на Машините с ЦПУ са нахлули в много промишлени сектори и цехове от всякакъв вид, а напоследък и в един от най-обещаващите му варианти: 3D принтери. Благодарение на него материалите могат да се обработват по множество начини, с абсолютна прецизност, бързо и с резултати, които трудно се постигат чрез ръчни процедури. Това са само част от предимствата на тези системи, които ще опишем тук.
Какво е CNC
CNC (компютъризирано числово управление) или компютърно цифрово управление на английски език, Това е широко разпространена система в инженерството за обработка на материали и части с минимална човешка намеса. CNC техниката произтича от цифрово управление, автоматизирана система за металорежещи машини, които се управляват чрез команди чрез ръчни колела или лостове. Въпреки това, тези машини са се развили и сега позволяват тяхното управление чрез софтуер и компютър, за да се автоматизира допълнително процеса и да се предложи по-добра производителност.
Работата на тези CNC системи е доста лесна за разбиране. Тя се основава на механична обработка на част чрез използването на координати, които ще определят движението на инструмента (рязане, пробиване, фрезоване, заваряване...). Подобно на работата на 3D принтер, който също може да се разбира като CNC машина, само че вместо да обработва, това, което прави, е да добавя слоеве материал за изграждане на част.
И точно като 3D принтерите, можете да имате множество оси, напр X, Y и Z, като могат да извършват съответно надлъжни, вертикални и напречни премествания. Чрез някои серво мотори и / или стъпкови двигатели, инструментът ще бъде преместен до точната точка, посочена от компютърния софтуер, и обработката ще се извърши бързо и с най-висока прецизност.
Преди изобретяването на CNC, се изискваше труд, за да се борави с инструментите ръчно, но възможните повреди, които те биха могли да доведат, повлияха на качеството, повторяемостта, разходите и намаленото производство. Например, представете си служител в алуминиев магазин, който иска да пробие рамки за прозорец. Тази задача изисква:
- Операторът взема парчето.
- Поставете го на работната маса.
- Поставете подходящия бит в бормашината.
- И пробийте.
Това да се направи една дупка не е проблем, но представете си, че трябва да се направят стотици или хиляди от тях, за да се поддържа значително производство и за възможно най-кратко време, освен че всички дупки са еднакви. В такъв случай работната сила не е адекватна и ето къде cnc машини донесе големи подобрения в индустрията. В този случай стъпките ще бъдат:
- Уверете се, че машината е заредена с материал (понякога може дори да има автоматично подаване).
- Започнете го с необходимото програмиране (може да е необходимо само веднъж и посочете броя на повторенията).
- И тя ще отговаря за извършването на перфорациите с точност и повтарянето им толкова пъти, колкото е необходимо, без да е необходимо операторът да се намесва.
Освен това, може да работи по-бързо от оператор и не се уморява, така че всички са предимства за индустрията или работилницата.
Какво представляват машините с ЦПУ и как работят?
а CNC машината е вид машинна машина, управлявана от компютърно цифрово управление.. По този начин се постига автоматизация на процеса чрез установяване на точни координати за рязане, заваряване, фрезоване, формоване, шлайфане, поставяне на части и др., на всякакви материали, от меки като полимери, пяна, MDF или дърво, дори по-твърди като мрамор, метал, скали и др.
По същия начин машините с ЦПУ позволяват сложна система от обратна връзка, която постоянно следи и коригира скоростта и позицията на инструментите, използвани за механична обработка, без нужда от такава честа ръчна поддръжка. Дори някои по-напреднали имат интелигентни системи за откриване на проблеми, контрол на качеството на работата или частта и т.н., или да бъдат свързани помежду си, ако е индустрия 4.0.
Важно е да се отбележи, че някои машини с ЦПУ те работят различно:
- контрол от точка до точка: При този тип машини с ЦПУ ще бъдат установени началните и крайните точки на всеки път.
- параксиален контрол: в тях е възможно да се контролира скоростта на движение на фигурите.
- интерполиращ контрол: извършват механична обработка по всякакъв начин успоредно на осите си.
Въпреки че това не са видове машини с ЦПУЩе разгледаме това по-подробно в бъдещи публикации.
история
Първата механична обработка, която започна да се извършва, беше изцяло ръчна, използвайки различни видове елементарни инструменти, които бяха напреднали малко по малко. От началото на XNUMX век, индустрията направи голям скок към двигателно задвижвани машини, за да спестява ръчни усилия, увеличавайки производителността и ефективността.
Тези машини все още не са били значително изместени работна сила, което все пак беше много важно. Това означава, че производството на част отнема повече време, има по-високи разходи и по-ниски маржове на печалба, а полученото качество и прецизност не са хомогенни във всички произведени части.
В 40-те и 50-те, Машините за цифрово управление започват да се разработват в Съединените щати. Джон Т. Парсънс, инженер по това време, би модифицирал фрезова машина по това време, така че да може да се контролира чрез въвеждане от перфокарти, предшественикът на днешната памет и софтуер. По този начин машините получават информация за точните движения, които трябва да направят, за да обработят детайла и не се нуждаят от толкова много човешка намеса за активиране на лостове, волани и т.н.
Тази машина на Парсънс щеше да стане една от предшественици на днешните машини с ЦПУ модерен. Но това все още беше много елементарна фрезова машина с електронна аналогова система за управление, използваща вакуумни клапани. Тези системи станаха по-популярни и напреднали с узряването на твърдотелната и цифровата електроника. От вакуумни лампи до транзистори, от транзистори до печатни схеми и след това до интегрални схеми, докато микроконтролерите (MCU) станаха достатъчно евтини, за да бъдат широко използвани.
Тогава машините с ЦПУ се раждат с по-интелигентни и програмируеми системи, за да могат да променят стойностите на обработка по желание. В 70-те Машините с ЦПУ, които познаваме днес, щяха да пристигнат, управлявани от компютър. Благодарение на този друг голям етап, беше възможно да се контролира целият процес по-интуитивно от софтуер, да се програмират различни програми, за да ги използват при желание, да се променят бързо параметрите и т.н.
В наши дни, с развитието на облака и IoT (Интернет на нещата), или Интернет на нещата, е възможно да се свържат множество устройства към облака и те да могат да взаимодействат по по-интелигентен начин с всяко друго, отстъпвайки място на a Индустрия 4.0, в който машините с ЦПУ ще могат значително да подобрят своите възможности. Например, те могат да комуникират помежду си в производствена верига, така че ако някоя машина или етап претърпи забавяне или проблем, следващите машини могат да бъдат изключени, докато чакат, за да спестят енергия, или могат да определят търсенето, за да коригират нивото си на производство, и др.
От какво е изработена CNC машина?
Когато става въпрос за детайлизиране на части или компоненти на машина с ЦПУ, могат да се посочат следните съществени елементи:
Устройство за въвеждане
Той е известен като входно устройство от машина с ЦПУ до системата, която се използва, за да може да се зареждат или модифицират данните за процеса на обработка. Например, това може да бъде контролен панел, сензорен екран и т.н. Тоест интерфейс, който позволява на оператора на машината да активира и контролира машината.
Блок за управление или контролер
Това е цифрова електронна система който ще отговаря за интерпретирането на въведените данни и генерирането на поредица от контролни сигнали за контролиране на движението на серводвигателите за придвижване на работната глава през осите и инструмента, така че да правят точно това, което програмата, въведена от потребителя, показва.
инструмент
La herramienta Това е един от най-важните компоненти, тъй като е този, който всъщност извършва обработката, този, който е в контакт с детайла, който се обработва. Тя може да бъде многоинструментална глава, която може да изпълнява няколко различни задачи, или също отделни фиксирани или сменяеми инструменти. Например: свредло, фреза, фреза, заваръчен накрайник и др.
Освен това е важно да се отбележи, че може да има различни видове машини с ЦПУ по отношение на тяхното вид и брой оси:
- 3 ос: са най-често срещаните, с оси X, Y и Z.
- 4 оси: като някои рутери или CNC рутери, които добавят ос A към предишните три. Това позволява на шпиндела да се движи отляво надясно, за да обработва три повърхности едновременно, като може да гравира плоско или в 3D. Идеални са за дърворезба, метал, сложни шарки и др.
- въртяща се ос- Има въртящ се шпиндел за инструмента, който ви позволява да обработвате четири повърхности едновременно. Тези видове машини се използват за обработка на цилиндрични части, дървени статуи, сложни метални елементи и др.
Система за закрепване или поддържане
Това е място, където детайлът е закотвен, за да се извърши процесът на обработка, без да се движи. В зависимост от системата, тя може да бъде от различни видове, със или без котви. В допълнение, някои се нуждаят от екстри, като системи за събиране на прах или рязане с водна струя, което би изисквало воден резервоар или резервоар за събиране и разсейване на силата на струята, след като тя премине през детайла.
Тези системи често се наричат също легло или маса. Много от тях обикновено са направени от материали като алуминий, когато парчетата трябва да бъдат прикрепени към масата, за обработка на цилиндри или сложни форми. Вместо това, вакуумното легло или масата ще вакуумира частта, без да я затяга, позволявайки по-висока степен на прецизност, по-малко разбъркване по време на употреба и по-голяма степен на свобода.
Устройства за обратна връзка (сервомотори)
Има само тези видове устройства. обратна връзка за машини с ЦПУ които използват серво двигатели. В останалите не е необходимо.
Монитор
В допълнение към всичко изброено по-горе може да има и a информационна или система за наблюдение на самия процес на обработка. Това може да стане чрез същия интерфейс, от който работи, или независимо.
Други части
В допълнение към горното, трябва да се отбележи два основни елемента плюс:
- Motores: са устройствата, които придвижват или активират обработващия инструмент според данните, получени от блока за управление.
- Servo: толерира високи скорости, така че можете да режете, пробивате и т.н. Идеален за тиха, стабилна работа и за сложни модели.
- Степер: Тези стъпкови двигатели са на по-ниска цена, но се използват за по-основно гравиране или движение. Те са лесни за управление, надеждни и много точни, което ги прави подходящи там, където е необходима максимална прецизност.
- вретено: Този елемент на CNC машина може да има два вида възможна система за охлаждане или охлаждане:
- По въздух: Охлаждат се просто от вентилатор, който охлажда шпиндела и са по-евтини, по-лесни за поддръжка и използване.
- По вода: Използват вода за охлаждане. Той е по-скъп, сложен и труден за поддръжка, но като цяло издържа по-дълго, е по-ефективен и е по-тих.
повече информация
- Как работи една CNC машина и приложения
- Прототипиране и CNC дизайн
- Всички видове машини с ЦПУ според употреба и характеристики
- Видове и характеристики на стругове с ЦПУ
- Видове фрезови машини с ЦПУ
- Видове CNC фрези и CNC рязане
- Видове лазерно гравиране
- Други CNC машини: пробиване, Pick & Place, заваряване и др
- Как една CNC машина може да помогне във фирмата
- Ръководство за закупуване: Как да изберем най-добрата CNC машина
- Поддръжка на машини с ЦПУ
- Окончателно ръководство за плотерите: какво е плотер и за какво е той
- Най-добрите CNC машини за свободно време и професионална употреба
- Най-добрите печатащи плотери
- Най-добрите режещи плотери
- Най-добрите консумативи за грънчари: касети, хартия, винил и резервни части