske dele dannet af komplekse kurver og buede overflader er vanskelige at behandle eller endda umulige at fuldføre med konventionelle teknikker og manuelle operationer, og kan nemt realiseres af CNC-maskiner, der bruger multi-koordinat akser kobling.
Høj økonomisk værdi
CNC-bearbejdningscentre bruger for det meste proceskoncentration, og en maskine er multifunktionel. Ved én fastspænding kan de fleste dele af delene bearbejdes. De kan erstatte flere almindelige værktøjsmaskiner. Dette kan ikke kun reducere spændefejl, spare ekstra tid mellem transport, måling og spænding mellem processer, men også reducere typerne af værktøjsmaskiner, spare plads og give større økonomiske fordele.
Pros og Cons
FORDELE
Sikkerhed
Operatøren af CNC-maskinen er sikkert adskilt fra alle skarpe dele af en speciel beskyttelsesstruktur. Han kan stadig se, hvad der foregår ved maskinen gennem glasset, men han behøver ikke at gå i nærheden af møllen eller spindlen. Operatøren behøver heller ikke at røre ved kølevæsken. Afhængigt af materialet kan nogle væsker være skadelige for menneskers hud.
Spar arbejdsomkostninger
I dag kræver konventionelle værktøjsmaskiner konstant opmærksomhed. Det betyder, at hver medarbejder kun kan arbejde på én maskine. Da CNC-æraen kom, ændrede tingene sig dramatisk. De fleste dele tager mindst 30 minutter at behandle, hver gang de installeres. Men computer numerisk styrede maskiner gør det ved at skære delene selv. Ingen grund til at røre ved noget. Værktøjet bevæger sig automatisk, og operatøren tjekker blot for fejl i programmet eller indstillingerne. Når det er sagt, oplever CNC-operatører, at de har meget fritid. Denne tid kan bruges til andre maskiner. Altså én operatør, mange værktøjsmaskiner. Det betyder, at du kan spare arbejdskraft.
Minimum indstillingsfejl
Traditionelle værktøjsmaskiner er afhængige af operatørens færdigheder med måleværktøjer, og gode medarbejdere kan sikre, at dele bliver samlet med høj præcision. Mange CNC-systemer bruger specialiserede koordinatmålesonder. Det er normalt monteret på spindlen som et værktøj, og den faste del berøres med en sonde for at bestemme dens position. Bestem derefter nulpunktet for koordinatsystemet for at minimere opsætningsfejlen.
Fremragende overvågning af maskinens tilstand
Operatøren skal identificere bearbejdningsfejl og skærende værktøjer, og hans beslutninger er måske ikke optimale. Moderne CNC-bearbejdningscentre er fyldt med forskellige sensorer. Du kan overvåge drejningsmoment, temperatur, værktøjslevetid og andre faktorer, mens du bearbejder dit emne. Baseret på disse oplysninger kan du forfine processen i realtid. For eksempel ser du, at temperaturen er for høj. Højere temperaturer betyder slid på værktøj, dårlige metalegenskaber osv. Du kan reducere tilførslen eller øge kølevæsketrykket for at rette op på dette. På trods af hvad mange siger, er bearbejdning den mest udbredte fremstillingsmetode i dag. Enhver industri bruger til en vis grad bearbejdning.
Stabil nøjagtighed
Hvad er mere stabilt end et gennemprøvet computerprogram? Bevægelsen af instrumentet er altid den samme, fordi dets nøjagtighed kun afhænger af nøjagtigheden af stepmotorerne.
Færre testkørsler
Traditionel bearbejdning har uundgåeligt nogle testdele. Arbejderen skal vænne sig til teknologien, han vil helt sikkert savne noget, når han laver 1. del og tester den nye teknologi. CNC-systemer har en måde at undgå testkørsler. De anvender et visualiseringssystem, der giver operatøren mulighed for rent faktisk at se inventaret, efter at alle værktøjerne er gået igennem.
Nem bearbejdning af kompleks overflade
Fremstilling af komplekse overflader med høj præcision er næsten umuligt med konventionel bearbejdning. Det kræver meget fysisk arbejde. CAM-systemer kan automatisk danne værktøjsbaner til enhver overflade. Du behøver ikke at anstrenge dig overhovedet. Dette er en af de største fordele ved moderne CNC-bearbejdningsteknologi.
Mindre materialespild
CNC-programmet bruger algoritmer til at optimere emnestrukturen. Kombineret med automatisk layoutsoftware fjerner det overflødigt materiale, hvilket opnår et let design og minimerer materialespild.
Højere fleksibilitet
Den traditionelle metode er at fræsemaskiner til riller eller flade, drejebænke til cylindre og koniske, og boremaskiner til huller. CNC-bearbejdning kan kombinere alt ovenstående i én værktøjsmaskine. Da værktøjsbaner kan programmeres, kan du replikere enhver bevægelse på enhver maskine. Så vi har fræsecentre, der kan lave cylindriske dele og drejebænke, der kan fræse riller. Alt dette reducerer opsætningen af delen.
ULEMPER
• Maskinoperatører og vedligeholdelsespersonale har brug for høj viden og færdigheder.
• At starte en CNC-bearbejdningsvirksomhed kræver en høj initial investeringsomkostning.
• Nedetid på grund af maskinfejl påvirker produktionseffektiviteten betydeligt.
Applikationer
Fra perspektivet af CNC-teknologi og udstyrsapplikationer i verden er dens vigtigste anvendelsesområder som følger:
Fremstillingsindustri
Maskinfremstillingsindustrien er den tidligste industri til at anvende computerstyret numerisk kontrolteknologi, og den er ansvarlig for at levere avanceret udstyr til forskellige industrier i den nationale økonomi. De vigtigste applikationer er udvikling og fremstilling af 5-aksede vertikale bearbejdningscentre til moderne militærudstyr, 5-aksede bearbejdningscentre, storskala 5-akset portalfræsning, fleksible produktionslinjer til motorer, gearkasser og krumtapaksler i bilindustrien, og højhastighedsbearbejdnings-, svejse-, laser-, malings-, svejse- og svejserobotter. maskiner og laserskæremaskiner, højhastigheds-bearbejdningscentre med 5 koordinater til bearbejdning af propeller, motorer, generatorer og turbinebladsdele i luftfarts-, marine- og elproduktionsindustrien, tunge drejnings- og fræsekomplekser.
Informationsindustri
I informationsindustrien, fra computer til netværk, mobilkommunikation, telemetri, fjernbetjening og andet udstyr, er det nødvendigt at anvende produktionsudstyr baseret på superpræcisionsteknologi og nanoteknologi, såsom trådbindingsmaskiner til chipfremstilling, waferlitografimaskiner. Styringen af dette udstyr skal bruge computerstyret numerisk kontrolteknologi.
Medicinsk udstyrsindustri
I den medicinske industri har mange moderne medicinske diagnose- og behandlingsudstyr vedtaget numerisk kontrolteknologi, såsom CT-diagnostiske instrumenter, helkropsbehandlingsmaskiner og minimalt invasive kirurgiske robotter baseret på visuel vejledning, tandregulering og tandrestaurering i stomatologi er påkrævet.
Militær udstyr
Mange moderne militærudstyr bruger servobevægelseskontrolteknologi, såsom automatisk sigtekontrol af artilleri, sporingskontrol af radar og automatisk sporingskontrol af missiler.
Andre industrier
I den lette industri er der trykkemaskiner, tekstilmaskiner, pakkemaskiner og træbearbejdningsmaskiner, der anvender flerakset servostyring. I byggematerialeindustrien er der computer numerisk styrede vandstråleskæremaskiner til stenbearbejdning, computer numerisk styrede glasgraveringsmaskiner til glasbearbejdning, computer numerisk styret symaskine, der bruges til Simmons forarbejdning og computer numerisk styret broderimaskine, der bruges til beklædning. I kunstindustrien vil flere og flere kunsthåndværk og kunstværker blive produceret ved hjælp af højtydende 5-aksede CNC-maskiner.
Anvendelsen af numerisk styringsteknologi bringer ikke kun revolutionerende ændringer til den traditionelle fremstillingsindustri, hvilket gør fremstillingsindustrien til et symbol på industrialisering, men også med den kontinuerlige udvikling af numerisk styringsteknologi og udvidelsen af anvendelsesområder har den spillet en stadig vigtigere rolle inden for national økonomi og folks levebrød (f.eks. IT og biler), let industri, medicinsk behandling, fordi digitaliseringen af udstyr, der kræves i disse industrier, er blevet en stor trend i moderne fremstilling.
Tendenser
Høj hastighed / høj præcision
Høj hastighed og præcision er de evige mål for udvikling af værktøjsmaskiner. Med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi accelereres hastigheden af udskiftning af elektromekaniske produkter, og kravene til præcision og overfladekvalitet af delebehandling er også højere og højere. For at imødekomme behovene på dette komplekse og foranderlige marked udvikler de nuværende værktøjsmaskiner sig i retning af højhastighedsskæring, tørskæring og kvasi-tørskæring, og bearbejdningsnøjagtigheden forbedres konstant. Derudover har anvendelsen af lineære motorer, elektriske spindler, keramiske kuglelejer, højhastighedskugleskruer og -møtrikker, lineære styreskinner og andre funktionelle komponenter også skabt betingelser for udvikling af højhastigheds- og præcisionsværktøjsmaskiner. Computerens numeriske styringsmaskine anvender en elektrisk spindel, som eliminerer forbindelser såsom remme, remskiver og gear, hvilket i høj grad reducerer inertimomentet for hoveddrevet, forbedrer spindlens dynamiske responshastighed og arbejdsnøjagtighed og løser fuldstændigt problemet med vibrationer og støj, når spindlen kører med høj hastighed. Brugen af elektrisk spindelstruktur kan få spindelhastigheden til at nå mere end 10000r/min. Den lineære motor har høj kørehastighed, gode accelerations- og decelerationsegenskaber og har fremragende responsegenskaber og følgende nøjagtighed. Brugen af lineær motor som servodrev eliminerer kugleskruens mellemtransmissionsled, eliminerer transmissionsgabet (inklusive slør), bevægelsesinertien er lille, systemets stivhed er god, og den kan placeres præcist ved høj hastighed, hvilket forbedrer servo-nøjagtigheden betydeligt. På grund af dets nulafstand i alle retninger og meget lille rullefriktion har det lineære rullestyrpar lille slid og ubetydelig varmeudvikling og har meget god termisk stabilitet, hvilket forbedrer positioneringsnøjagtigheden og repeterbarheden af hele processen. Ved at anvende lineær motor og lineært rullestyrepar kan maskinens hurtige bevægelseshastighed øges fra de oprindelige 10-20m/min til 60-80m/min, eller endda så høj som 120m/ Min.
Høj pålidelighed
Pålideligheden er en nøgleindikator for kvaliteten af computernumerisk styrede værktøjsmaskiner. Hvorvidt maskinen kan udøve sin høje ydeevne, høje præcision og høje effektivitet og opnå gode fordele, afhænger af dens pålidelighed.
CNC-maskinedesign med CAD, strukturelt design med modularisering
Med populariseringen af computerapplikationer og udviklingen af softwareteknologi er CAD-teknologien blevet bredt udviklet. CAD kan ikke kun erstatte det kedelige tegnearbejde med manuelt arbejde, men endnu vigtigere, det kan udføre designskemavalg og statisk og dynamisk karakteristisk analyse, beregning, forudsigelse og optimeringsdesign af storstilet komplet maskine og kan udføre dynamisk simulering af hver arbejdsdel af hele udstyret. På basis af modularitet kan den 3-dimensionelle geometriske model og realistiske farve på produktet ses i designfasen. Brugen af CAD kan også i høj grad forbedre arbejdseffektiviteten og forbedre engangssuccesraten for design, hvorved prøveproduktionscyklussen forkortes, designomkostningerne reduceres og markedets konkurrenceevne forbedres. Det modulære design af maskinværktøjskomponenter kan ikke kun reducere gentagne arbejdskraft, men reagerer også hurtigt på markedet og forkorter produktudviklings- og designcyklusser.
Funktionel sammensætning
Formålet med funktionel blanding er yderligere at forbedre produktionseffektiviteten af værktøjsmaskinen og minimere den ikke-bearbejdning hjælpetid. Gennem sammensætning af funktioner kan anvendelsesområdet for værktøjsmaskinen udvides, effektiviteten kan forbedres, og multi-formål og multifunktion af en maskine kan realiseres, det vil sige, en CNC-maskine kan realisere både drejning funktion og fræseprocessen. Slibning er også mulig på værktøjsmaskiner. Computer numerisk styret dreje- og fræsemassecenter vil arbejde med X, Z-akser, C og Y-akser på samme tid. Gennem C-aksen og Y-aksen kan planfræsning og bearbejdning af forskudte huller og riller realiseres. Maskinen er desuden udstyret med en kraftig værktøjsstøtte og en underspindel. Subspindelen vedtager en indbygget elektrisk spindelstruktur, og hastighedssynkroniseringen af hoved- og underspindlerne kan realiseres direkte gennem det numeriske kontrolsystem. Værktøjsmaskinens emne kan fuldføre al bearbejdning i én fastspænding, hvilket i høj grad forbedrer effektiviteten.
Intelligent, netværksforbundet, fleksibel og integreret
CNC-udstyret i det 21. århundrede vil være et system med en vis intelligens. Indholdet af intelligens omfatter alle aspekter af det numeriske kontrolsystem: For at forfølge intelligensen i bearbejdningseffektivitet og bearbejdningskvalitet, såsom den adaptive kontrol af bearbejdningsprocessen, genereres procesparametrene automatisk; for at forbedre køreegenskaberne og bruge intelligensen i forbindelse, Såsom feedforward kontrol, selvtilpassende drift af motorparametre, automatisk identifikation af last, automatisk modelvalg, selvtuning osv.; forenklet programmering, forenklet operationsintelligens, såsom intelligent automatisk programmering, intelligent grænseflade, intelligent diagnose, intelligent overvågning og andre aspekter for at lette diagnosticering og vedligeholdelse af systemet. Netværksforbundet numerisk kontroludstyr er et hot spot i udviklingen af værktøjsmaskiner i de senere år. Netværket af CNC-udstyr vil i høj grad opfylde behovene hos produktionslinjer, produktionssystemer og fremstillingsvirksomheder til informationsintegration, og det er også den grundlæggende enhed til at realisere nye fremstillingsmodeller, såsom agil fremstilling, virtuelle virksomheder og global fremstilling. Udviklingstendensen for computernumerisk styrede maskiner til fleksible automatiseringssystemer er: fra punkt (stand-alone, bearbejdningscenter og kompositbearbejdningscenter), linje (FMC, FMS, FTL, FML) til overflade (uafhængig produktionsø i værksted, FA) , organ (CIMS, distribueret netværk integreret fremstillingssystem), på den anden side for at fokusere på retningen af anvendelse og økonomi. Fleksibel automationsteknologi er det vigtigste middel for fremstillingsindustrien til at tilpasse sig dynamiske markedskrav og til hurtigt at opdatere produkter. Dens fokus er at forbedre pålideligheden og anvendeligheden af systemet som forudsætning, med det mål om let netværk og integration, og være opmærksom på at styrke udviklingen og forbedringen af enhedsteknologi. CNC-stand-alone maskiner udvikler sig i retning af høj præcision, høj hastighed og høj fleksibilitet. CNC-maskiner og deres fleksible produktionssystemer kan nemt forbindes med CAD, CAM, CAPP og MTS og udvikles hen imod informationsintegration. Netværkssystemet udvikler sig i retning af åbenhed, integration og intelligens.
Resumé
Kort sagt er CNC-teknologi overalt i vores arbejde og dagligdag, fra små værksteder til store produktionsanlæg. CNC-maskiner er i stand til alt fra at udskære og skære personligt træhåndværk til drejning og fræsning af præcisionsmetaldele. De er efterspurgte af alle, lige fra gør-det-selv-entusiaster til industrielle producenter. CNC-maskiner øger produktiviteten, samtidig med at de sparer arbejdskraft- og materialeomkostninger, hvilket gør dem til den perfekte partner til at starte en ny virksomhed eller opgradere en forældet produktionslinje.
