Τι είναι μια μηχανή CNC;
A Μηχανή CNC είναι μια εργαλειομηχανή αριθμητικού ελέγχου με την πρόσθετη δυνατότητα ενός υπολογιστή ενσωματωμένου. Ο υπολογιστής αναφέρεται ως μονάδα ελέγχου μηχανής (MCU). Τα αριθμητικά δεδομένα που απαιτούνται για την παραγωγή ενός εξαρτήματος παρέχονται στο μηχάνημα με τη μορφή προγράμματος. Το πρόγραμμα μεταφράζεται στα κατάλληλα ηλεκτρικά σήματα για είσοδο στους κινητήρες που λειτουργούν το μηχάνημα.
Το κρεβάτι πλαισίου μηχανής είναι η μηχανική δομή της μηχανής CNC και αποτελείται επίσης από το κύριο σύστημα κίνησης, σύστημα κίνησης τροφοδοσίας, κρεβάτι, πάγκο εργασίας και βοηθητικές συσκευές κίνησης, υδραυλικά και πνευματικά συστήματα, συστήματα λίπανσης, συσκευές ψύξης, αφαίρεση τσιπ, συστήματα προστασίας και άλλα μέρη. Αλλά για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις αριθμητικού ελέγχου και να δοθεί πλήρης σημασία στην απόδοση της εργαλειομηχανής, έχει υποστεί μεγάλες αλλαγές στη συνολική διάταξη, την εμφάνιση, τη δομή του συστήματος μετάδοσης, το σύστημα εργαλείων και την απόδοση λειτουργίας. Τα μηχανικά μέρη των μηχανών CNC περιλαμβάνουν κρεβάτι, κουτί, κολώνα, ράγα οδήγησης, τραπέζι εργασίας, άξονα, μηχανισμό τροφοδοσίας, μηχανισμό ανταλλαγής εργαλείων.
Πώς λειτουργεί μια μηχανή CNC;
Οι μηχανές CNC χρησιμοποιούν υπολογιστές για να πραγματοποιήσουν την τεχνολογία του ψηφιακού ελέγχου προγραμμάτων. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί έναν υπολογιστή για να εκτελέσει τη λειτουργία διαδοχικού λογικού ελέγχου της διαδρομής κίνησης της συσκευής και τη λειτουργία των περιφερειακών σύμφωνα με το πρόγραμμα ελέγχου που έχει αποθηκευτεί εκ των προτέρων. Καθώς χρησιμοποιείται υπολογιστής για την αντικατάσταση της αρχικής συσκευής αριθμητικού ελέγχου που αποτελείται από λογικά κυκλώματα υλικού, η αποθήκευση, η επεξεργασία, ο υπολογισμός, η λογική κρίση και άλλες λειτουργίες ελέγχου των οδηγιών λειτουργίας εισόδου μπορούν να πραγματοποιηθούν από λογισμικό υπολογιστή και οι μικροεντολές που παράγονται από την επεξεργασία μπορούν να μεταδοθούν. Οδηγήστε τον κινητήρα ή τους υδραυλικούς ενεργοποιητές στη συσκευή μετάδοσης κίνησης σερβομηχανισμού για να ενεργοποιήσετε τη μηχανή CNC.
Για να λειτουργήσετε μια μηχανή CNC, μπορείτε να ακολουθήσετε τα ακόλουθα βήματα:
Βήμα 1. Σύμφωνα με το σχέδιο και το σχέδιο διαδικασίας του κατεργασμένου εξαρτήματος, χρησιμοποιήστε τον καθορισμένο κωδικό και τη μορφή προγράμματος για να προγραμματίσετε τη διαδρομή κίνησης του εργαλείου, τη διαδικασία επεξεργασίας, τις παραμέτρους διαδικασίας και το ποσό κοπής στη φόρμα οδηγιών που μπορεί να αναγνωριστεί από το σύστημα CNC, δηλαδή για να γράψετε το πρόγραμμα επεξεργασίας.
Βήμα 2. Εισαγάγετε το προγραμματισμένο πρόγραμμα επεξεργασίας στη συσκευή CNC.
Βήμα 3. Η συσκευή CNC αποκωδικοποιεί και επεξεργάζεται το πρόγραμμα εισόδου (κωδικός) και στέλνει τα αντίστοιχα σήματα ελέγχου στη συσκευή σερβομηχανής και στη συσκευή ελέγχου βοηθητικής λειτουργίας κάθε άξονα συντεταγμένων για τον έλεγχο της κίνησης κάθε τμήματος της εργαλειομηχανής.
Βήμα 4. Στη διαδικασία κίνησης, το σύστημα CNC πρέπει να ανιχνεύει τη θέση του άξονα συντεταγμένων της μηχανής CNC, την κατάσταση του διακόπτη διαδρομής κ.λπ. ανά πάσα στιγμή και να τη συγκρίνει με τις απαιτήσεις του προγράμματος για να καθορίσει την επόμενη ενέργεια μέχρι να επεξεργαστεί ένα κατάλληλο εξάρτημα.
Βήμα 5. Ο χειριστής μπορεί να παρατηρήσει και να ελέγξει τις συνθήκες επεξεργασίας και την κατάσταση λειτουργίας του μηχανήματος CNC ανά πάσα στιγμή. Εάν είναι απαραίτητο, είναι απαραίτητο να προσαρμόσετε το πρόγραμμα δράσης και επεξεργασίας της μηχανής CNC για να διασφαλίσετε την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία της εργαλειομηχανής.
Καρτεσιανό Σύστημα Συντεταγμένων
Σχεδόν οτιδήποτε μπορεί να παραχθεί σε μια συμβατική εργαλειομηχανή μπορεί να παραχθεί σε μια εργαλειομηχανή αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή, με τα πολλά πλεονεκτήματά της. Οι κινήσεις εργαλειομηχανών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενός προϊόντος είναι 2 βασικών τύπων: από σημείο σε σημείο (κινήσεις ευθείας γραμμής) και συνεχείς διαδρομές (κινήσεις περιγράμματος).
Το καρτεσιανό ή ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων επινοήθηκε από τον Γάλλο μαθηματικό και φιλόσοφο Ρενέ Ντεκάρτ. Με αυτό το σύστημα, οποιοδήποτε συγκεκριμένο σημείο μπορεί να περιγραφεί με μαθηματικούς όρους από οποιοδήποτε άλλο σημείο κατά μήκος 3 κάθετων αξόνων. Αυτή η έννοια ταιριάζει απόλυτα στις εργαλειομηχανές, καθώς η κατασκευή τους βασίζεται γενικά σε 3 άξονες κίνησης (X, Y, Z) συν έναν άξονα περιστροφής. Σε μια απλή κατακόρυφη φρέζα, ο άξονας Χ είναι η οριζόντια κίνηση (δεξιά ή αριστερά) του τραπεζιού, ο άξονας Υ είναι η εγκάρσια κίνηση του τραπεζιού (προς ή μακριά από τη στήλη) και ο άξονας Ζ είναι η κατακόρυφη κίνηση του γόνατος ή του άξονα. Τα συστήματα CNC βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στη χρήση ορθογώνιων συντεταγμένων επειδή ο προγραμματιστής μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια κάθε σημείο σε μια εργασία. Όταν τα σημεία βρίσκονται σε ένα τεμάχιο εργασίας, χρησιμοποιούνται 2 ευθείες τεμνόμενες γραμμές, μία κάθετη και μία οριζόντια. Αυτές οι γραμμές πρέπει να είναι σε ορθή γωνία μεταξύ τους και το σημείο όπου τέμνονται ονομάζεται αρχή ή μηδενικό σημείο (Εικ. 1).
Εικ. 1 Οι τεμνόμενες γραμμές σχηματίζουν ορθές γωνίες και καθορίζουν το σημείο μηδέν.
Εικ. 2 Τα τρισδιάστατα επίπεδα συντεταγμένων (άξονας) που χρησιμοποιούνται στο CNC.
Τα τρισδιάστατα επίπεδα συντεταγμένων φαίνονται στο Σχ. 3. Τα επίπεδα Χ και Υ (άξονας) είναι οριζόντια και αντιπροσωπεύουν οριζόντιες κινήσεις του πίνακα της μηχανής. Το επίπεδο ή ο άξονας Z αντιπροσωπεύει την κατακόρυφη κίνηση του εργαλείου. Τα σύμβολα συν (+) και μείον (-) υποδεικνύουν την κατεύθυνση από το σημείο μηδέν (προέλευση) κατά μήκος του άξονα κίνησης. Τα 2 τεταρτημόρια που σχηματίζονται όταν ο σταυρός του άξονα XY αριθμείται αριστερόστροφα (Εικ. 4). Όλες οι θέσεις που βρίσκονται στο τεταρτημόριο 3 θα είναι θετικές (X+) και θετικές (Y+). Στο 1ο τεταρτημόριο, όλες οι θέσεις θα είναι αρνητικές X (X-) και θετικές (Y+). Στο 2ο τεταρτημόριο, όλες οι θέσεις θα είναι αρνητικές X (X-) και αρνητικές (Y-). Στο 3ο τεταρτημόριο, όλες οι θέσεις θα είναι θετικές X (X+) και αρνητικές Y (Y-).
Εικ. 3 Τα τεταρτημόρια που σχηματίζονται όταν η διασταύρωση των αξόνων Χ και Υ χρησιμοποιούνται για τον ακριβή εντοπισμό σημείων από το μηδέν X/Y ή το σημείο προέλευσης.
Στο Σχ. 3, το σημείο Α θα είναι 2 μονάδες στα δεξιά του άξονα Υ και 2 μονάδες πάνω από τον άξονα Χ. Ας υποθέσουμε ότι κάθε μονάδα ισούται με 1.000. Η θέση του σημείου Α θα είναι Χ + 2.000 και Υ + 2.000. Για το σημείο Β, η τοποθεσία θα είναι X + 1.000 και Y - 2.000. Στον προγραμματισμό CNC δεν είναι απαραίτητο να υποδεικνύονται τιμές συν (+) αφού αυτές θεωρούνται. Ωστόσο, πρέπει να αναφέρονται οι τιμές μείον (-). Για παράδειγμα, οι θέσεις του Α και του Β θα υποδεικνύονται ως εξής:
A X2.000 Y2.000
Β Χ1.000 Υ-2.000
Ένα σύστημα υπολογιστή συνδέεται με το μηχάνημα που αποτελείται από αισθητήρες και ηλεκτρικούς δίσκους. Το πρόγραμμα ελέγχει τις κινήσεις του άξονα του μηχανήματος.
Ποιοι είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι μηχανών CNC;
Οι πρώτες εργαλειομηχανές σχεδιάστηκαν έτσι ώστε ο χειριστής να στέκεται μπροστά από το μηχάνημα ενώ χειριζόταν τα χειριστήρια. Αυτός ο σχεδιασμός δεν είναι πλέον απαραίτητος, αφού στο CNC ο χειριστής δεν ελέγχει πλέον τις κινήσεις εργαλειομηχανών. Στις συμβατικές εργαλειομηχανές, μόνο το 20% περίπου του χρόνου αφιερώθηκε στην αφαίρεση υλικού. Με την προσθήκη ηλεκτρονικών χειριστηρίων, ο πραγματικός χρόνος αφαίρεσης μετάλλου έχει αυξηθεί στο 80 τοις εκατό και ακόμη υψηλότερος. Έχει επίσης μειώσει τον χρόνο που απαιτείται για να φέρει το εργαλείο κοπής σε κάθε θέση κατεργασίας.
Υπάρχουν 10 πιο συνηθισμένοι τύποι μηχανών CNC που υπάρχουν σε μια ποικιλία βιομηχανιών.
1. Μηχανές φρέζας CNC (Μύλοι CNC)
2. Μηχανές δρομολογητή CNC (Δρομολογητής CNC)
3. Μηχανές λέιζερ CNC (Κόφτες λέιζερ, Χαρακτές λέιζερ, Συγκολλητές με Λέιζερ)
4. Μηχανές τόρνου CNC (CNC Τόρνοι)
5. Μηχανήματα διάτρησης CNC (τρυπάνια CNC)
6. CNC Boring Machines
7. Μηχανές λείανσης CNC (CNC Grinders)
8. Μηχανές Ηλεκτρικής Εκκένωσης (EDM)
9. Μηχανές κοπής πλάσματος CNC (Κόφτες πλάσματος CNC)
10. 3D εκτυπωτές
