CNC numerieke besturingsmachines

CNC-machines en gereedschappen voor numerieke besturing

De numerieke besturingsmachines Ze zijn nu aanwezig in tal van industrieën, en ook in andere bedrijven zoals werkplaatsen waar metaal of andere materialen worden bewerkt. Met dit type machine is het mogelijk om tijd te besparen en onderdelen met veel meer precisie te kunnen bewerken dan handmatige methoden met andere soorten gereedschappen die door de operators worden gehanteerd met behulp van handwielen, hendels of met hun eigen handen.

CNC staat voor Computerized Numerical Control of door computer

Dit type machine heeft de kwaliteit van de verkregen stukken aanzienlijk verbeteren!, lagere kosten, hogere productiviteit en wat nog belangrijker is, een grotere homogeniteit bereiken tussen de onderdelen die met deze methoden worden geproduceerd.

Introducción

wanneer onderdelen vervaardigen, in veel gevallen moeten ze specifieke afmetingen en vorm hebben, naast een specifieke structuur, samenstelling, weerstand tegen inspanningen, enz. De beste manier om deze onderdelen met de nodige technische kenmerken te vervaardigen, is door de analyse en het ontwerp van alle variabelen die de kwaliteit van het onderdeel beïnvloeden door een ingenieur.

De monteur kan een aantal: computerberekeningen om te bepalen hoe het laatste stuk eruit moet zien zodat u uw haast kunt vervullen. Maar als, zodra u deze gegevens heeft, het onderdeel niet nauwkeurig is vervaardigd, kan al uw werk in gevaar komen. Structurele stijfheid, buiging, trillingen, enz. kunnen bijvoorbeeld worden gewijzigd. Om het werk precies uit te voeren, is de oplossing deze numerieke besturingsmachines voor bewerking, zoals u in de volgende paragrafen kunt zien.

https://www.youtube.com/watch?v=TRjm3FsApOg

Geschiedenis

Sinds het begin van de XNUMXe eeuw worden machines aangedreven door aandrijfkracht in de industrie gebruikt. Het was een eerste stap in constante zoektocht naar productiviteit en efficiëntie. In die tijd hadden machines, ondanks de mechanisatie, nog geen arbeid verdrongen, wat nog steeds erg belangrijk was. Dat maakte de productiekosten hoger, langzamer en lagere winsten, verkregen kwaliteit en precisie.

Besturingsmachines hebben hun oorsprong in de jaren 40 en 50, in de Verenigde Staten. Vervolgens gebruikte de ingenieur John T. Parsons in die tijd bestaande machines met enkele aanpassingen zodat de nummers hem via ponskaarten konden worden doorgegeven. Op deze manier zou de operator de kaarten kunnen inbrengen en dat de motoren de exacte bewegingen kunnen uitvoeren die nodig zijn voor de bewerking van het onderdeel. Dat was veel beter dan eerdere handmatige bedieningssystemen met hendels of handwielen die door operators werden bewogen, maar die voor bepaalde toepassingen mogelijk niet nauwkeurig genoeg zijn.

Die Parsons-machine het was niets meer dan een freesmachine met vacuümkleptechnologie die kon worden geprogrammeerd door gegevens te laden. Sindsdien zijn deze primitieve numerieke besturingsmachines geëvolueerd tot veel nauwkeurigere systemen met behulp van analoge en later digitale elektronische besturingstechnologie.

Een grote stap was toen vacuümbuizen werden vervangen door transistors en vervolgens circuits door chips. Dat zorgde voor een grote verandering in de industrie, en met de verlaging van de microcontrollers (MCU), kregen de machines veel intelligentere en programmeerbare systemen voor bewerking.

Dat zou de stroom maken geautomatiseerde numerieke besturing of CNC-machines (Computer Numerical Control) in de jaren 70, waarmee de basis werd gelegd voor CNC-machines zoals we die nu kennen. Beetje bij beetje werden ze goedkoper en gemakkelijker te programmeren, totdat ze zich verspreidden naar een groot aantal industriële sectoren en werkplaatsen van elke omvang.

Een andere grote sprong zou ook plaatsvinden in de jaren negentig, wanneer een technologie van open numerieke besturing. Dit maakte niet alleen gegevenscontrole mogelijk, maar maakte ook aanpassing en integratie van bepaalde instellingen mogelijk door te programmeren dankzij de steeds intuïtievere grafische interfaces.

Ontdek wat de . is Industrie 4.0 en hoe dit soort technologie kan worden geïntegreerd.

CNC-machines

wat is een cnc-machine?

De werkingsprincipes CNC- of numerieke besturingsmachines zijn vrij eenvoudig. Wanneer u een onderdeel wilt bewerken, heeft u een reeks gereedschappen nodig: freesmachines, zagen, boormachines, enz. Deze gereedschappen kunnen nu, in plaats van door één persoon te worden aangestuurd, worden geprogrammeerd met behulp van coördinatensystemen, zodat ze op het onderdeel nauwkeurig kunnen werken.

Zijn werking is zeer vergelijkbaar met de huidige 3D-printers, omdat ze assen gebruiken om de kop te bewegen (in feite kunnen 3D-printers worden gezien als een speciaal type CNC-machine). Alleen in plaats van een printkop kan je een veelvoud aan gereedschappen gebruiken (draaibanken, laser, slijpmachine, waterstraal, EDM, pers, snijgereedschappen, boren, lasser, robotarm, ...). Wanneer u de gegevens ontvangt, wordt deze verplaatst met behulp van longitudinale (X-as), transversale (Z-as) en verticale (Y-as) verplaatsingen. Sommige hebben ook rondassen A, B en C.

Net als 3D-printers worden ze ook gebruikt om deze bewegingen uit te kunnen voeren servomotoren. Je hebt alleen de juiste code of software nodig om de bewegingen van deze servomotoren te programmeren om de prachtige resultaten te bereiken die deze machines hebben.

Naast motoren heeft elke numerieke besturing of CNC-machine een aantal Essentiële elementen:

  • Invoerapparaat: het is het systeem dat wordt gebruikt om de gegevens te laden of te wijzigen.
  • Besturingseenheid of microcontroller: het is de centrale chip die de ingevoerde gegevens kan interpreteren en de beweging van de servomotoren kan sturen, zodat ze precies doen wat de aangeleverde gegevens zeggen.
  • Gereedschap: het is de kop die op het stuk inwerkt.
  • Klem- / ondersteuningssysteem: waar het stuk wordt verankerd om het proces uit te voeren zonder dat het beweegt. Deze systemen kunnen, afhankelijk van het type bewerking, extra elementen bevatten, zoals u zich bijvoorbeeld herinnert van de waterstraalsnijmachines die we in een vorig artikel al hebben geanalyseerd. In dat geval was er een constructie nodig om het water op te vangen en op de een of andere manier de enorme kracht van de waterstraal af te voeren.
  • Aandrijfsysteem en interface: dit zijn de bedieningselementen waarmee de machine kan worden bediend of bestuurd. Daarnaast kan de interface ook informatie of monitoring van het proces bieden.

Voor- en nadelen van een CNC

Zoals elk systeem, machines met numerieke besturing ze hebben hun voor- en nadelen. Het is duidelijk dat de voordelen duidelijk superieur zijn en dat het ondanks de nadelen in de meeste gevallen de moeite waard is om dit type bewerking te gebruiken.

Portie de voordelen van CNC-machines, moet worden opgemerkt:

  • Automatisering maakt het mogelijk om productieprocessen te controleren en uit te voeren zonder menselijke inspanning.
  • Verhoog de snelheid en productiviteit. Wat het mogelijk maakt om de kosten te verlagen en de winst van het bedrijf te vergroten.
  • Het maakt het mogelijk om allerlei soorten onderdelen te vervaardigen en in sommige gevallen een veelvoud aan processen uit te voeren, van grondstof tot eindproduct.
  • Ze zijn eenvoudig te programmeren, met grote nauwkeurigheid. Dit verbetert de kwaliteit van onderdelen en verlaagt de kosten voor defecte onderdelen.
  • Omdat ze programmeerbaar zijn, hebben ze ook een groot aanpassingsvermogen.
  • Omdat ze niet door personeel worden bediend, worden de onderhoudskosten verlaagd door oneigenlijk gebruik van gereedschap.

Al deze voordelen moeten worden afgewogen in combinatie met: zijn nadelen:

  • De vermindering van de noodzakelijke beroepsbevolking (vanuit het oogpunt van werkloosheid).
  • Hoge initiële kosten van deze machines.
  • Specialisatie. Sommige van deze machines richten zich op frezen, boren, lassen, enz. Terwijl een operator indien nodig verschillende van die taken kan uitvoeren. Moderne bewerkingscentra gebruiken echter niet slechts één gereedschap, ze kunnen tot 100 of meer gereedschappen hebben die automatisch worden gewijzigd om een ​​groot aantal verschillende functies uit te voeren.

Soorten programmering voor een CNC

CNC draai- en freesmachines

CNC-machines kunnen worden geprogrammeerd door: twee fundamentele methoden:

  • Handmatig: programmeren doe je door de gewenste informatie in een shell in te voeren. Dit gebeurt met behulp van een alfanumerieke code, zoals die van de norm DIN 66024 en 66025.
  • automatisch: in dit geval worden ze uitgevoerd door middel van een computer. Een persoon heeft een reeks gegevens ingevoerd om het onderdeel in software te maken en deze gegevens worden vertaald in instructies voor de CNC-machine in een taal die APT wordt genoemd. Vervolgens wordt het vertaald in een machinetaal (enen en nullen) die begrijpelijk zijn voor de microcontroller van de CNC-machine om de bewerking uit te voeren.

natuurlijk, op dit moment degenen die zijn opgelegd vanwege hun voordelen en gebruiksgemak zijn de automatische.

APT-taal

El APT-taal, Via welke CNC-machines worden geprogrammeerd, is het een programmeertaal op hoog niveau die wordt gebruikt als tussencode voordat deze wordt vertaald in machinecode, zodat deze door de machine kan worden geïnterpreteerd.

Fue gemaakt aan het MIT door Douglas T. Ross, en ze creëerden het in 1956 voor het laboratorium voor servomechanismen. Momenteel is het een internationale standaard geworden voor de numerieke besturing van dit type bewerking.

Het wordt beschouwd als de voorloper van moderne CAM's (Computerondersteunde productie), en het deelt veel overeenkomsten met andere oude programmeertalen zoals FORTRAN. Het is hun taak om de gegevens van de programma's te gebruiken om de numerieke besturingsmachines mee te bedienen.

Dat wil zeggen dat de APT-commando's door de software worden omgezet in instructies voor: laden in het geheugen van de microcontroller van de CNC-machine (als binaire gegevens) en deze besturingschip zal deze omzetten in elektrische signalen om de servomotoren en gereedschappen te kunnen besturen.

De APT-instructies ze kunnen verwijzen naar een groot aantal bedieningselementen op de numerieke besturingsmachine. Bijvoorbeeld:

  • Ze kunnen de snelheid en activering van de spil (RPM) aangeven.
  • Hulpfuncties zoals rotatie, geprogrammeerde stop, als het gereedschap automatisch moet worden gewisseld ...
  • De behoefte aan koelmiddel.
  • Bewegingen in richtingen (X, Y, Z en A, B, C).
  • Voorbereidende functies (timing, traject, herhalingscycli, ...).

Het is duidelijk dat de huidige systemen ervoor zorgen dat operators de APT-taal niet hoeven te kennen, maar de software zorgt voor alles, zodat het proces is transparant uitgevoerd. Ontwerpers van onderdelen hoeven zich alleen maar te concentreren op het maken van het onderdeel dat ze willen met CAD-achtige programma's.

Van DNC tot moderne interfaces

nabewerking en CNC-programmering
CREATOR: gd-jpeg v1.0 (met behulp van IJG JPEG v80), kwaliteit = 90

Ten slotte moet u iets weten over de term DNC (Directe numerieke besturing). Dit systeem wordt gebruikt om de gegevens die nodig zijn voor de bewerking in de controller te laden. Dat wil zeggen, het is het middel waarmee wat is geprogrammeerd in de CAM-software, of via APT, in de geprogrammeerde besturingsmachine wordt geladen.

In feite is het een computer die is aangesloten op een netwerk waarin zich een of meer CNC-machines bevinden. Vroeger werd seriële communicatie van het type RS-232C of RS422 gebruikt, maar nieuwe communicatietechnologieën hebben deze interfaces verbeterd naar: Ethernet, en zelfs draadloos.

In sommige gevallen slaat deze computer (dezelfde die voor het ontwerp is gebruikt) ook het programma of de instructies op die naar de CNC-machine worden gestuurd. De reden is dat sommige microcontrollers in deze machines: een te kleine herinnering om het volledige bewerkingsprogramma te kunnen huisvesten.

In de jaren 80 was de apparatuur die hiervoor werd gebruikt: werkstations van DEC, IBM, HP, Sun Microsystems, enz. Beetje bij beetje waren het goedkopere machines tot de huidige x86-pc's. Veel goedkopere minicomputers die de enorme hoeveelheid bestaande CAD/CAM-software aankunnen.

Onlangs wat grafische interfaces met aanraakschermen en computers die in de numerieke besturingsmachines zelf zijn geïntegreerd, maken andere aanvullende geautomatiseerde apparatuur overbodig. De machine zelf heeft alles wat je nodig hebt of stelt je in staat om het programma te laden met een simpele pendrive.