Da li ste se ikada zapitali šta se dešava nakon pritiska na dugme "Cycle Start"? Kada pritisnete zeleno dugme “CYCLE START” na upravljačkoj ploči, alatna mašina počinje da se kreće prema programu. Čitav proces izgleda “magično” – ali iza njega stoji vrlo rigorozan sistem koji sarađuje: jedna komponenta čita program, druga pretvara instrukcije u električne signale, druga pokreće motor da se okreće, druga kontinuirano otkriva povratne informacije o položaju, a druga kontrolira rashladnu tekućinu i promjenu alata...
Ove „određene komponente“ su pet osnovnih sistema alatnih CNC mašina. Razumevanje ovih pet sistema nije samo da bi se zadovoljila radoznalost – kada se mašina alatka pokvari, možete otprilike proceniti u kojoj je karici problem; kada naučite dublje znanje, imat ćete jasan okvir za razumijevanje novog sadržaja.
Sistem 1: CNC uređaj (CNC kontroler) — „Mozak“ alatne mašine
(Izvor slike: Siemens) CNC uređaj je srž čitave alatne mašine, što je ono što često nazivamo „CNC sistem” ili CNC kontroler. Njegov radni proces je sljedeći:
Čitanje programa: Pročitajte NC program iz memorije, CF kartice ili mrežnog sučelja
Dekodiranje: "Prevedite" instrukcije kao što su G-kod i M-kod u podatke koje sistem može interno obraditi
Izračunavanje interpolacije: Prema uputama za kretanje, izračunajte koliko svaka osa treba da se pomakne u svakoj vremenskoj jedinici (ovo je najosnovniji proračun - razlaganje "od tačke A do tačke B" na bezbroj sićušnih koraka)
Izdavanje kontrolnih instrukcija: Pošaljite količinu kretanja svake ose servo sistemu u obliku električnih signala
Koordiniranje pomoćnih funkcija: Kontrolirajte funkcije M-koda kao što su brzina vretena, promjena alata i rashladna tekućina
CNC uređaj ne samo da pasivno izvršava program, već također prima povratnu informaciju o položaju u realnom vremenu sa svake ose i ispravlja odstupanja kretanja u bilo kojem trenutku. Operativna tabla i ekran koji obično vidite na alatnoj mašini su interfejs za interakciju između čoveka i računara CNC uređaja - unosite programe, menjate parametre i proveravate koordinate preko ovog interfejsa da biste komunicirali sa CNC uređajem.
Sistem 2: Servo sistem — „Mišići“ alatne mašine
CNC uređaj izdaje instrukciju „X-osa se pomera za 0,001 mm“, ali ovu instrukciju treba servo sistem pretvoriti u pravo mehaničko kretanje. (Izvor slike: FANUC)
Servo sistem se sastoji od dva dela:
Servo pogon: Prima kontrolni signal koji šalje CNC uređaj, pojačava ga i pretvara u električnu snagu za pokretanje motora. Ekvivalentan je preciznom "pojačivaču snage".
Servo motor: Pretvara električnu energiju u mehaničko rotaciono kretanje. Razlika između servo motora i običnog motora je u tome što servo motor ima ugrađen enkoder položaja, koji može precizno kontrolirati ugao rotacije, a njegova brzina odziva je izuzetno velika — može pokrenuti, zaustaviti ili promijeniti brzinu u milisekundama.
CNC alatne mašine obično imaju više setova servo sistema:
Jedan servo za dovod za svaku os X, Y-os i Z-os: Kontrolira kretanje alata i radnog stola
Servo vretena: Kontrolira brzinu rotacije vretena (alata)
Fokus servo vretena i servo za uvlačenje je malo drugačiji: servo za pomicanje prati tačnost položaja (količina kretanja mora biti precizna), a servo vretena teži stabilnosti brzine (brzina mora biti konstantna tijekom rezanja i ne može varirati zbog promjena u sili rezanja). Za alatne mašine sa pet osovina, postoje dva dodatna seta servo sistema za kontrolu rotacionih osa (A/B/C osi), a može postojati 5 do 6 setova servo sistema koji rade u isto vreme.
Sistem 3: Mehaničko tijelo alatne mašine — skelet i zglobovi
Servo motor generiše rotaciono kretanje, ali alatna mašina vrši linearno kretanje i rotaciono pozicioniranje alata. Neophodno je pretvoriti rotaciju motora u precizno kretanje raznih delova alatne mašine, koja se oslanja na mehaničko telo. Osnovne komponente mehaničkog tijela:
Krevet / Okvir: Osnovna struktura alatne mašine, obično napravljena od livenog gvožđa ili zavarene čelične ploče. Dobar ležaj ima visoku krutost i dobru otpornost na vibracije, što je pretpostavka da se osigura tačnost obrade. (Dvolinijska i jednostruka troosna optička mašina)
Linearna vodilica/put: "traka" koja vodi radni sto i glavu vretena da se kreću u određenom smjeru. Moderni obradni centri uglavnom usvajaju linearne vodilice za valjanje, koje imaju malo trenje, visoku preciznost i brzu reakciju. Visokoprecizni alatni strojevi će koristiti hidrostatičke vodilice s gotovo nultim trenjem.
Kuglični vijak: Osnovni dio koji pretvara rotacijsko kretanje servo motora u linearno kretanje radnog stola. Kuglični vijak prenosi silu kroz kotrljanje unutrašnjih čeličnih kuglica, uz izuzetno malo trenje, i može postići preciznost pozicioniranja na nivou mikrona.
Vreteno: Osnovna komponenta koja steže alat i rotira velikom brzinom. Preciznost vretena direktno utiče na točnost obrade, a maksimalna brzina vretena određuje brzinu kojom možete obraditi. Vretena velike brzine mogu doseći 40.000 o/min ili čak više. (Izvor slike: Luoyi)
Sistem 4: Sistem detekcije i povratne informacije — Oči kontrole zatvorene petlje
Ovo je vrlo kritičan sistem o kojem mnogi početnici ne znaju mnogo. CNC sistem govori servo motoru da „okrene 10 okretaja“, ali kako on zna da se motor zapravo rotirao za tačno 10 okretaja? Da li je alat zaista pomaknuo udaljenost koju ste tražili? Oslanja se na sistem detekcije i povratne sprege, čija je funkcija mjerenje stvarne pozicije u realnom vremenu i vraćanje u CNC uređaj, omogućavajući sistemu da automatski ispravi odstupanje prema grešci.
Ovaj ciklus “izdavanja instrukcija → izvršavanja → otkrivanja stvarnih vrijednosti → poređenja odstupanja → ispravljanja instrukcija” naziva se kontrola zatvorene petlje, što je osnovni mehanizam za osiguranje CNC tačnosti.
Postoje dvije vrste najčešće korištenih komponenti za detekciju:
Rotacioni enkoder: Instaliran na osovini servo motora za detekciju ugla rotacije motora. Budući da detektuje kraj motora, a ne kraj radnog stola, i dalje postoje greške kao što je elastična deformacija vijka, koja pripada kontroli poluzatvorene petlje. Većina obradnih centara usvaja ovu šemu, a tačnost pozicioniranja je obično ±0,005~0,01 mm.
Linearna skala: Direktno postavljena pored vodilice alatne mašine za merenje stvarnog linearnog pomaka radnog stola. Pošto direktno meri položaj radnog stola, eliminiše greške u prenosnim vezama kao što je kuglični vijak, koji pripada kontroli sa potpunom zatvorenom petljom sa većom preciznošću (do ±0,001 mm). Visoko precizne alatne mašine i precizne alatne mašine sa pet osa uglavnom su opremljene linearnim skalama. (RENISHAW linearna skala)
Sistem 5: Sistem pomoćnih funkcija — Omogućavanje alatnoj mašini da „radi“
Prva četiri sistema zajedno osiguravaju da se alat može precizno kretati. Ali da bi se obrada zaista završila, potreban je niz pomoćnih funkcija:
Automatska izmjena alata (ATC): Jedna od najvažnijih karakteristika obradnih centara. Magacin alata pohranjuje više alata, a manipulator automatski dovršava cijeli proces tijekom promjene alata, obično traje samo nekoliko sekundi. Kapacitet magacina alata kreće se od 8 do više od 100 alata.
Sistem hlađenja: Mnogo toplote se stvara između alata i radnog komada tokom obrade. Rashladno sredstvo je odgovorno za hlađenje, podmazivanje i uklanjanje strugotine. Uobičajene metode uključuju vanjsko hlađenje raspršivanjem, unutrašnje hlađenje (prskanje direktno na područje rezanja kroz vreteno i središnji otvor alata) itd.
Pneumatski/hidraulički sistem: Koristi se za radnje koje zahtijevaju veliku silu kao što su stezanje radnih komada, radnje promjene alata i otpuštanje alata vretena.
PLC (Programabilni logički kontroler): CNC uređaj upravlja samo kontrolom kretanja, dok velikim brojem kontrola količine prekidača na alatnoj mašini (promjena alata, prekidač rashladne tekućine, zaštitna blokada vrata, itd.) upravlja ugrađeni PLC. PLC i CNC uređaj sarađuju kako bi formirali kompletan sistem upravljanja alatnim mašinama.
Tok signala pet jezgri sistema (razumjeti na prvi pogled)
Radni proces čitavog sistema može se shvatiti pomoću signalnog lanca: ovo je sve što se dešava nakon „pritiskanja ciklusa start“, precizan kontrolni proces zatvorene petlje koji se ponavlja hiljadama puta u sekundi.
Uvod u glavne marke CNC sistema
Nakon što smo shvatili ulogu CNC uređaja, upoznajmo se sa glavnim brendovima na tržištu:
FANUC: Japanski brend s najvećim globalnim tržišnim udjelom i izuzetno visokom popunjenošću domaćih tvornica. Sistem je stabilan i pouzdan, sa potpunim tehničkim ekosistemom, što ga čini prvim izborom za učenje na početnom nivou (sljedeći primjeri rada u ovoj seriji će se uglavnom fokusirati na FANUC).
Siemens SINUMERIK: Nemački brend, glavna konfiguracija alatnih mašina u evropskom stilu. SINUMERIK ONE je vrhunski sistem za ugradnju alatnih mašina sa moćnim funkcijama i savršenom podrškom za pet osa, ali kriva učenja je strma. Široko se koristi u domaćoj automobilskoj i svemirskoj industriji.
Heidenhain TNC: Njemački brend koji se fokusira na obradne centre za glodanje, s najrafiniranijom podrškom za petoosnu funkciju i visokom reputacijom u svemirskim i preciznim kalupima.
Domaći brendovi su se brzo razvijali posljednjih godina, a glavni zastupnici su:
| Brand | Povezana kompanija | Glavne prednosti | Tržišno pozicioniranje | Podrška za pet osa |
| Huazhong tip 9 | Huazhong CNC | Domaći CPU, nezavisan i upravljiv | Srednje i niske cijene, domaća zamjena | Generale |
| GSK | Guangzhou CNC | Cijena povoljnije, kompletni prateći sadržaji | Ekonomične alatne mašine | Generale |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Petoosna veza i kompozitna obrada za okretanje | Tržište srednje i visoke klase | Dobro |
| Syntec | Syntec Technology | Snažna CAM kompatibilnost, korisničko sučelje | Srednji, najbrže rastući u polju sa pet osa | Dobro |
Poseban fokus: Syntec sistem — glavna snaga domaćeg petosovinskog sistema
Među mnogim domaćim CNC sistemima, Syntec je poslednjih godina pokazao posebno istaknute rezultate u oblasti petoosne obrade i postao je jedan od sistema sa najvećom stopom ugradnje domaćih petoosnih mašina alatki.
Osnovne prednosti Syntec-a su: izuzetno jaka kompatibilnost CAM softvera, podržavajući postprocesiranje izlaza gotovo svih mainstream CAM softvera; G-kod je u osnovi kompatibilan sa FANUC CNC sistemima, operativni interfejs je jednostavan za upotrebu za početnike, a cena učenja je niža nego kod tradicionalnih evropskih i američkih sistema; Istovremeno, stabilno radi u ključnim funkcijama kao što su petoosni RTCP i kontrola osovine alata, što je važan razlog zašto veliki broj petoosnih proizvođača alatnih mašina bira Syntec kao standardni konfiguracioni sistem.
Ako vi ili vaša kompanija planirate da kupite domaću petoosnu mašinu ili želite da razumete razvojni status domaćih sistema, možete obratiti pažnju na Syntec sistem, koji takođe ima obilje resursa za učenje na mreži. U kasnijim praktičnim demonstracijama rada ove serije, takođe ćemo razmotriti dodavanje primjera rada Syntec sistema.
Sažetak ovog članka
· CNC uređaj: Mozak, koji čita programe, izvodi interpolacijske proračune i izdaje upute za kretanje
· Servo sistem: Mišići, koji pokreću precizno kretanje motora svake osovine
· Mehaničko tijelo: skelet, uključujući krevet, vodilicu, kuglični vijak i vreteno
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
