เครื่องควบคุมเชิงตัวเลข CNC

เครื่องจักรและเครื่องมือควบคุมเชิงตัวเลข CNC

ลา เครื่องควบคุมเชิงตัวเลข ปัจจุบันมีอยู่ในหลากหลายอุตสาหกรรม และในบริษัทอื่นๆ เช่น เวิร์กช็อปที่มีการตัดเฉือนโลหะหรือวัสดุอื่นๆ ด้วยเครื่องจักรประเภทนี้ จึงสามารถประหยัดเวลาและสามารถดำเนินการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำมากกว่าวิธีการแบบแมนนวลกับเครื่องมือประเภทอื่นๆ ที่ผู้ปฏิบัติงานจัดการโดยใช้ล้อเลื่อน คันโยก หรือด้วยมือของตนเอง

CNC ย่อมาจาก Computerized Numerical Control หรือโดยคอมพิวเตอร์

เครื่องประเภทนี้ได้ ปรับปรุงคุณภาพของชิ้นงานที่ได้รับอย่างมากลดต้นทุน เพิ่มผลผลิต และสิ่งที่สำคัญกว่า บรรลุความเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นระหว่างชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยวิธีการเหล่านี้

การแนะนำ

เมื่อไหร่ ผลิตชิ้นส่วนในหลายๆ โอกาส พวกเขาจำเป็นต้องมีมิติและรูปร่างเฉพาะ นอกเหนือจากความต้องการโครงสร้างเฉพาะ องค์ประกอบ ความทนทานต่อความพยายาม เป็นต้น วิธีที่ดีที่สุดในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้โดยมีลักษณะทางเทคนิคที่จำเป็นคือการวิเคราะห์และออกแบบตัวแปรทั้งหมดที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของชิ้นส่วนโดยวิศวกร

วิศวกรสามารถดำเนินการได้หลายอย่าง การคำนวณทางคอมพิวเตอร์ เพื่อกำหนดว่าชิ้นสุดท้ายควรมีลักษณะอย่างไรเพื่อให้คุณตอบสนองความเร่งรีบของคุณ แต่ถ้าเมื่อคุณได้ข้อมูลนี้แล้ว ชิ้นส่วนนั้นไม่ได้ถูกผลิตขึ้นอย่างแน่นอน งานทั้งหมดของคุณอาจถูกบุกรุกได้ ตัวอย่างเช่น ความแข็งแกร่งของโครงสร้าง การดัด การสั่น ฯลฯ อาจเปลี่ยนแปลงได้ สำหรับงานที่ต้องดำเนินการอย่างแม่นยำ วิธีแก้ปัญหาคือเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขสำหรับการตัดเฉือน ดังที่คุณเห็นในหัวข้อต่อไปนี้

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

ประวัติศาสตร์

นับตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ XNUMX มีการใช้เครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยแรงจูงใจในอุตสาหกรรม มันเป็นก้าวแรกใน ค้นหาผลผลิตและประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง. ในขณะนั้นแม้จะใช้เครื่องจักร แต่เครื่องจักรยังไม่ได้ย้ายแรงงาน ซึ่งยังคงมีความสำคัญมาก นั่นทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น ช้าลง และลดผลกำไร คุณภาพ และความแม่นยำที่ได้รับ

เครื่องควบคุมมีต้นกำเนิด ในยุค 40 และ 50, ในประเทศสหรัฐอเมริกา จากนั้นวิศวกร John T. Parsons ได้ใช้เครื่องจักรที่มีอยู่ในขณะนั้นโดยมีการดัดแปลงบางอย่างเพื่อให้สามารถส่งต่อตัวเลขไปยังเขาด้วยบัตรเจาะ ด้วยวิธีนี้ ผู้ปฏิบัติงานสามารถใส่การ์ดดังกล่าวและมอเตอร์สามารถดำเนินการเคลื่อนไหวที่จำเป็นสำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ ซึ่งดีกว่าระบบสั่งงานแบบแมนนวลรุ่นก่อนๆ มากโดยใช้คันโยกหรือวงล้อมือที่ผู้ปฏิบัติงานเคลื่อนย้าย แต่อาจไม่ถูกต้องเพียงพอสำหรับการใช้งานบางประเภท

อันนั้น เครื่องพาร์สัน ไม่มีอะไรมากไปกว่าเครื่องกัดที่มีเทคโนโลยีวาล์วสุญญากาศที่สามารถตั้งโปรแกรมได้โดยการโหลดข้อมูล ตั้งแต่นั้นมา เครื่องควบคุมเชิงตัวเลขแบบดั้งเดิมเหล่านี้ได้พัฒนาเป็นระบบที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อกและดิจิตอลในภายหลัง

ขั้นตอนใหญ่คือเมื่อหลอดสุญญากาศถูกแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์ จากนั้นจึงเปลี่ยนวงจรด้วยชิป ที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอุตสาหกรรมด้วยราคาที่ถูกกว่า ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) เครื่องจักรเหล่านี้นำไปสู่ระบบที่ชาญฉลาดและตั้งโปรแกรมได้สำหรับการตัดเฉือน

นั่นจะทำให้ปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ควบคุมเชิงตัวเลขหรือเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) ในยุค 70 วางรากฐานสำหรับเครื่องจักร CNC อย่างที่เรารู้จักในปัจจุบัน พวกเขาเริ่มมีราคาถูกลงและง่ายต่อการตั้งโปรแกรมทีละน้อย จนกระทั่งกระจายไปยังภาคอุตสาหกรรมและการประชุมเชิงปฏิบัติการทุกขนาด

อีกก้าวที่ยิ่งใหญ่จะเกิดขึ้นในปี 90 เมื่อเทคโนโลยีของ เปิดการควบคุมตัวเลข. สิ่งนี้ไม่เพียงแต่อนุญาตให้ควบคุมข้อมูลเท่านั้น แต่ยังอนุญาตให้ปรับแต่งและรวมการตั้งค่าบางอย่างผ่านการเขียนโปรแกรมด้วยอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกที่ใช้งานง่ายขึ้น

ค้นพบว่า .คืออะไร อุตสาหกรรม 4.0 และสามารถรวมเทคโนโลยีประเภทนี้ได้อย่างไร

เครื่อง CNC

เครื่องซีเอ็นซีคืออะไร

ลอส หลักการทำงาน ของการควบคุมเชิงตัวเลขหรือเครื่อง CNC ค่อนข้างง่าย เมื่อคุณต้องการตัดเฉือนชิ้นส่วน คุณต้องมีชุดเครื่องมือ: เครื่องกัด เลื่อย เครื่องเจาะ ฯลฯ เครื่องมือเหล่านี้ แทนที่จะถูกควบคุมโดยบุคคลเพียงคนเดียว ตอนนี้สามารถตั้งโปรแกรมโดยใช้ระบบพิกัดเพื่อให้สามารถทำงานในส่วนนั้นได้อย่างแม่นยำ

การทำงานของมันคือ คล้ายกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติในปัจจุบันมากเนื่องจากใช้แกนในการเคลื่อนหัว (อันที่จริง เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นเครื่อง CNC ชนิดพิเศษ) คุณสามารถใช้เครื่องมือได้หลากหลายแทนหัวพิมพ์เท่านั้น (เครื่องกลึง, เลเซอร์, เครื่องเจียร, วอเตอร์เจ็ท, EDM, เครื่องกด, เครื่องมือตัด, เจาะ, เครื่องเชื่อม, แขนหุ่นยนต์, ...) เมื่อคุณได้รับข้อมูล ข้อมูลจะเคลื่อนที่โดยใช้การกระจัดตามยาว (แกน X) ตามขวาง (แกน Z) และแนวตั้ง (แกน Y) บางตัวยังมีแกนหมุน A, B และ C

เช่นเดียวกับเครื่องพิมพ์ 3D เพื่อให้สามารถเคลื่อนไหวเหล่านี้ได้ก็ใช้เช่นกัน เซอร์โวมอเตอร์. คุณแค่ต้องการโค้ดหรือซอฟต์แวร์ที่เหมาะสมเพื่อตั้งโปรแกรมการเคลื่อนไหวของเซอร์โวมอเตอร์เหล่านี้ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมอย่างที่เครื่องจักรเหล่านี้มี

นอกจากมอเตอร์แล้ว การควบคุมเชิงตัวเลขหรือเครื่อง CNC ทุกตัวก็มีบางอย่างเช่นกัน องค์ประกอบที่สำคัญ:

  • อุปกรณ์อินพุต: เป็นระบบที่ใช้ในการโหลดหรือแก้ไขข้อมูล
  • ชุดควบคุมหรือไมโครคอนโทรลเลอร์: เป็นชิปกลางที่สามารถตีความข้อมูลที่ป้อนและจัดการการเคลื่อนที่ของเซอร์โวมอเตอร์ เพื่อให้เป็นไปตามข้อมูลที่ระบุ
  • เครื่องมือ : มันคือหัวที่ทำหน้าที่บนชิ้น
  • ระบบจับยึด/รองรับ: โดยยึดชิ้นส่วนไว้เพื่อดำเนินการตามกระบวนการโดยไม่ขยับ ระบบเหล่านี้อาจมีองค์ประกอบเพิ่มเติม ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของการตัดเฉือน เช่น เครื่องตัดแบบวอเตอร์เจ็ทที่เราวิเคราะห์ไปแล้วในบทความที่แล้ว ในกรณีนั้น จำเป็นต้องมีโครงสร้างเพื่อรวบรวมน้ำและกระจายพลังมหาศาลของกระแสน้ำ
  • ระบบขับเคลื่อนและส่วนต่อประสาน: นี่คือส่วนควบคุมที่เครื่องจักรสามารถสั่งการหรือควบคุมได้ นอกจากนี้ อินเทอร์เฟซยังสามารถให้ข้อมูลหรือตรวจสอบกระบวนการได้อีกด้วย

ข้อดีและข้อเสียของ CNC

เช่นเดียวกับระบบใด ๆ เครื่องควบคุมเชิงตัวเลข มีทั้งข้อดีและข้อเสีย. เห็นได้ชัดว่าข้อดีของมันเหนือกว่าอย่างชัดเจน และทำให้แม้จะมีข้อเสีย แต่ก็คุ้มค่าที่จะใช้การตัดเฉือนประเภทนี้ในกรณีส่วนใหญ่

ให้บริการ ข้อดี ของเครื่อง CNC ควรสังเกต:

  • ระบบอัตโนมัติทำให้สามารถควบคุมและดำเนินการกระบวนการผลิตโดยไม่ต้องใช้ความพยายามของมนุษย์
  • เพิ่มความเร็วและผลผลิต อะไรที่ช่วยลดต้นทุนและเพิ่มผลกำไรของบริษัท
  • ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนได้ทุกประเภทและดำเนินการกระบวนการมากมายตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในบางกรณี
  • ตั้งโปรแกรมได้ง่ายและมีความแม่นยำสูง สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของชิ้นส่วนและลดต้นทุนสำหรับชิ้นส่วนที่บกพร่อง
  • การตั้งโปรแกรมได้พวกเขายังมีความสามารถในการปรับตัวได้ดี
  • เนื่องจากไม่ได้ดำเนินการโดยบุคลากร ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาจึงลดลงเนื่องจากการใช้เครื่องมือที่ไม่เหมาะสม

ควรชั่งน้ำหนักข้อดีทั้งหมดเหล่านี้ร่วมกับ ข้อเสียของมัน:

  • การลดกำลังแรงงานที่จำเป็น (จากมุมมองของการว่างงาน)
  • ต้นทุนเริ่มต้นสูงของเครื่องเหล่านี้
  • ความเชี่ยวชาญ เครื่องจักรเหล่านี้บางเครื่องเน้นไปที่การกัด การเจาะ การเชื่อม ฯลฯ ในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถทำงานเหล่านั้นได้หลายอย่างหากจำเป็น อย่างไรก็ตาม Machining Center สมัยใหม่ไม่เพียงแต่ใช้เครื่องมือเพียงชิ้นเดียว แต่ยังสามารถมีเครื่องมือให้เลือกใช้งานได้ถึง 100 ชิ้นขึ้นไป ซึ่งจะถูกเปลี่ยนโดยอัตโนมัติเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ มากมาย

ประเภทของการเขียนโปรแกรมสำหรับ CNC

เครื่องกลึง CNC และเครื่องกัด

เครื่อง CNC สามารถตั้งโปรแกรมได้โดย สองวิธีพื้นฐาน:

  • ด้วยมือ: การเขียนโปรแกรมทำได้โดยการป้อนข้อมูลที่คุณต้องการลงในเชลล์ โดยใช้รหัสตัวอักษรและตัวเลข เช่น มาตรฐาน DIN 66024 และ 66025
  • อัตโนมัติ: ในกรณีนี้จะดำเนินการโดยใช้คอมพิวเตอร์ บุคคลจะป้อนชุดข้อมูลเพื่อสร้างส่วนในซอฟต์แวร์ และข้อมูลนี้จะถูกแปลเป็นคำแนะนำสำหรับเครื่อง CNC ในภาษาที่เรียกว่า APT จากนั้นจะถูกแปลเป็นภาษาเครื่อง (หนึ่งและศูนย์) ที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ของเครื่อง CNC จะเข้าใจได้เพื่อดำเนินการตัดเฉือน

เห็นได้ชัดว่า ในปัจจุบันนี้ สิ่งที่กำหนดไว้สำหรับข้อดีและความสะดวกในการใช้งานนั้นเป็นแบบอัตโนมัติ

ภาษา APT

El ภาษาเอพีที เครื่อง CNC ถูกตั้งโปรแกรมเป็นภาษาโปรแกรมระดับสูงที่ใช้เป็นรหัสกลางก่อนที่จะแปลเป็นรหัสเครื่องเพื่อให้เครื่องตีความได้

มันเป็น สร้างที่ MIT โดย Douglas T. Rossและพวกเขาสร้างมันขึ้นมาสำหรับห้องปฏิบัติการเซอร์โวกลไกในปี 1956 ปัจจุบันได้กลายเป็นมาตรฐานสากลสำหรับการควบคุมเชิงตัวเลขของการตัดเฉือนประเภทนี้

ถือว่าเป็น รุ่นก่อนของ CAM สมัยใหม่ (การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย)และมีความคล้ายคลึงกันมากกับภาษาโปรแกรมโบราณอื่นๆ เช่น FORTRAN งานของเขาคือการใช้ข้อมูลจากโปรแกรมเพื่อจัดการกับเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขกับพวกเขา

นั่นคือ คำสั่ง APT จะถูกแปลงโดยซอฟต์แวร์เป็นคำสั่งสำหรับ โหลดลงในหน่วยความจำไมโครคอนโทรลเลอร์ ของเครื่อง CNC (เป็นข้อมูลไบนารี) และชิปควบคุมนี้จะทำหน้าที่แปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อให้สามารถควบคุมเซอร์โวมอเตอร์และเครื่องมือต่างๆ ได้

ลา คำแนะนำ APT พวกเขาสามารถอ้างถึงการควบคุมจำนวนมากบนเครื่องควบคุมเชิงตัวเลข ตัวอย่างเช่น:

  • สามารถระบุความเร็วและการเปิดใช้งานของแกนหมุน (RPM)
  • ฟังก์ชั่นเสริม เช่น การหมุน โปรแกรมหยุด หากต้องเปลี่ยนเครื่องมือโดยอัตโนมัติ ...
  • ความต้องการสารทำความเย็น
  • การเคลื่อนไหวในทิศทาง (X, Y, Z และ A, B, C)
  • ฟังก์ชั่นเตรียมการ (เวลา, วิถี, รอบการทำซ้ำ, ...)

เห็นได้ชัดว่าระบบปัจจุบันอนุญาตให้ผู้ปฏิบัติงานไม่จำเป็นต้องรู้ภาษา APT แต่ซอฟต์แวร์จะดูแลทุกอย่างเพื่อให้ กระบวนการทำอย่างโปร่งใส. นักออกแบบชิ้นส่วนต้องมุ่งเน้นที่การสร้างชิ้นส่วนที่ต้องการด้วยโปรแกรมที่คล้ายกับ CAD

จาก DNC สู่อินเทอร์เฟซที่ทันสมัย

ภายหลังการประมวลผลและการเขียนโปรแกรม CNC
CREATOR: gd-jpeg v1.0 (ใช้ IJG JPEG v80), quality = 90

สุดท้ายนี้ คุณควรรู้อะไรบางอย่างเกี่ยวกับ คำว่า DNC (การควบคุมเชิงตัวเลขโดยตรง). ระบบนี้ใช้เพื่อโหลดข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการตัดเฉือนเข้าสู่ตัวควบคุม นั่นคือมันเป็นวิธีที่จะโหลดสิ่งที่ตั้งโปรแกรมไว้ในซอฟต์แวร์ CAM หรือผ่าน APT ลงในเครื่องควบคุมที่ตั้งโปรแกรมไว้

โดยทั่วไปจะเป็นคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายซึ่งมีเครื่อง CNC หนึ่งเครื่องขึ้นไป ก่อนหน้านี้เคยใช้การสื่อสารแบบอนุกรม RS-232C หรือ RS422 แต่เทคโนโลยีการสื่อสารใหม่ได้ปรับปรุงอินเทอร์เฟซเหล่านี้ให้ดีขึ้น อีเธอร์เน็ตและแม้กระทั่งไร้สาย

ในบางกรณี คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ (ซึ่งสามารถเป็นเครื่องเดียวกับที่ใช้สำหรับการออกแบบ) ยังเก็บโปรแกรมหรือคำแนะนำที่จะป้อนเข้าสู่เครื่อง CNC เหตุผลก็คือไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวในเครื่องเหล่านี้มี หน่วยความจำเล็กเกินไป เพื่อให้สามารถจัดโปรแกรมการตัดเฉือนทั้งหมดได้

ในยุค 80 อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับสิ่งนี้คือ สถานีงาน จาก DEC, IBM, HP, Sun Microsystems เป็นต้น ทีละเล็กทีละน้อยพวกเขาได้รับเครื่องจักรที่ถูกกว่าจนถึงพีซี x86 ปัจจุบัน มินิคอมพิวเตอร์ราคาถูกลงมาก สามารถรันซอฟต์แวร์ CAD / CAM ที่มีอยู่จำนวนมากได้

ล่าสุด อินเทอร์เฟซแบบกราฟิกพร้อมหน้าจอสัมผัส และคอมพิวเตอร์ที่รวมเข้ากับเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขทำให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่น ๆ ไม่จำเป็น ตัวเครื่องมีทุกสิ่งที่คุณต้องการหรืออนุญาตให้คุณโหลดโปรแกรมโดยใช้ไดรฟ์ปากกาธรรมดา