Hoe CNC-machines werken en werken

Het huidige ontwikkelingsniveau van de technologische vooruitgang, gecombineerd met een hoog verbruik en de bijbehorende vraag, stelt nieuwe en nieuwe normen voor verschillende industrieën wat betreft de kwantiteit en kwaliteit van hun producten. De volumes die vandaag nodig zijn, kunnen niet meer worden geleverd zonder toevlucht te nemen tot volledige automatisering.

Als gevolg hiervan is een van de belangrijkste innovaties van het afgelopen decennium de wijdverspreide acceptatie van metaalsnijmachines geweest CNC — numeriek bestuurde metaalsnijmachines.

De taak om de efficiëntie van machinebouw te verhogen kan worden opgelost op basis van volledige mechanisatie en automatisering van productieprocessen, verbetering van de structuur van het park van metaalbewerkingsapparatuur, door de introductie van geprogrammeerde machines, industriële robots, automatische lijnen en complexen, d.w.z. vermogen om snel van apparatuur te wisselen bij het overschakelen naar verschillende soorten producten.

Industriële robot (automatische manipulator met geprogrammeerde besturing) is een automatische machine (stationair of mobiel) die bestaat uit een uitvoerend apparaat in de vorm van een manipulator met verschillende graden van mobiliteit en een herprogrammeerbaar apparaat voor programmabesturing om motor- en besturingsfuncties in het productieproces uit te voeren.

Meer over robots:

Classificatie van industriële robots

Soorten industriële robots in moderne productie

De automatisering van het beheer van elk object bestaat uit het ondergeschikt maken van de beweging van dit object aan bepaalde vereisten, waardoor de beste prestatie ervan voor zijn doel wordt gegarandeerd. Deze organisatie van de beweging van het object wordt uitgevoerd door middel van automatische besturingsapparaten - besturingsmachines die programmabesturingssystemen bevatten.

Geprogrammeerde besturing bestaat uit het feit dat de noodzakelijke bewegingsmodi van elk bestuurd object van tevoren worden berekend en vastgelegd in de overeenkomstige informatieopslagapparaten - geheugenorganen. Het besturingsproces is beperkt tot het reproduceren van de bewegingen van het object die door dit programma zijn geregistreerd.

Programma controle — besturing door systemen die zorgen voor een snelle overgang naar elk werkprogramma door het in te voeren of te schrijven met een voorwaardelijke code op de programmadrager, waarmee het in het besturingsapparaat wordt ingevoerd.

Numerieke besturing van de machine — besturing van de bewerking van het machineonderdeel volgens het besturingsprogramma (NC), waarin de gegevens in digitale vorm zijn vastgelegd.

Digitale controlesystemen (CNC) zijn gebouwd op basis van hardware en software, gericht op het gebruik van microprocessors en moderne microcomputers met randapparatuur, op het gebruik van snelle geautomatiseerde elektrische aandrijving die zorgt voor reproductie van softwarematige bewegingstrajecten, evenals computer ontwerpen, voorbereiden en debuggen van systeem- en applicatiesoftware.

Externe weergave van het WinPCNC-model van de CNC-eenheid

CNC (numerieke besturing) is dus eigenlijk een geautomatiseerd systeem voor het besturen van de mechanismen van een werktuigmachine, waarbij bepaalde machinecommando's worden gebruikt om bepaalde taken uit te voeren. Dankzij deze technologie hebben veel bedrijven hun productiecapaciteit drastisch kunnen verhogen en tegelijkertijd de kosten van hun producten kunnen verlagen.

Het programmeren van de volgorde en werkingsmodus van de CNC-machine wordt uitgevoerd met behulp van sets speciale functies en algoritmen die begrijpelijk zijn voor het digitale besturingssysteem. De kwantiteit en kwaliteit van de opdrachten die aan het besturingssysteem worden gegeven, evenals de programmeerkenmerken van elke machine, hangen zowel af van de professionaliteit van de operator als van de mogelijkheden van een bepaalde machine, die in eerste instantie beperkt kan zijn door het ontwerp.

Veel routers maken het bijvoorbeeld mogelijk om de beweging van het uitrustingsstuk te programmeren, maar laten tegelijkertijd helemaal geen beweging van de werktafel toe. Andere machines maken meer programmeerbare acties mogelijk, zodat de operator meer controleruimte heeft. Soms hoeft de operator alleen de werkstukken op tijd te vervangen en de slijtage van het werkgereedschap te controleren, en het programma doet de rest.

Het apparaat van CNC-machines

Het ontwerp van de CNC-machine omvat verschillende blokken, die elk, als onderdeel van het geheel, hun eigen functionele doel hebben. Er kunnen extra eenheden zijn die individuele kenmerken in het eenhedensysteem introduceren. Stel dat een CNC-draaibank de volgende basiscomponenten heeft: onderstel, bed, hoofdsteun, staartvloeistof, snijkop, tandwielaandrijvingen, draadsensor, bedieningspaneel.

De basis is een gegoten rechthoekig onderdeel waarop het bed is gemonteerd en dat de machine sterkte en weerstand tegen trillingen geeft. Het bed is het belangrijkste onderdeel van de draaibank, die al zijn componenten en mechanismen verenigt. Het bestaat uit een paar wanden die stevig met elkaar zijn verbonden door dwarselementen.

Er zijn geleiders op het bed, daarnaast zijn de versnellingsbak en het achterste deel hier bevestigd. De staart en steun met het schort kunnen langs de geleiders bewegen, afhankelijk van het type werktuig. Er zit een lager in de spilkop, dankzij dit ontwerp is het werkstuk gefixeerd en geroteerd.

De automatische snijkop impliceert een sequentiële installatie van de snijgereedschappen in de werkpositie. Aandrijvende versnellingen van de hoofdbeweging, transversale en longitudinale transmissie.

De elektromotoren brengen de rotatie van de rotor over, die dankzij de bolvormige schroeven wordt omgezet in een lineaire beweging van de blokken. De staart houdt het midden van het te bewerken werkstuk vast. De tapsensor bevindt zich op het dienblad. Het bedieningspaneel is ontworpen voor gebruikersgemak en procesbewaking. Er kunnen meerdere bedieningspanelen zijn.

Het programmeren van aandrijvingen met vaste spil komt neer op het in- en uitschakelen en schakelen van de juiste schakelaars.Om dit te doen, volstaat het om het signaal van de «aan» en «uit» commando's op te nemen.

Snelheidsregeling van de hoofdspillen is meestal vereist om ervoor te zorgen dat het metaal met de optimale snijsnelheid wordt verwerkt. In dit geval is het nodig om de hoeksnelheid aan te passen zodat de omtreksnelheid waarmee het snijden wordt uitgevoerd een constante optimale waarde heeft.

Het programmeren van de besturing van feeders is een veel belangrijkere en complexere taak, omdat het zorgt voor de uitvoering van de belangrijkste functie van de machine: het vormen van de vorm van het product.

Standaard coördinatensysteem van CNC-bewerkingsmachines

Functioneel diagram van CNC-machinebesturing

Schematische implementatie van NC-klasse (SNC) CNC-algoritmen

Alan Bradley's PCNC-1 systeemarchitectuur met CNC

De voordelen van CNC-machines

Het belangrijkste en voor de hand liggende voordeel van een CNC-machine, vergeleken met een conventionele machine, is het hoogste niveau van productieautomatisering, waardoor menselijke tussenkomst in het productieproces van onderdelen tot een minimum wordt beperkt.

De CNC-machine is per definitie in staat om autonoom en bijna continu te werken, zonder de klok rond moe te worden, en de kwaliteit van de producten zal hierdoor niet afnemen.Als het werk door een persoon zou worden gedaan, zou hij moe zijn, het zou nodig zijn om de draaibank te veranderen, de alomtegenwoordige menselijke factoren, fouten, enz. Dit is hier niet. De operator maakt de machine alleen werkklaar, plaatst en verwijdert onderdelen, stelt het gereedschap af. Zo kan één persoon meerdere machines bedienen.

Bovendien moet de hoogste flexibiliteit van CNC-machines worden opgemerkt. Om verschillende onderdelen te produceren, hoeft de operator alleen het werkprogramma van de machine te wijzigen.Daarnaast is het programma altijd klaar om een ​​onbeperkt aantal keren te draaien, terwijl het programma niet elke keer bewerkt hoeft te worden.

Hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid hangen niet langer af van de training van de operator, maar van de kwaliteit van het gebruikte programma. Dit is een enorm pluspunt in vergelijking met conventionele metaalsnijmachines, waardoor duizenden onderdelen kunnen worden geproduceerd die qua vorm en kwaliteit identiek zijn, zonder aan kwaliteit in te boeten.

Sommige onderdelen kunnen vanwege complexiteit of hoge kosten niet met de hand worden gemaakt op een conventionele machine, en op een CNC-machine is het gewoon een kwestie van het juiste programma kiezen. Hierdoor is het met CNC-machines mogelijk om snel en efficiënt een onderdeel van vrijwel elke complexiteit en in principe in elke hoeveelheid te verkrijgen. Er is slechts één voorwaarde: het te vervaardigen onderdeel moet vooraf zijn ontworpen met behulp van een computer.

Zie ook:

Elektrische aandrijvingen voor CNC-machines

Elektrische uitrusting voor CNC-boormachines

Elektrische uitrusting van CNC-draaibanken