Kas olete kunagi mõelnud, mis juhtub pärast nupu "Cycle Start" vajutamist? Kui vajutate juhtpaneelil rohelist nuppu "CYCLE START", hakkab tööpink liikuma vastavalt programmile. Kogu protsess tundub “maagiline” – aga selle taga on väga range süsteem, mis teeb koostööd: üks komponent loeb programmi, teine teisendab juhised elektrilisteks signaalideks, teine paneb mootori pöörlema, teine tuvastab pidevalt asendi tagasisidet ning teine kontrollib jahutusvedeliku ja tööriistade vahetust...
Need "teatud komponendid" on CNC-tööpinkide viis põhisüsteemi. Nende viie süsteemi mõistmine ei tähenda ainult uudishimu rahuldamist – kui tööpink läheb katki, saate ligikaudselt hinnata, millises lülis probleem on; kui õpid sügavamaid teadmisi, on sul selge raamistik uue sisu mõistmiseks.
Süsteem 1: CNC-seade (CNC-kontroller) – tööpingi "aju".
(Pildi allikas: Siemens) CNC-seade on kogu tööpingi tuum, mida me sageli kutsume "CNC-süsteemiks" või CNC-kontrolleriks. Selle tööprotsess on järgmine:
Programmi lugemine: NC-programmi lugemine mälust, CF-kaardilt või võrguliidesest
Dekodeerimine: "tõlgige" käsud (nt G-kood ja M-kood) andmeteks, mida süsteem saab sisemiselt töödelda
Interpolatsiooni arvutamine: arvutage vastavalt liikumisjuhistele, kui palju iga telg peab igas ajaühikus liikuma (see on kõige põhilisem arvutus - "punktist A punkti B" jaotamine lugematuteks väikesteks sammudeks)
Juhtjuhiste väljastamine: saatke iga telje liikumise suurus servosüsteemi elektriliste signaalide kujul
Abifunktsioonide koordineerimine: M-koodi funktsioonide juhtimine, nagu spindli kiirus, tööriistavahetus ja jahutusvedelik
CNC-seade mitte ainult ei täida programmi passiivselt, vaid saab ka igalt teljelt reaalajas asukohatagasisidet ja korrigeerib igal ajal liikumise kõrvalekaldeid. Juhtpaneel ja ekraan, mida tavaliselt tööpingil näete, on CNC-seadme inimese ja arvuti interaktsiooni liides – selle liidese kaudu saate CNC-seadmega suhtlemiseks sisestada programme, muuta parameetreid ja kontrollida koordinaate.
Süsteem 2: servosüsteem – tööpingi “lihased”.
CNC-seade väljastab käsku "X-telg liigub 0,001 mm", kuid servosüsteem peab selle juhise muutma reaalseks mehaaniliseks liikumiseks. (Pildi allikas: FANUC)
Servosüsteem koosneb kahest osast:
Servoajam: võtab vastu CNC-seadme saadetud juhtsignaali, võimendab seda ja muundab selle mootori käitamiseks elektrienergiaks. See on samaväärne täppis "võimsusvõimendiga".
Servomootor: Muudab elektrienergia mehaaniliseks pöörlevaks liikumiseks. Servomootori erinevus tavalisest mootorist seisneb selles, et servomootoril on sisseehitatud asendikooder, millega saab täpselt juhtida pöördenurka ning selle reageerimiskiirus on ülikiire — käivitada, seisata või muuta kiirust millisekunditega.
CNC-tööpinkidel on tavaliselt mitu servosüsteemide komplekti:
Üks etteandeservo iga X-, Y- ja Z-telje jaoks: juhib tööriista ja töölaua liikumist
Spindli servo: juhib spindli (tööriista) pöörlemiskiirust
Spindli servo ja etteandeservo fookus on veidi erinev: etteandeservo taotleb asendi täpsust (liikumise hulk peab olema täpne) ja spindli servo taotleb kiiruse stabiilsust (kiirus peab lõikamise ajal olema konstantne ega tohi lõikejõu muutumise tõttu kõikuda). Viieteljeliste tööpinkide jaoks on pöördetelgede (A/B/C telgede) juhtimiseks kaks täiendavat servosüsteemi komplekti ning korraga võib töötada 5 kuni 6 servokomplekti.
Süsteem 3: Tööpingi mehaaniline korpus – skelett ja liigesed
Servomootor tekitab pöörleva liikumise, kuid tööpink teostab lineaarset liikumist ja tööriista pöörlevat positsioneerimist. Mootori pöörlemine on vaja muuta tööpingi erinevate osade täpseks liikumiseks, mis tugineb mehaanilisele korpusele. Mehaanilise korpuse põhikomponendid:
Voodi / raam: tööpingi põhistruktuur, mis on tavaliselt valmistatud malmist või keevitatud terasplaadist. Heal voodil on kõrge jäikus ja hea vibratsioonikindlus, mis on töötlemise täpsuse tagamise eeldus. (Kaherealine ja ühe kõva kolmeteljeline optiline masin)
Lineaarne juhik / tee: "rada", mis suunab töölauda ja spindlipead liikuma kindlas suunas. Kaasaegsed töötlemiskeskused kasutavad tavaliselt lineaarseid valtsimisjuhikuid, millel on väike hõõrdumine, suur täpsus ja kiire reageerimine. Kõrgtäpsed tööpingid kasutavad peaaegu nullhõõrdumisega hüdrostaatilisi juhendeid.
Kuulkruvi: südamikuosa, mis muudab servomootori pöörleva liikumise töölaua lineaarseks liikumiseks. Kuulkruvi edastab jõudu sisemiste teraskuulide veeremise kaudu äärmiselt väikese hõõrdumisega ja võib saavutada mikronitaseme positsioneerimistäpsuse.
Spindel: põhikomponent, mis kinnitab tööriista ja pöörleb suurel kiirusel. Spindli täpsus (läbilaskmine) mõjutab otseselt töötlemise täpsust ja spindli maksimaalne kiirus määrab kiiruse, millega saate töödelda. Suure kiirusega spindlid võivad ulatuda 40 000 pööret minutis või isegi kõrgemale. (Pildi allikas: Luoyi)
Süsteem 4: tuvastus- ja tagasisidesüsteem – suletud ahela juhtimise silmad
See on väga kriitiline süsteem, millest paljud algajad palju ei tea. CNC-süsteem käsib servomootoril "pöörata 10 pööret", kuid kuidas ta teab, et mootor on tegelikult pööranud täpselt 10 pööret? Kas tööriist on tegelikult teie soovitud vahemaa nihutanud? See toetub tuvastus- ja tagasisidesüsteemile, mille ülesanne on mõõta tegelikku asukohta reaalajas ja suunata see tagasi CNC-seadmesse, võimaldades süsteemil automaatselt korrigeerida kõrvalekaldeid vastavalt veale.
Seda tsüklit “käskude väljastamine → täitmine → tegelike väärtuste tuvastamine → kõrvalekallete võrdlemine → käskude parandamine” nimetatakse suletud ahela juhtimiseks, mis on CNC täpsuse tagamise põhimehhanism.
Tavaliselt kasutatavaid tuvastuskomponente on kahte tüüpi:
Rotary Encoder: paigaldatud servomootori võllile, et tuvastada mootori pöördenurk. Kuna see tuvastab mootori otsa, mitte töölaua otsa, on endiselt vigu, nagu kruvi elastne deformatsioon, mis kuulub poolsuletud ahelaga juhtimisse. Enamik töötluskeskusi kasutab seda skeemi ja positsioneerimise täpsus on tavaliselt ±0,005–0,01 mm.
Lineaarskaala: paigaldatakse otse tööpinkide juhtsiinide kõrvale, et mõõta töölaua tegelikku lineaarset nihet. Kuna see mõõdab otse töölaua asendit, kõrvaldab see suurema täpsusega (kuni ±0,001 mm) vead ülekandelülides, nagu näiteks kuulkruvi, mis kuulub täielikult suletud ahelaga juhtimisse. Kõrgtäpsed tööpingid ja viieteljelised täppistööpingid on üldjuhul varustatud lineaarsete kaaludega. (RENISHAW lineaarskaala)
Süsteem 5: abifunktsioonide süsteem – masinal töötamise võimaldamine
Esimesed neli süsteemi koos tagavad tööriista täpse liikumise. Kuid töötlemise tõeliseks lõpuleviimiseks on vaja mitmeid abifunktsioone:
Automaatne tööriistavahetaja (ATC): töötluskeskuste üks olulisemaid omadusi. Tööriistamagasin salvestab mitu tööriista ja manipulaator viib tööriista vahetamise ajal automaatselt lõpule kogu protsessi, tavaliselt kulub selleks vaid mõni sekund. Tööriistasalve mahutavus on 8 kuni enam kui 100 tööriistani.
Jahutussüsteem: Töötlemise ajal tekib tööriista ja tooriku vahel palju soojust. Jahutusvedelik vastutab jahutamise, määrimise ja laastude eemaldamise eest. Levinud meetodid hõlmavad välist pihustusjahutust, sisemist jahutamist (pihustamine otse lõikealale läbi spindli ja tööriista keskava) jne.
Pneumaatiline/hüdrauliline süsteem: kasutatakse toiminguteks, mis nõuavad suurt jõudu, nagu toorikute kinnitamine, tööriista vahetamine ja spindli tööriista vabastamine.
PLC (programmeeritav loogikakontroller): CNC-seade haldab ainult liikumisjuhtimist, samal ajal kui suurt hulka tööpingil olevaid lülitite koguse juhtelemente (tööriistavahetus, jahutusvedeliku lüliti, ukse kaitselukk jne) haldab sisseehitatud PLC. PLC ja CNC-seade teevad koostööd, et moodustada terviklik tööpinkide juhtimissüsteem.
Viie põhisüsteemi signaalivoog (ühe pilguga mõistmine)
Kogu süsteemi tööprotsessist saab aru signaaliahela abil: see on kõik, mis juhtub pärast “tsükli starti vajutamist”, täpne suletud ahelaga juhtimisprotsess, mis kordub tuhandeid kordi sekundis.
Sissejuhatus peamiste CNC-süsteemide kaubamärkidesse
Pärast CNC-seadme rolli mõistmist tutvume turul olevate peamiste kaubamärkidega:
FANUC: Jaapani kaubamärk, millel on suurim globaalne turuosa ja kodumaiste tehaste täituvus ülikõrge. Süsteem on stabiilne ja töökindel ning täieliku tehnilise ökosüsteemiga, mistõttu on see esimene valik algtaseme õppimiseks (selle seeria järgnevad toimimisnäited keskenduvad peamiselt FANUC-ile).
Siemens SINUMERIK: Saksa kaubamärk, Euroopa stiilis tööpinkide põhikonfiguratsioon. SINUMERIK ONE on tipptasemel tööpinkide paigaldussüsteem, millel on võimsad funktsioonid ja täiuslik viieteljeline tugi, kuid õppimiskõver on järsk. Seda kasutatakse laialdaselt kodumaises autotööstuses ja kosmosetööstuses.
Heidenhain TNC: Saksa kaubamärk, mis keskendub freesimiskeskustele, millel on kõige rafineeritum viieteljeline funktsioonide tugi ning kõrge maine kosmose- ja täppisvormide valdkonnas.
Kodumaised kaubamärgid on viimastel aastatel kiiresti arenenud ja peamised esindajad on järgmised:
| Kaubamärk | Sidusettevõte | Peamised eelised | Turu positsioneerimine | Viie telje tugi |
| Huazhong tüüp 9 | Huazhong CNC | Kodune protsessor, sõltumatu ja juhitav | Keskmine kuni madal, kodumaine asendus | Kindral |
| GSK | Guangzhou CNC | Hinnaeelis, täielik tugivarustus | Ökonoomsed tööpingid | Kindral |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Viieteljeline ühendus ja treifreesi komposiittöötlus | Keskmise ja kõrgeima hinnaga turg | Hea |
| Syntec | Syntec tehnoloogia | Tugev CAM-ühilduvus, kasutajasõbralik liides | Keskmise otsaga, kõige kiiremini kasvav viieteljelisel põllul | Hea |
Eriline fookus: Syntec System – kodumaise viie telje põhijõud
Paljude kodumaiste CNC-süsteemide seas on Syntec viimastel aastatel olnud eriti silmapaistev viieteljelise töötlemise valdkonnas ja temast on saanud üks kodumaiste viieteljeliste tööpinkide suurima paigaldusmääraga süsteeme.
Synteci peamised eelised on: ülitugev CAM-tarkvara ühilduvus, mis toetab peaaegu kogu CAM-i tavatarkvara järeltöötlust; G-kood ühildub põhimõtteliselt FANUC CNC süsteemidega, operatsiooniliides on algajatele kasutajasõbralik ning õppekulu on madalam kui traditsioonilistel Euroopa ja Ameerika süsteemidel; samal ajal täidab see stabiilselt võtmefunktsioone nagu viieteljeline RTCP ja tööriistatelje juhtimine, mis on oluline põhjus, miks paljud viieteljeliste tööpinkide tootjad valivad Synteci standardkonfiguratsioonisüsteemiks.
Kui teil või teie ettevõttel on plaanis soetada kodumaine viieteljeline tööpink või soovite mõista kodumaiste süsteemide arendusseisu, võite pöörata tähelepanu Synteci süsteemile, millel on ka veebis ohtralt õppematerjale. Järgmistes selle seeria praktilistes tööesitlustes kaalume ka Synteci süsteemi töönäidete lisamist.
Selle artikli kokkuvõte
· CNC-seade: aju, mis loeb programme, teostab interpolatsiooniarvutusi ja väljastab liikumisjuhiseid
· Servosüsteem: lihased, mis juhivad iga telje mootori täpset liikumist
· Mehaaniline korpus: skelett, sealhulgas voodi, juhtsiin, kuulkruvi ja spindel
#CNCMasinad
