Вы калі-небудзь задаваліся пытаннем, што адбываецца пасля націску кнопкі «Cycle Start»? Пры націсканні зялёнай кнопкі «ЗАПУСК ЦЫКЛА» на панэлі кіравання станок пачынае рухацца ў адпаведнасці з праграмай. Увесь працэс здаецца «магічным», але за ім стаіць вельмі строгая сістэма, якая ўзаемадзейнічае: адзін кампанент счытвае праграму, другі пераўтварае інструкцыі ў электрычныя сігналы, трэці прыводзіць у рух рухавік, трэці пастаянна выяўляе зваротную сувязь па становішчы, а трэці кантралюе астуджальную вадкасць і змену інструмента...
Гэтыя «пэўныя кампаненты» з'яўляюцца пяццю асноўнымі сістэмамі станкоў з ЧПУ. Разуменне гэтых пяці сістэм не толькі для задавальнення цікаўнасці - калі станок ламаецца, вы можаце прыкладна меркаваць, у якім звяне праблема; калі вы атрымаеце больш глыбокія веды, у вас будзе дакладная структура для разумення новага зместу.
Сістэма 1: Прылада ЧПУ (кантролер ЧПУ) — «Мозг» станка
(Крыніца выявы: Siemens) Прылада ЧПУ з'яўляецца ядром усяго станка, які мы часта называем «сістэмай ЧПУ» або кантролерам ЧПУ. Яго працоўны працэс выглядае наступным чынам:
Чытанне праграмы: чытанне праграмы ЧПУ з памяці, CF-карты або сеткавага інтэрфейсу
Дэкадаванне: «Пераклад» інструкцый, такіх як G-код і М-код, у дадзеныя, якія сістэма можа апрацоўваць унутры
Інтэрпаляцыйны разлік: у адпаведнасці з інструкцыямі па руху вылічыце, колькі павінна рухацца кожная вось за кожную адзінку часу (гэта самы асноўны разлік — раскладанне «ад пункта А да пункта Б» на незлічоныя малюсенькія крокі)
Выдача інструкцый па кіраванні: адпраўце колькасць руху кожнай восі ў сістэму сервопривода ў выглядзе электрычных сігналаў
Каардынацыя дапаможных функцый: кіраванне функцыямі M-кода, такімі як хуткасць шпіндзеля, змена інструмента і астуджальная вадкасць
Прылада ЧПУ не толькі пасіўна выконвае праграму, але і атрымлівае зваротную сувязь у рэжыме рэальнага часу ад кожнай восі і карэктуе адхіленні руху ў любы час. Панэль кіравання і экран дысплея, якія вы звычайна бачыце на станку, з'яўляюцца інтэрфейсам узаемадзеяння чалавека з кампутарам прылады ЧПУ - вы ўводзіце праграмы, змяняеце параметры і правяраеце каардынаты праз гэты інтэрфейс для сувязі з прыладай ЧПУ.
Сістэма 2: Сервосистема - «Мускулы» станка
Прылада з ЧПУ выдае інструкцыю «вось X перамяшчаецца на 0,001 мм», але гэтая інструкцыя павінна быць пераўтворана ў рэальны механічны рух з дапамогай сістэмы сервапрывада. (Крыніца выявы: FANUC)
Сервосистема складаецца з двух частак:
Сервапрывад: прымае сігнал кіравання, пасланы прыладай з ЧПУ, узмацняе яго і пераўтворыць у электрычную энергію для кіравання рухавіком. Гэта эквівалентна дакладнаму «ўзмацняльніку магутнасці».
Серварухавік: пераўтварае электрычную энергію ў механічны круцільны рух. Розніца паміж серварухавіком і звычайным рухавіком заключаецца ў тым, што ў серварухавік ёсць убудаваны кадавальнік становішча, які можа дакладна кантраляваць вугал павароту, і яго хуткасць рэакцыі надзвычай высокая — ён можа запускацца, спыняцца або змяняць хуткасць за мілісекунды.
Станкі з ЧПУ звычайна маюць некалькі набораў сервасістэм:
Адзін сервопривод падачы для кожнай восі X, Y і Z: кіруе рухам інструмента і працоўнага стала
Сервапрывад шпіндзеля: кантралюе хуткасць кручэння шпіндзеля (інструмента)
Фокус сервопривода шпіндзеля і сервопривода падачы крыху адрозніваецца: сервопривод падачы імкнецца да дакладнасці становішча (вялічыня руху павінна быць дакладнай), а сервопривод шпіндзеля - стабільнасці хуткасці (хуткасць павінна быць пастаяннай падчас рэзкі і не можа вагацца з-за змены сілы рэзання). Для пяцівосевых станкоў ёсць два дадатковыя камплекты сервасістэм для кіравання восямі кручэння (восі A/B/C), і адначасова можа працаваць ад 5 да 6 камплектаў сервапрывадаў.
Сістэма 3: Механічны корпус станка — шкілет і суставы
Серварухавік стварае вярчальны рух, але станок выконвае лінейны рух і вярчальнае пазіцыянаванне інструмента. Неабходна пераўтварыць кручэнне рухавіка ў дакладны рух розных частак станка, які абапіраецца на механічны корпус. Асноўныя кампаненты механічнага корпуса:
Станіна / рама: асноўная канструкцыя станка, звычайна зробленая з чыгуну або зварной сталёвай пласціны. Добры ложак мае высокую калянасць і добрую ўстойлівасць да вібрацыі, што з'яўляецца перадумовай для забеспячэння дакладнасці апрацоўкі. (Двухлінейны і аднацвёрды трохвосевы аптычны станок)
Лінейная накіроўвалая / шлях: «дарожка», якая накіроўвае працоўны стол і шпіндзельную галоўку ў пэўным кірунку. Сучасныя апрацоўчыя цэнтры звычайна выкарыстоўваюць лінейныя накіроўвалыя качэння, якія валодаюць малым трэннем, высокай дакладнасцю і хуткай рэакцыяй. Высокадакладныя станкі будуць выкарыстоўваць гідрастатычныя накіроўвалыя з амаль нулявым трэннем.
ШВП: асноўная частка, якая пераўтварае вярчальны рух серварухавіка ў лінейны рух працоўнага стала. ШВП перадае сілу праз качэнне ўнутраных сталёвых шарыкаў з надзвычай малым трэннем і можа дасягнуць дакладнасці пазіцыянавання на ўзроўні мікрон.
Шпіндзель: асноўны кампанент, які заціскае інструмент і круціцца з высокай хуткасцю. Дакладнасць (біенне) шпіндзеля непасрэдна ўплывае на дакладнасць апрацоўкі, а максімальная хуткасць шпіндзеля вызначае хуткасць, з якой вы можаце апрацоўваць. Высокахуткасныя шпіндзелі могуць дасягаць 40 000 абаротаў у хвіліну і нават вышэй. (Крыніца выявы: Luoyi)
Сістэма 4: Сістэма выяўлення і зваротнай сувязі - Вочы кіравання з замкнёным контурам
Гэта вельмі важная сістэма, пра якую многія пачаткоўцы мала ведаюць. Сістэма ЧПУ загадвае серводвигателю «павярнуцца на 10 абаротаў», але адкуль ён даведаецца, што рухавік сапраўды павярнуўся роўна на 10 абаротаў? Ці сапраўды інструмент прайшоў запытаную вамі адлегласць? Ён абапіраецца на сістэму выяўлення і зваротнай сувязі, функцыяй якой з'яўляецца вымярэнне фактычнага становішча ў рэжыме рэальнага часу і перадача яго назад на прыладу з ЧПУ, што дазваляе сістэме аўтаматычна выпраўляць адхіленні ў залежнасці ад памылкі.
Гэты цыкл «выдача інструкцый → выкананне → выяўленне фактычных значэнняў → параўнанне адхіленняў → карэкціроўка інструкцый» называецца кіраваннем па замкнёным контуры, якое з'яўляецца асноўным механізмам для забеспячэння дакладнасці ЧПУ.
Ёсць два тыпы часта выкарыстоўваюцца кампанентаў выяўлення:
Кадавальнік павароту: усталяваны на вале серводвигателя для вызначэння вугла павароту рухавіка. Паколькі ён выяўляе канец рухавіка, а не канец працоўнага стала, усё яшчэ існуюць памылкі, такія як пругкая дэфармацыя шрубы, якая належыць да паўзамкнёнага кантролю. Большасць апрацоўваючых цэнтраў выкарыстоўваюць гэтую схему, і дакладнасць пазіцыянавання звычайна складае ±0,005~0,01 мм.
Лінейная шкала: усталёўваецца непасрэдна побач з накіроўвалай рэйкай станка для вымярэння фактычнага лінейнага зрушэння працоўнага стала. Паколькі ён непасрэдна вымярае становішча працоўнага стала, ён ліквідуе памылкі ў каналах перадачы, такіх як шарыка-шрубавая шруба, якія адносяцца да кіравання з поўным замкнёным контурам з больш высокай дакладнасцю (да ±0,001 мм). Высокадакладныя станкі і прэцызійныя пяцівосевыя станкі звычайна абсталяваны лінейнымі шкаламі. (лінейная шкала RENISHAW)
Сістэма 5: Сістэма дапаможных функцый — уключэнне станка ў «працу»
Першыя чатыры сістэмы разам забяспечваюць дакладны ход інструмента. Але каб па-сапраўднаму завяршыць апрацоўку, неабходны шэраг дапаможных функцый:
Аўтаматычная змена інструментаў (ATC): адна з найбольш важных функцый апрацоўчых цэнтраў. У часопісе інструментаў захоўваецца некалькі інструментаў, і маніпулятар аўтаматычна завяршае ўвесь працэс падчас змены інструмента, што звычайна займае ўсяго некалькі секунд. Ёмістасць інструментальнага крамы складае ад 8 да больш за 100 інструментаў.
Сістэма астуджэння: падчас апрацоўкі паміж інструментам і нарыхтоўкай выдзяляецца шмат цяпла. Астуджальная вадкасць адказвае за астуджэнне, змазку і выдаленне стружкі. Агульныя метады ўключаюць знешняе астуджэнне распыленнем, унутранае астуджэнне (распыленне непасрэдна на вобласць рэзкі праз шпіндзель і цэнтральнае адтуліну інструмента) і г.д.
Пнеўматычная/гідраўлічная сістэма: выкарыстоўваецца для дзеянняў, якія патрабуюць вялікай сілы, такіх як заціск нарыхтовак, змена інструмента і вызваленне шпіндзеля.
ПЛК (праграмуемы лагічны кантролер): прылада ЧПУ кіруе толькі кіраваннем рухам, у той час як вялікая колькасць элементаў кіравання колькасцю перамыкачоў на станку (змена інструмента, перамыкач астуджальнай вадкасці, ахоўная блакіроўка дзвярэй і г.д.) апрацоўваюцца ўбудаваным ПЛК. ПЛК і прылада ЧПУ супрацоўнічаюць, каб сфармаваць поўную сістэму кіравання станком.
Паток сігналаў пяці асноўных сістэм (зразумець з першага погляду)
Працоўны працэс усёй сістэмы можна зразумець з дапамогай ланцужка сігналаў: гэта ўсё, што адбываецца пасля «націску на кнопку запуску цыклу», дакладны працэс кіравання замкнёным контурам, які паўтараецца тысячы разоў у секунду.
Уводзіны ў асноўныя брэнды сістэм ЧПУ
Разабраўшыся з роляй прылады ЧПУ, давайце пазнаёмімся з асноўнымі брэндамі на рынку:
FANUC: японскі брэнд з самай вялікай доляй сусветнага рынку і надзвычай высокай запаўняльнасцю айчынных заводаў. Сістэма з'яўляецца стабільнай і надзейнай, з поўнай тэхнічнай экасістэмай, што робіць яе першым выбарам для навучання пачатковага ўзроўню (наступныя прыклады працы ў гэтай серыі ў асноўным будуць сканцэнтраваны на FANUC).
Siemens SINUMERIK: нямецкі брэнд, асноўная канфігурацыя станкоў еўрапейскага тыпу. SINUMERIK ONE - гэта высокакласная сістэма ўстаноўкі станкоў з магутнымі функцыямі і ідэальнай падтрымкай па пяці восях, але крывая навучання крутая. Ён шырока выкарыстоўваецца ў айчыннай аўтамабільнай і аэракасмічнай галінах.
Heidenhain TNC: Нямецкі брэнд, які спецыялізуецца на фрэзерна-апрацоўчых цэнтрах, з найбольш удасканаленай падтрымкай пяцівосевых функцый і высокай рэпутацыяй у аэракасмічнай і прэцызійных формах.
Айчынныя брэнды ў апошнія гады імкліва развіваюцца, а асноўнымі прадстаўнікамі з'яўляюцца:
| Марка | Даччыная кампанія | Асноўныя перавагі | Рынкавае пазіцыянаванне | Пяцівосевая падтрымка |
| Тып Хуачжун 9 | ЧПУ Huazhong | Хатні працэсар, незалежны і кіраваны | Сярэдні і нізкі ўзровень, айчынная замена | Генерал |
| ГСК | ЧПУ Гуанчжоу | Цанавая перавага, поўныя дапаможныя сродкі | Эканамічныя станкі | Генерал |
| Кедэ GNC62 | Kede CNC | Пяцівосевае злучэнне і апрацоўка кампазітных фрэзерных станкоў | Рынак сярэдняга і высокага ўзроўню | Добра |
| Syntec | Тэхналогія Syntec | Моцная сумяшчальнасць з CAM, зручны інтэрфейс | Сярэдняга класа, які найбольш хутка расце ў пяцівосевым полі | Добра |
Асаблівая ўвага: сістэма Syntec — галоўная сіла айчыннай пяцівосевай сістэмы
Сярод многіх айчынных сістэм ЧПУ за апошнія гады Syntec заняла асабліва прыкметныя вынікі ў галіне пяцівосевай апрацоўкі і стала адной з сістэм з самай высокай хуткасцю ўстаноўкі айчынных пяцівосевых станкоў.
Асноўнымі перавагамі Syntec з'яўляюцца: надзвычай моцная сумяшчальнасць праграмнага забеспячэння CAM, падтрымка вываду пост-апрацоўкі практычна ўсіх асноўных праграм CAM; G-код у асноўным сумяшчальны з сістэмамі ЧПУ FANUC, інтэрфейс працы зручны для пачаткоўцаў, а кошт навучання ніжэй, чым у традыцыйных еўрапейскіх і амерыканскіх сістэм; у той жа час ён стабільна выконвае ключавыя функцыі, такія як пяцівосевы RTCP і кіраванне воссю інструмента, што з'яўляецца важнай прычынай, чаму вялікая колькасць вытворцаў пяцівосевых станкоў выбіраюць Syntec у якасці стандартнай сістэмы канфігурацыі.
Калі вы ці ваша кампанія плануеце набыць айчынны пяцівосевы станок або жадаеце зразумець стан распрацоўкі айчынных сістэм, вы можаце звярнуць увагу на сістэму Syntec, якая таксама мае мноства навучальных рэсурсаў у Інтэрнэце. У наступных практычных дэманстрацыях працы гэтай серыі мы таксама разгледзім магчымасць дадання прыкладаў працы сістэмы Syntec.
Рэзюмэ гэтага артыкула
· Прылада ЧПУ: мозг, які счытвае праграмы, выконвае інтэрпаляцыйныя вылічэнні і выдае інструкцыі руху
· Сервасістэма: мышцы, якія кіруюць дакладным рухам рухавіка кожнай восі
· Механічны корпус: шкілет, уключаючы станіну, накіроўвалую, шарыка-шрубавую шрубу і шпіндзель
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
