Co to jest obróbka CNC?
Obróbka CNC to rodzaj produkcji ubytkowej, co oznacza, że w całym procesie produkcyjnym materiał jest usuwany, a nie dodawany. Oznacza to, że obróbka CNC rozpoczyna się od bloku materiału (nazywanego półfabrykatem) i wykorzystuje szybko poruszające się frezy do szybkiego usuwania materiału i wytwarzania gotowego produktu. W praktyce jest to odwrotność produkcji addytywnej, takiej jak druk 3D, która polega na tworzeniu trójwymiarowych elementów warstwa po warstwie z materiałów wkładanych do drukarek 3D.
W obróbce CNC urządzenia i narzędzia przemysłowe są przemieszczane zgodnie z zaprogramowanym oprogramowaniem komputerowym. Metoda ta może być stosowana do obsługi różnorodnych, skomplikowanych maszyn, takich jak frezarki, frezarki CNC, tokarki i szlifierki. Obróbka CNC umożliwia realizację trójwymiarowych zadań cięcia za pomocą jednego zestawu instrukcji.
Metoda sterowania ręcznego ma swoje ograniczenia, które przezwycięża proces CNC. W przypadku sterowania ręcznego operatorzy muszą inicjować i wydawać polecenia maszynom frezującym za pomocą dźwigni, przycisków i pokręteł. System CNC może wydawać się dla kogoś patrzącego typowym zbiorem części komputerowych, ale oprogramowanie i konsole używane w obróbce CNC wyróżniają go spośród wszystkich innych rodzajów obliczeń.
Części systemu obróbki CNC
System CNC składa się w swojej istocie z sześciu funkcjonalnie zintegrowanych części, które współpracują ze sobą synchronicznie. Główne komponenty systemu CNC to:
- gadżety wejściowe
- Jednostka sterująca maszyną (MCU)
- Obrabiarka.
- Mechanizm napędowy
- mechanizm sprzężenia zwrotnego
- Jednostka wyświetlająca.
Gadżety wejściowe
Ponieważ system CNC jest zarządzany i sterowany przez wyspecjalizowany system, konieczna jest niezawodna metoda koordynacji wstępnie zaprogramowanych danych z określonym systemem. Istnieją trzy powszechnie używane urządzenia wejściowe: czytnik taśmy perforowanej, czytnik taśmy magnetycznej oraz komputer podłączony przez złącze RS-232-C.
Jednostka sterująca maszyną (MCU)
Sercem maszyny CNC jest jednostka sterująca. Oprócz wykonywania wszystkich operacji sterowania maszyną CNC, mikrokontroler (MCU) odpowiada również za szereg innych zadań, w tym:
- Dekoduje zakodowane instrukcje i odczytuje je.
- Zakodowana instrukcja jest dekodowana przez jednostkę sterującą maszyny.
- Do tworzenia poleceń ruchu oś ta wykorzystuje interpolację (liniową, kołową i śrubową).
- Układ wzmacniacza otrzymuje polecenie ruchu osi z jednostki sterującej maszyny i napędza mechanizm osi.
- Zawiera pomocnicze funkcje sterowania, takie jak przełączanie narzędzi oraz włączanie/wyłączanie chłodziwa lub wrzeciona.
Narzędzie mechaniczne
Aby zarządzać pozycją i prędkością, obrabiarka CNC jest zawsze wyposażona w stół przesuwny. Wrzeciono i stół maszyny są sterowane przez oś Z, a osie X i Y poruszają stołem.
Mechanizm napędowy
Układ wzmacniacza, silniki napędowe i śruby pociągowe kulowe stanowią elementy układu napędowego maszyny CNC. Obwody wzmacniacza są zasilane przez mikrokontroler (MCU) sygnałami dotyczącymi położenia i prędkości każdej osi. Aby aktywować silniki napędowe, sygnały sterujące są wzmacniane (zwiększane). Aby ustawić położenie stołu maszyny, śruby pociągowe kulowe są obracane przez napędzane silniki napędowe.
Mechanizm sprzężenia zwrotnego
Przetworniki sensoryczne stanowią część systemu sprzężenia zwrotnego. Alternatywnie, jest on znany jako system pomiarowy. Składa się on z przetworników położenia i prędkości, które stale śledzą położenie i prędkość narzędzia skrawającego używanego w danym momencie.
Aby wytworzyć sygnały sterujące korygujące błędy położenia i prędkości, mikrokontroler odbiera sygnały z przetworników i porównuje je z sygnałami odniesienia i sygnałami sprzężenia zwrotnego.
Wyświetlacz
Na monitorze wyświetlane są programy, instrukcje i inne istotne dane dotyczące maszyny CNC.
Zasada działania CNC.
Posiada dwa odrębne sterowniki, w tym sterownik CNC, który wykonuje takie funkcje, jak dekodowanie programu, interpolacja, diagnostyka działania maszyny itp. Drugim jest programowalny sterownik logiczny (PLC), który steruje takimi funkcjami, jak działanie wieżyczek, wrzecion i chłodziw.
Suwaki są przesuwane za pomocą serwomotorów z własnymi napędami posuwu (prądu przemiennego lub stałego), śrub kulowych lub napędów nakrętkowych. Silniki napędu posuwu są sterowane przez sterownik. Zarówno stół, jak i silnik mierzący położenie suwaka mają zainstalowane odpowiednie przetworniki.
Aby zagwarantować precyzyjne umiejscowienie, lokalizacja jest również śledzona i weryfikowana za pomocą przetworników sprzężenia zwrotnego. Wrzeciono jest napędzane silnikami krokowymi, prądu przemiennego lub stałego. Prędkość silnika wrzeciona można zmieniać za pomocą odpowiedniego układu sterowania. Wał jest przymocowany do odpowiedniego mechanizmu sprzężenia zwrotnego, który monitoruje prędkość. W ten sposób działa maszyna CNC.
Jak działają maszyny CNC
Poniższe kroki stanowią podstawowy proces obróbki CNC:
- tworzenie modelu CAD.
- Tworzenie programu CNC z pliku CAD.
- konfiguracja maszyny CNC
- zakończenie procesu obróbki.
Tworzenie modeli CAD
Projekt CAD komponentu wektorowego 2D lub bryłowego 3D jest tworzony wewnętrznie lub za pośrednictwem firmy świadczącej usługi projektowania CAD/CAM, jako pierwszy krok w procesie produkcji CNC. Projektanci i firmy zajmujące się obróbką CNC na zamówienie mogą stworzyć model lub przedstawienie swoich części i produktów za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), wraz z wymaganiami technicznymi dotyczącymi wykonania części lub produktu, takimi jak wymiary i geometria.
Możliwości (lub ograniczenia) maszyny CNC i oprzyrządowania ograniczają liczbę projektów, które można wykorzystać do wytworzenia danego zestawu części. Na przykład, ponieważ zakrzywione narożniki są wytwarzane przy użyciu oprzyrządowania stosowanego w większości maszyn CNC, geometria komponentów, które można wytworzyć tą metodą, jest ograniczona.
Ograniczenia możliwości projektowania zwiększają się dodatkowo ze względu na charakterystykę obrabianego materiału, konstrukcję narzędzi oraz możliwości mocowania przedmiotu obrabianego w maszynie, takie jak minimalne i maksymalne rozmiary części, a także uwzględnienie i złożoność wewnętrznych wnęk i cech.
Po zakończeniu projektu CAD projektant eksportuje plik w formacie zgodnym z technologią CNC, takim jak STEP lub IGES.
Tworzenie plików CAD
Tworzenie programu CNC z pliku CAD
Program, często oprogramowanie do komputerowego wspomagania produkcji (CAM), przetwarza ustrukturyzowany plik projektu CAD w celu wyodrębnienia geometrii komponentu i wygenerowania cyfrowego kodu programowania, który będzie obsługiwał maszynę CNC i manipulował narzędziami w celu wytworzenia zaprojektowanej na zamówienie części.
Kod G i kod M to dwa języki programowania używane w maszynach CNC. Najbardziej znany język programowania CNC, kod ogólny lub geometryczny (znany również jako kod G), steruje sposobem przemieszczania się narzędzi obrabiarki nad przedmiotem obrabianym, w tym momentem ich włączenia lub wyłączenia, szybkością dotarcia do celu oraz ścieżkami, którymi należy podążać.
Kod M, czyli inny kod funkcji, zarządza operacjami pomocniczymi maszyny, takimi jak automatyzacja zdejmowania i zakładania pokrywy maszyny na początku i na końcu produkcji. Operator maszyny CNC ładuje utworzony program CNC.
Konfiguracja maszyny
Operator musi skonfigurować maszynę CNC do pracy przed uruchomieniem oprogramowania CNC. Aby to zrobić, przedmiot obrabiany musi być zamocowany w maszynie, na wrzecionach, w imadle maszynowym lub podobnym uchwycie. Dodatkowo, niezbędne narzędzia, takie jak wiertła i frezy walcowo-czołowe, muszą być zamontowane na odpowiednich częściach maszyny. Operator może uruchomić program CNC po prawidłowym skonfigurowaniu maszyny.
Zakończenie procesu obróbki
Program CNC służy jako instrukcje dla maszyny CNC; wysyła polecenia maszynowe określające działania i ruchy narzędzi do wbudowanego komputera maszyny, który obsługuje i manipuluje narzędziami. Po uruchomieniu programu, maszyna CNC otrzymuje monit o rozpoczęcie procesu obróbki CNC. Program następnie kieruje maszyną podczas wykonywania wymaganych operacji w celu wytworzenia specjalnie zaprojektowanego komponentu lub produktu.
Jeśli producent części obrabianych CNC zainwestuje w zakup i utrzymanie własnego sprzętu CNC, operacje obróbki CNC mogą być wykonywane wewnętrznie lub zlecone wyspecjalizowanym dostawcom usług frezowania CNC.
Kod G kontra kod M
Powszechnym błędnym przekonaniem jest, że wszystkie operacje obróbki wymagają kodu G. To jednak nieprawda, ponieważ kod ten może być podzielony na dwa rodzaje.
Język używany do instruowania maszyny, jak się poruszać, nazywa się kodem G. Jest to w zasadzie kod geometryczny. Ruch i prędkość głowicy tnącej są kontrolowane za pomocą kodu G.
Komputer przemysłowy, zwany sterownikiem maszyny, otrzymuje instrukcje. Następnie określa on sposób działania silników. O wybranej ścieżce decydują oczywiście same silniki.
Z drugiej strony, kod M zawiera wszystkie informacje pomijane przez kod G. Z tego powodu nazywany jest kodem maszynowym lub kodem różnym. Z tego powodu nazywany jest kodem maszynowym lub kodem różnym.
Instrukcje w kodzie M obejmują takie tematy, jak wymiana narzędzi, stosowanie chłodziwa, zatrzymywanie programów i wiele innych. Dlatego, choć różnią się od siebie, oba są równie ważne.
Rodzaje maszyn CNC
W systemach CNC najczęściej stosuje się następujące maszyny:
Frezarki CNC
Jedną z najpopularniejszych form obróbki CNC, znaną z wysokiej precyzji i tolerancji, jest frezowanie CNC. Po załadowaniu materiałów do maszyn CNC, komputer steruje narzędziami wiertniczymi i tnącymi, które wykonują swoją pracę. Maszyny CNC są wyposażone we wbudowane narzędzia do wiercenia i cięcia. Frezowanie CNC 5-osiowe jest często stosowane do obróbki bardziej skomplikowanych geometrii i odbywa się w jednej operacji, natomiast frezowanie CNC 3-osiowe jest często lepszym wyborem do produkcji prostszych części.
5-osiowy frez cnc
Tokarki CNC
W tokarce, narzędzia wieloostrzowe służą do skrawania elementów ruchem okrężnym. Cięcia wykonywane przez tokarki z wykorzystaniem technologii CNC są precyzyjne i szybkie. W przeciwieństwie do urządzeń obsługiwanych ręcznie, tokarki CNC umożliwiają tworzenie skomplikowanych projektów. Frezarki i tokarki sterowane CNC mają wiele takich samych funkcji sterowania. Ten sam kod G lub kod zastrzeżony, który jest używany do sterowania frezarkami CNC, może być również używany do sterowania tokarkami. Większość tokarek CNC ma dwie osie: X i Z.
Tokarka CNC
Maszyny do cięcia plazmowego CNC
Maszyny CNC do cięcia plazmowego służą do cięcia materiałów i pod tym względem są porównywalne z frezarkami CNC. Różnią się jednak od swoich odpowiedników frezujących tym, że wykorzystują do tego celu palnik plazmowy.
Maszyny do cięcia laserowego CNC
Celem laserowych maszyn CNC jest wykorzystanie lasera zamiast palnika plazmowego do cięcia materiałów oporowych. Nie są one jednak tak mocne jak palniki plazmowe, a jednocześnie oferują wyższą precyzję cięcia.
Wyładowanie elektryczne CNC
To szczególny rodzaj maszyny CNC, która tnie materiały do wymaganego kształtu za pomocą iskier elektrycznych. Materiały umieszczane są między górną a dolną krawędzią elektrody, a komputer określa następnie, jak duże wyładowanie elektryczne wytwarzają elektrody.
Wire EDM
Przecinaki strumieniem wody
Strumienie wody to narzędzia stosowane w obróbce CNC do cięcia twardych materiałów, takich jak metal i granit, za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem. Do wody może być czasami dodawany piasek lub inny silny materiał ścierny. Proces ten jest często stosowany w przedsiębiorstwach do kształtowania elementów maszyn przemysłowych.
Jeśli materiał nie wytrzymuje intensywnych procesów cieplnych stosowanych w innych maszynach CNC, jako chłodniejszą alternatywę stosuje się strumienie wody.
Korzyści z obróbki CNC
W porównaniu do obróbki tradycyjnej metoda CNC zapewnia następujące korzyści:
- Zwiększona precyzja obróbki.
- Spójność produkowanych części.
- Można wytwarzać obiekty o skomplikowanej geometrii.
- Wysoka wydajność dzięki skróceniu czasu przezbrajania i przezbrajania.
- Produkcja dużych ilości w rozsądnej cenie.
- Niższe koszty pracy.
- Automatyzacja w produkcji jest możliwa.
Skontaktuj się z CNC MILLING CHINA, jeśli zależy Ci na najwyższej jakości produkcji CNC. Jako firma, dokładamy wszelkich starań, aby zapewnić każdemu klientowi wyjątkową wartość. Dzięki naszemu zaangażowaniu jesteśmy w stanie tworzyć części i komponenty na zamówienie, dostosowane do potrzeb Twojej firmy. Sprawdź, co możemy dla Ciebie osiągnąć, zapoznając się z naszą ofertą usług precyzyjnej obróbki CNC. W razie pytań skontaktuj się z firmą Kunshan Baichuan.
