Oletko koskaan miettinyt, mitä tapahtuu "Cycle Start" -painikkeen painamisen jälkeen? Kun painat ohjauspaneelin vihreää "CYCLE START" -painiketta, kone alkaa liikkua ohjelman mukaan. Koko prosessi näyttää "maagiselta" – mutta sen takana on erittäin tiukka järjestelmäyhteistyö: yksi komponentti lukee ohjelman, toinen muuntaa ohjeet sähköisiksi signaaleiksi, toinen saa moottorin pyörimään, toinen havaitsee jatkuvasti asennon palautetta ja toinen ohjaa jäähdytysnesteen ja työkalun vaihtoa...
Nämä "tietyt komponentit" ovat CNC-työstökoneiden viisi ydinjärjestelmää. Näiden viiden järjestelmän ymmärtäminen ei ole vain uteliaisuuden tyydyttämistä – kun työstökone hajoaa, voit karkeasti arvioida, missä linkissä ongelma on; Kun opit syvempää tietoa, sinulla on selkeät puitteet ymmärtää uutta sisältöä.
Järjestelmä 1: CNC-laite (CNC-ohjain) — Työstökoneen "aivot".
(Kuvan lähde: Siemens) CNC-laite on koko työstökoneen ydin, jota kutsumme usein "CNC-järjestelmäksi" tai CNC-ohjaimeksi. Sen työprosessi on seuraava:
Ohjelman lukeminen: Lue NC-ohjelma muistista, CF-kortista tai verkkoliitännästä
Dekoodaus: "Käännä" ohjeet, kuten G-koodi ja M-koodi tiedoiksi, joita järjestelmä voi käsitellä sisäisesti
Interpolaatiolaskenta: Laske liikeohjeiden mukaan, kuinka paljon kunkin akselin täytyy liikkua kussakin aikayksikössä (tämä on keskeisin laskelma - jakaa "pisteestä A pisteeseen B" lukemattomiksi pieniksi askeliksi)
Ohjausohjeiden antaminen: Lähetä kunkin akselin liikemäärä servojärjestelmään sähköisten signaalien muodossa
Koordinoivat aputoiminnot: Ohjaa M-kooditoimintoja, kuten karan kierroslukua, työkalunvaihtoa ja jäähdytysnestettä
CNC-laite ei ainoastaan suorita ohjelmaa passiivisesti, vaan myös vastaanottaa reaaliaikaista sijaintipalautetta jokaiselta akselilta ja korjaa liikepoikkeamat milloin tahansa. Käyttöpaneeli ja näyttö, joita yleensä näet työstökoneessa, ovat CNC-laitteen ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutusrajapinta – syötät ohjelmia, muokkaat parametreja ja tarkistat koordinaatit tämän rajapinnan kautta kommunikoidaksesi CNC-laitteen kanssa.
Järjestelmä 2: Servojärjestelmä — Työstökoneen ”lihakset”.
CNC-laite antaa käskyn "X-akseli liikkuu 0,001 mm", mutta tämä ohje on muutettava todelliseksi mekaaniseksi liikkeeksi servojärjestelmän toimesta. (Kuvan lähde: FANUC)
Servojärjestelmä koostuu kahdesta osasta:
Servokäyttö: Vastaanottaa CNC-laitteen lähettämän ohjaussignaalin, vahvistaa sen ja muuntaa sen sähkövoimaksi moottorin käyttämiseksi. Se vastaa tarkkaa "tehovahvistinta".
Servomoottori: Muuntaa sähköenergian mekaaniseksi pyöriväksi liikkeeksi. Erona servomoottorin ja tavallisen moottorin välillä on se, että servomoottorissa on sisäänrakennettu asentoanturi, joka pystyy ohjaamaan pyörimiskulmaa tarkasti, ja sen vastenopeus on erittäin nopea – se voi käynnistyä, pysäyttää tai muuttaa nopeutta millisekunneissa.
CNC-työstökoneissa on yleensä useita servojärjestelmiä:
Yksi syöttöservo jokaiselle X-akselille, Y-akselille ja Z-akselille: Ohjaa työkalun ja työpöydän liikettä
Karan servo: Säätää karan (työkalun) pyörimisnopeutta
Karaservon ja syöttöservon painopiste on hieman erilainen: syöttöservo tavoittelee asennon tarkkuutta (liikkeen määrän on oltava tarkka), ja karaservo pyrkii nopeuden vakauteen (nopeuden on oltava vakio leikkauksen aikana, eikä se voi vaihdella leikkausvoiman muutosten vuoksi). Viisiakselisissa työstökoneissa on kaksi ylimääräistä servojärjestelmää ohjaamaan pyörimisakseleita (A/B/C-akselit), ja samanaikaisesti voi toimia 5-6 sarjaa servoja.
Järjestelmä 3: Työstökoneiden mekaaninen runko – luuranko ja nivelet
Servomoottori tuottaa pyörivää liikettä, mutta työstökone suorittaa lineaarisen liikkeen ja työkalun pyörivän paikantamisen. Moottorin pyöriminen on muutettava koneen eri osien tarkaksi liikkeeksi, joka perustuu mekaaniseen runkoon. Mekaanisen rungon ydinkomponentit:
Sänky / runko: Työstökoneen perusrakenne, joka on yleensä valmistettu valuraudasta tai hitsatusta teräslevystä. Hyvällä sängyllä on korkea jäykkyys ja hyvä tärinänkestävyys, mikä on lähtökohta käsittelytarkkuuden varmistamiseksi. (Kaksilinjainen ja yksikova kolmiakselinen optinen kone)
Lineaarinen ohjain/tapa: "Rata", joka ohjaa työpöytää ja karapäätä liikkumaan tiettyyn suuntaan. Nykyaikaiset koneistuskeskukset käyttävät yleensä lineaarisia rullausohjaimia, joilla on pieni kitka, korkea tarkkuus ja nopea vaste. Erittäin tarkat työstökoneet käyttävät hydrostaattisia ohjaimia, joissa on lähes nolla kitkaa.
Palloruuvi: Ydinosa, joka muuntaa servomoottorin pyörimisliikkeen työpöydän lineaariseksi liikkeeksi. Palloruuvi siirtää voimaa sisäisten teräspallojen vierimisen läpi erittäin pienellä kitkalla ja voi saavuttaa mikronitason paikannustarkkuuden.
Kara: ydinosa, joka kiinnittää työkalun ja pyörii suurella nopeudella. Karan tarkkuus (runout) vaikuttaa suoraan käsittelytarkkuuteen, ja karan maksiminopeus määrää nopeuden, jolla voit käsitellä. Nopeat karat voivat saavuttaa 40 000 rpm tai jopa enemmän. (Kuvan lähde: Luoyi)
Järjestelmä 4: Havainto- ja palautejärjestelmä — Suljetun silmukan ohjauksen silmät
Tämä on erittäin kriittinen järjestelmä, josta monet aloittelijat eivät tiedä paljon. CNC-järjestelmä käskee servomoottoria "pyörimään 10 kierrosta", mutta mistä se tietää, että moottori on todella pyörinyt tasan 10 kierrosta? Onko työkalu todella siirtynyt pyytämäsi matkan? Se luottaa tunnistus- ja palautejärjestelmään, jonka tehtävänä on mitata todellinen sijainti reaaliajassa ja syöttää se takaisin CNC-laitteeseen, jolloin järjestelmä voi automaattisesti korjata poikkeaman virheen mukaan.
Tätä "käskyjen antamisen → suorittamisen → todellisten arvojen havaitsemisen → poikkeamien vertailun → korjauskäskyjen" sykliä kutsutaan suljetun silmukan ohjaukseksi, joka on ydinmekanismi CNC-tarkkuuden varmistamiseksi.
Yleisesti käytettyjä tunnistuskomponentteja on kahdenlaisia:
Pyörivä anturi: Asennettu servomoottorin akselille moottorin pyörimiskulman havaitsemiseksi. Koska se havaitsee moottorin pään työpöydän pään sijaan, on edelleen virheitä, kuten ruuvin elastinen muodonmuutos, joka kuuluu puolisuljetun silmukan ohjaukseen. Useimmat koneistuskeskukset käyttävät tätä järjestelmää, ja paikannustarkkuus on yleensä ±0,005 ~ 0,01 mm.
Lineaarinen asteikko: Asennettu suoraan työstökoneen ohjauskiskon viereen mittaamaan työpöydän todellista lineaarista siirtymää. Koska se mittaa suoraan työpöydän asennon, se eliminoi virheet voimansiirtoyhteyksissä, kuten kuularuuvissa, joka kuuluu täysin suljetun silmukan ohjaukseen suuremmalla tarkkuudella (jopa ±0,001 mm). Korkean tarkkuuden työstökoneet ja tarkat viisiakseliset työstökoneet on yleensä varustettu lineaarisilla asteikoilla. (RENISHAW-lineaarinen asteikko)
Järjestelmä 5: Aputoimintojärjestelmä – Työstökoneen "työskentely"
Ensimmäiset neljä järjestelmää yhdessä varmistavat, että työkalu liikkuu tarkasti. Mutta käsittelyn todella loppuun saattamiseksi tarvitaan joukko aputoimintoja:
Automaattinen työkalunvaihtaja (ATC): Yksi koneistuskeskusten tärkeimmistä ominaisuuksista. Työkalumakasiini tallentaa useita työkaluja, ja manipulaattori suorittaa koko prosessin automaattisesti loppuun työkalun vaihdon aikana, yleensä vain muutaman sekunnin ajan. Työkalumakasiinin kapasiteetti vaihtelee 8:sta yli 100 työkaluun.
Jäähdytysjärjestelmä: Työstön aikana syntyy paljon lämpöä työkalun ja työkappaleen väliin. Jäähdytysneste vastaa jäähdytyksestä, voitelusta ja lastunpoistosta. Yleisiä menetelmiä ovat ulkoinen ruiskujäähdytys, sisäinen jäähdytys (ruiskutus suoraan leikkausalueelle karan ja työkalun keskireiän kautta) jne.
Pneumaattinen/hydraulinen järjestelmä: Käytetään toimiin, jotka vaativat suurta voimaa, kuten työkappaleiden kiinnittäminen, työkalun vaihto ja karan työkalun vapauttaminen.
PLC (Programmable Logic Controller): CNC-laite hallitsee vain liikkeenohjausta, kun taas sisäänrakennettu PLC hoitaa suuren määrän työstökoneen kytkinmäärän säätöjä (työkalun vaihto, jäähdytysnesteen kytkin, suojaoven lukitus jne.). PLC ja CNC-laite muodostavat yhdessä täydellisen työstökoneen ohjausjärjestelmän.
Viiden ydinjärjestelmän signaalivirta (ymmärrä yhdellä silmäyksellä)
Koko järjestelmän toimintaprosessi voidaan ymmärtää signaaliketjulla: tämä on kaikkea, mikä tapahtuu "syklin käynnistyksen painamisen" jälkeen, tarkka suljetun silmukan ohjausprosessi, joka toistuu tuhansia kertoja sekunnissa.
Johdatus valtavirtaan CNC-järjestelmäbrändeihin
Kun olet ymmärtänyt CNC-laitteen roolin, tutustu markkinoiden tärkeimpiin tuotemerkkeihin:
FANUC: Japanilainen brändi, jolla on maailman suurin markkinaosuus ja erittäin korkea käyttöaste kotimaisissa tehtaissa. Järjestelmä on vakaa ja luotettava, ja siinä on täydellinen tekninen ekosysteemi, joten se on ensimmäinen valinta lähtötason oppimiseen (tämän sarjan seuraavat toimintaesimerkit keskittyvät pääasiassa FANUCiin).
Siemens SINUMERIK: Saksalainen merkki, eurooppalaistyylisten työstökoneiden yleisin kokoonpano. SINUMERIK ONE on huippuluokan työstökoneiden asennusjärjestelmä, jossa on tehokkaat toiminnot ja täydellinen viisiakselinen tuki, mutta oppimiskäyrä on jyrkkä. Sitä käytetään laajasti kotimaisissa auto- ja ilmailuteollisuudessa.
Heidenhain TNC: Saksalainen tuotemerkki, joka keskittyy jyrsintäkeskuksiin ja jolla on hienostunein viisiakselinen toimintotuki ja hyvä maine ilmailu- ja tarkkuusmuottialalla.
Kotimaiset tuotemerkit ovat kehittyneet nopeasti viime vuosina, ja tärkeimmät edustajat ovat seuraavat:
| Tuotemerkki | Tytäryhtiö | Tärkeimmät edut | Markkina-asemointi | Viiden akselin tuki |
| Huazhong tyyppi 9 | Huazhong CNC | Kotimainen CPU, itsenäinen ja ohjattava | Keski-matala, kotimainen vaihto | Kenraali |
| GSK | Guangzhou CNC | Hintaetu, täydelliset tukipalvelut | Taloudelliset työstökoneet | Kenraali |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Viisiakselinen vivusto ja sorvausjyrsintäkomposiittikäsittely | Keski- ja huippuluokan markkinat | Hyvä |
| Syntec | Syntec-tekniikka | Vahva CAM-yhteensopivuus, käyttäjäystävällinen käyttöliittymä | Keskipää, nopeimmin kasvava viiden akselin alalla | Hyvä |
Erityinen painopiste: Syntec System – kotimaisen viiden akselin päävoima
Monien kotimaisten CNC-järjestelmien joukossa Syntec on viime vuosina menestynyt erityisen näkyvästi viisiakselisten prosessointien alalla, ja siitä on tullut yksi järjestelmistä, jossa on eniten asennettuja kotimaisia viisiakselisia työstökoneita.
Syntecin ydinetuja ovat: erittäin vahva CAM-ohjelmistojen yhteensopivuus, joka tukee lähes kaikkien valtavirran CAM-ohjelmistojen jälkikäsittelyä; G-koodi on periaatteessa yhteensopiva FANUC CNC -järjestelmien kanssa, käyttöliittymä on käyttäjäystävällinen aloittelijoille ja oppimiskustannukset ovat alhaisemmat kuin perinteisissä eurooppalaisissa ja amerikkalaisissa järjestelmissä; Samalla se toimii vakaasti keskeisissä toiminnoissa, kuten viisiakselinen RTCP ja työkaluakselin ohjaus, mikä on tärkeä syy siihen, miksi monet viisiakselisten työstökoneiden valmistajat valitsevat Syntecin vakiokonfigurointijärjestelmäksi.
Jos sinä tai yrityksesi suunnittelet kotimaisen viisiakselisen työstökoneen hankintaa tai haluat ymmärtää kotimaisten järjestelmien kehitystilanteen, voit kiinnittää huomiota Syntec-järjestelmään, josta löytyy myös runsaasti oppimisresursseja verkossa. Tämän sarjan seuraavissa käytännön toimintaesittelyissä harkitsemme myös Syntec-järjestelmän toimintaesimerkkien lisäämistä.
Tämän artikkelin yhteenveto
· CNC-laite: Aivot, jotka lukevat ohjelmia, suorittavat interpolointilaskelmia ja antavat liikeohjeita
· Servojärjestelmä: Lihakset, jotka ohjaavat kunkin akselin moottorin tarkkaa liikettä
· Mekaaninen runko: Runko, mukaan lukien sänky, ohjauskisko, kuularuuvi ja kara
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
