Alguna vegada us heu preguntat què passa després de prémer el botó "Inici del cicle"? Quan premeu el botó verd "INICIA CICLE" del tauler d'operacions, la màquina-eina comença a moure's segons el programa. Tot el procés sembla "màgic", però darrere hi ha un sistema molt rigorós que col·labora: un component llegeix el programa, un altre converteix instruccions en senyals elèctrics, un altre fa girar el motor, un altre detecta contínuament la retroalimentació de la posició i un altre controla el refrigerant i el canvi d'eines...
Aquests "determinats components" són els cinc sistemes bàsics de les màquines-eina CNC. Entendre aquests cinc sistemes no és només satisfer la curiositat: quan la màquina-eina es trenca, podeu jutjar aproximadament en quin enllaç es troba el problema; quan aprenguis un coneixement més profund, tindreu un marc clar per entendre contingut nou.
Sistema 1: dispositiu CNC (controlador CNC): el "cervell" de la màquina-eina
(Font de la imatge: Siemens) El dispositiu CNC és el nucli de tota la màquina-eina, que és el que sovint anomenem "sistema CNC" o controlador CNC. El seu procés de treball és el següent:
Lectura del programa: Llegeix el programa NC des de la memòria, la targeta CF o la interfície de xarxa
Descodificació: "Tradueix" instruccions com ara el codi G i el codi M a dades que el sistema pot processar internament
Càlcul d'interpolació: segons les instruccions de moviment, calculeu quant ha de moure cada eix en cada unitat de temps (aquest és el càlcul més bàsic: descompondre "del punt A al punt B" en infinitat de petits passos)
Emissió d'instruccions de control: enviar la quantitat de moviment de cada eix al servosistema en forma de senyals elèctrics
Coordinació de funcions auxiliars: control de funcions de codi M com ara la velocitat del cargol, el canvi d'eina i el refrigerant
El dispositiu CNC no només executa el programa de manera passiva, sinó que també rep retroalimentació de posició en temps real de cada eix i corregeix les desviacions del moviment en qualsevol moment. El panell d'operacions i la pantalla de visualització que normalment veieu a la màquina-eina són la interfície d'interacció home-ordinador del dispositiu CNC: introduïu programes, modifiqueu paràmetres i comproveu les coordenades a través d'aquesta interfície per comunicar-vos amb el dispositiu CNC.
Sistema 2: Sistema Servo — Els "músculs" de la màquina-eina
El dispositiu CNC emet una instrucció de "l'eix X es mou 0,001 mm", però aquesta instrucció s'ha de convertir en moviment mecànic real pel servosistema. (Font de la imatge: FANUC)
El servosistema consta de dues parts:
Servo Drive: rep el senyal de control enviat pel dispositiu CNC, l'amplifica i el converteix en energia elèctrica per accionar el motor. És equivalent a un "amplificador de potència" de precisió.
Servomotor: converteix l'energia elèctrica en moviment de rotació mecànic. La diferència entre un servomotor i un motor normal és que el servomotor té un codificador de posició integrat, que pot controlar amb precisió l'angle de rotació i la seva velocitat de resposta és extremadament ràpida: pot arrencar, aturar o canviar la velocitat en mil·lisegons.
Les màquines eina CNC solen tenir diversos conjunts de servosistemes:
Un servo d'alimentació per a cadascun dels eixos X, eix Y i eix Z: controla el moviment de l'eina i la taula de treball
Servo de l'eix: controla la velocitat de rotació de l'eix (eina)
L'enfocament del servo de l'eix i del servo d'alimentació és lleugerament diferent: el servo d'alimentació persegueix la precisió de la posició (la quantitat de moviment ha de ser precisa) i el servo de l'eix persegueix l'estabilitat de la velocitat (la velocitat ha de ser constant durant el tall i no pot fluctuar a causa dels canvis en la força de tall). Per a màquines-eina de cinc eixos, hi ha dos conjunts addicionals de servosistemes per controlar els eixos de rotació (eixos A/B/C) i pot haver-hi de 5 a 6 jocs de servos treballant al mateix temps.
Sistema 3: Cos mecànic de la màquina-eina — Esquelet i articulacions
El servomotor genera moviment de rotació, però la màquina-eina realitza el moviment lineal i el posicionament rotacional de l'eina. Cal convertir la rotació del motor en moviment precís de diverses parts de la màquina-eina, que es basa en el cos mecànic. Els components bàsics del cos mecànic:
Llit / Marc: L'estructura bàsica de la màquina-eina, generalment feta de ferro colat o placa d'acer soldada. Un bon llit té una alta rigidesa i una bona resistència a les vibracions, que és la premissa per garantir la precisió del processament. (Màquina òptica de dues línies i una dura de tres eixos)
Guia lineal / Camí: la "via" que guia la taula de treball i el capçal del cargol per moure's en una direcció específica. Els centres de mecanitzat moderns generalment adopten guies de rodament lineals, que tenen una fricció petita, alta precisió i resposta ràpida. Les màquines eina d'alta precisió utilitzaran guies hidrostàtiques amb una fricció gairebé nul·la.
Cargol de boles: la part central que converteix el moviment de rotació del servomotor en el moviment lineal de la taula de treball. El cargol de boles transmet la força mitjançant el rodatge de boles d'acer internes, amb una fricció extremadament petita, i pot aconseguir una precisió de posicionament a nivell de micres.
Hus: el component central que subjecta l'eina i gira a gran velocitat. La precisió (escalada) del cargol afecta directament la precisió del processament i la velocitat màxima del cargol determina la velocitat a la qual podeu processar. Els eixos d'alta velocitat poden arribar a les 40.000 rpm o fins i tot més. (Font de la imatge: Luoyi)
Sistema 4: Sistema de detecció i retroalimentació: els ulls del control de bucle tancat
Aquest és un sistema molt crític que molts principiants no coneixen gaire. El sistema CNC diu al servomotor que "giri 10 voltes", però com sap que el motor ha girat exactament 10 voltes? L'eina s'ha mogut realment la distància que heu sol·licitat? Es basa en el sistema de detecció i retroalimentació, la funció del qual és mesurar la posició real en temps real i retornar-la al dispositiu CNC, permetent al sistema corregir automàticament la desviació segons l'error.
Aquest cicle d'"emissió d'instruccions → execució → detecció de valors reals → comparació de desviacions → correcció d'instruccions" s'anomena control de llaç tancat, que és el mecanisme bàsic per garantir la precisió del CNC.
Hi ha dos tipus de components de detecció d'ús habitual:
Codificador rotatiu: instal·lat a l'eix del servomotor per detectar l'angle de rotació del motor. Com que detecta l'extrem del motor en lloc de l'extrem de la taula de treball, encara hi ha errors com ara la deformació elàstica del cargol, que pertany al control de llaç semitancat. La majoria dels centres de mecanitzat adopten aquest esquema i la precisió de posicionament sol ser de ± 0,005 ~ 0,01 mm.
Escala lineal: instal·lada directament al costat del rail de guia de la màquina-eina per mesurar el desplaçament lineal real de la taula de treball. Com que mesura directament la posició de la taula de treball, elimina errors en els enllaços de transmissió com el cargol de boles, pertanyent al control de llaç tancat complet amb una precisió més alta (fins a ± 0,001 mm). Les màquines eina d'alta precisió i les màquines eina de precisió de cinc eixos generalment estan equipades amb escales lineals. (escala lineal RENISHAW)
Sistema 5: sistema de funcions auxiliars: habilitar la màquina-eina per "funcionar"
Els quatre primers sistemes junts garanteixen que l'eina es pugui moure amb precisió. Però per completar realment el processament, calen una sèrie de funcions auxiliars:
Canviador automàtic d'eines (ATC): una de les característiques més importants dels centres de mecanitzat. El magatzem d'eines emmagatzema diverses eines i el manipulador completa automàticament tot el procés durant el canvi d'eines, normalment només triga uns segons. La capacitat del magatzem d'eines oscil·la entre 8 i més de 100 eines.
Sistema de refrigeració: es genera molta calor entre l'eina i la peça durant el processament. El refrigerant és responsable de la refrigeració, la lubricació i l'eliminació d'encenalls. Els mètodes comuns inclouen la refrigeració per polvorització externa, la refrigeració interna (polverització directament a l'àrea de tall a través del forat del centre de l'eix i de l'eina), etc.
Sistema pneumàtic/hidràulic: s'utilitza per a accions que requereixen una gran força, com ara subjectar peces de treball, accions de canvi d'eines i alliberament d'eines de cargol.
PLC (controlador lògic programable): el dispositiu CNC només gestiona el control de moviment, mentre que un gran nombre de controls de quantitat d'interruptors a la màquina-eina (canvi d'eina, interruptor de refrigerant, bloqueig de la porta protectora, etc.) es gestiona mitjançant el PLC integrat. El PLC i el dispositiu CNC cooperen per formar un sistema complet de control de màquina-eina.
Flux de senyal dels cinc sistemes bàsics (comprendre d'un cop d'ull)
El procés de treball de tot el sistema es pot entendre amb una cadena de senyals: això és tot el que passa després de "premer l'inici del cicle", un precís procés de control de llaç tancat que es repeteix milers de vegades per segon.
Introducció a les marques de sistemes CNC convencionals
Després d'entendre el paper del dispositiu CNC, anem a conèixer les principals marques del mercat:
FANUC: una marca japonesa amb la major quota de mercat mundial i una taxa d'ocupació extremadament alta a les fàbriques nacionals. El sistema és estable i fiable, amb un ecosistema tècnic complet, el que el converteix en la primera opció per a l'aprenentatge de nivell inicial (els exemples de funcionament posteriors d'aquesta sèrie es centraran principalment en FANUC).
Siemens SINUMERIK: una marca alemanya, la configuració principal de màquines-eina d'estil europeu. SINUMERIK ONE és un sistema d'instal·lació de màquines-eina de gamma alta amb funcions potents i un suport perfecte de cinc eixos, però la corba d'aprenentatge és pronunciada. S'utilitza àmpliament en els camps domèstics de l'automoció i aeroespacial.
Heidenhain TNC: una marca alemanya centrada en centres de mecanitzat de fresat, amb el suport de funcions de cinc eixos més refinat i una gran reputació en els camps aeroespacial i de motlle de precisió.
Les marques nacionals s'han desenvolupat ràpidament en els últims anys, i els principals representants són els següents:
| Marca | Empresa Afiliada | Avantatges principals | Posicionament al mercat | Suport de cinc eixos |
| Huazhong tipus 9 | Huazhong CNC | CPU domèstica, independent i controlable | Substitució domèstica de gamma mitjana a baixa | General |
| GSK | CNC de Guangzhou | Avantatge de preu, instal·lacions de suport completes | Màquina-eina econòmica | General |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Enganxament de cinc eixos i processament de compostos torn-fresat | Mercat de gamma mitjana a alta | Bé |
| Syntec | Tecnologia Syntec | Forta compatibilitat CAM, interfície fàcil d'utilitzar | De gamma mitjana, de creixement més ràpid al camp dels cinc eixos | Bé |
Enfocament especial: sistema Syntec: la força principal dels cinc eixos domèstics
Entre molts sistemes CNC domèstics, Syntec ha tingut un lloc especialment destacat en el camp del processament de cinc eixos en els últims anys i s'ha convertit en un dels sistemes amb la taxa d'instal·lació més alta de màquines eina domèstiques de cinc eixos.
Els principals avantatges de Syntec són: una compatibilitat extremadament forta del programari CAM, que admet la sortida de postprocessament de gairebé tot el programari CAM convencional; El codi G és bàsicament compatible amb els sistemes CNC FANUC, la interfície d'operació és fàcil d'utilitzar per a principiants i el cost d'aprenentatge és inferior al dels sistemes tradicionals europeus i americans; al mateix temps, funciona de manera estable en funcions clau com ara RTCP de cinc eixos i control d'eix d'eines, que és una raó important per la qual un gran nombre de fabricants de màquines-eina de cinc eixos trien Syntec com a sistema de configuració estàndard.
Si vostè o la vostra empresa teniu previst comprar una màquina-eina domèstica de cinc eixos, o voleu entendre l'estat de desenvolupament dels sistemes domèstics, podeu prestar atenció al sistema Syntec, que també té abundants recursos d'aprenentatge en línia. En les següents demostracions pràctiques d'operacions d'aquesta sèrie, també considerarem afegir exemples de funcionament del sistema Syntec.
Resum d'aquest article
· Dispositiu CNC: el cervell, que llegeix programes, realitza càlculs d'interpolació i emet instruccions de moviment.
· Servosistema: Els músculs, que impulsen el moviment precís de cada motor de l'eix
· Cos mecànic: l'esquelet, que inclou el llit, el carril de guia, el cargol de boles i el cargol
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
