Gondolkozott már azon, hogy mi történik a „Cycle Start” gomb megnyomása után? Ha megnyomja a zöld „CYCLE START” gombot a kezelőpanelen, a szerszámgép a programnak megfelelően elindul. Az egész folyamat „varázslatosnak” tűnik – de mögötte egy nagyon szigorú rendszer együttműködik: az egyik komponens olvassa a programot, egy másik elektromos jelekké alakítja az utasításokat, egy másik a motort forogtatja, egy másik folyamatosan érzékeli a helyzet visszajelzését, egy másik pedig a hűtőfolyadék és a szerszámcserét vezérli…
Ezek a „bizonyos alkatrészek” a CNC szerszámgépek öt alaprendszere. Ennek az öt rendszernek a megértése nem csak a kíváncsiság kielégítésére szolgál – amikor a szerszámgép meghibásodik, nagyjából meg tudja ítélni, hogy melyik láncszemben van a probléma; ha mélyebb ismereteket tanul, világos keretei lesznek az új tartalmak megértéséhez.
1. rendszer: CNC-eszköz (CNC-vezérlő) – A szerszámgép „agya”.
(A kép forrása: Siemens) A CNC eszköz a teljes szerszámgép magja, amit gyakran nevezünk „CNC rendszernek” vagy CNC vezérlőnek. Munkafolyamata a következő:
Program olvasása: Olvassa be az NC programot a memóriából, CF kártyáról vagy hálózati interfészről
Dekódolás: Az utasítások, például a G-kód és az M-kód „fordítása” adatokká, amelyeket a rendszer belsőleg képes feldolgozni
Interpolációs számítás: A mozgási utasítások szerint számítsa ki, hogy az egyes tengelyeknek mennyit kell mozogniuk minden időegységben (ez a legalapvetőbb számítás – „A pontból B pontba” számtalan apró lépésre bontva)
Vezérlési utasítások kiadása: Küldje el az egyes tengelyek mozgási mennyiségét a szervorendszernek elektromos jelek formájában
Segédfunkciók koordinálása: M-kódos funkciók vezérlése, például orsófordulatszám, szerszámcsere és hűtőfolyadék
A CNC eszköz nemcsak passzívan hajtja végre a programot, hanem minden tengelyről valós idejű pozícióvisszajelzést kap, és bármikor korrigálja a mozgási eltéréseket. A szerszámgépen általában látható kezelőpanel és kijelző a CNC-eszköz ember-számítógép interakciós felülete – ezen az interfészen keresztül programokat vihetünk be, paramétereket módosíthatunk és koordinátákat ellenőrizhetünk a CNC-eszközzel való kommunikációhoz.
2. rendszer: szervorendszer – a szerszámgép „izmai”.
A CNC-eszköz az „X-tengely 0,001 mm-t mozog” utasítást ad ki, de ezt az utasítást a szervorendszernek valódi mechanikus mozgássá kell alakítania. (Kép forrása: FANUC)
A szervorendszer két részből áll:
Szervohajtás: Fogadja a CNC-eszköz által küldött vezérlőjelet, felerősíti, és elektromos energiává alakítja a motor meghajtásához. Egyenértékű egy precíziós „teljesítményerősítővel”.
Szervomotor: Az elektromos energiát mechanikus forgó mozgássá alakítja. A szervomotor és a közönséges motor között az a különbség, hogy a szervomotor beépített helyzetjeladóval rendelkezik, amely pontosan tudja szabályozni a forgásszöget, és a reakciósebessége rendkívül gyors – ezredmásodpercek alatt képes elindítani, leállítani vagy sebességet változtatni.
A CNC szerszámgépek általában több szervorendszerrel rendelkeznek:
Egy-egy adagoló szervo az X-, Y- és Z-tengelyhez: A szerszám és a munkaasztal mozgását vezérli
Orsó szervo: Az orsó (szerszám) forgási sebességét szabályozza
Az orsószervó és az előtoló szervo fókusza kissé eltér: az előtoló szervo pozíciópontosságra törekszik (a mozgás mennyiségének pontosnak kell lennie), az orsó szervo pedig a fordulatszám stabilitását (a fordulatszámnak vágás közben állandónak kell lennie, és nem ingadozhat a forgácsolóerő változása miatt). Az öttengelyes szerszámgépeknél két további szervorendszer áll rendelkezésre a forgástengelyek (A/B/C tengelyek) vezérlésére, és egyidejűleg 5-6 szervokészlet is működhet.
3. rendszer: Szerszámgép mechanikus test – csontváz és ízületek
A szervomotor forgó mozgást generál, de a szerszámgép lineáris mozgást és forgópozicionálást hajt végre a szerszámon. A motor forgását a szerszámgép különböző részeinek precíz mozgásává kell alakítani, amely a mechanikus testre támaszkodik. A mechanikus test fő alkotóelemei:
Ágy/keret: A szerszámgép alapszerkezete, általában öntöttvasból vagy hegesztett acéllemezből készül. A jó ágy nagy merevséggel és jó rezgésállósággal rendelkezik, ami a feldolgozási pontosság előfeltétele. (Kétsoros és egykemény háromtengelyes optikai gép)
Lineáris vezető/út: Az a „pálya”, amely a munkaasztalt és az orsófejet egy adott irányba mozgatja. A modern megmunkálóközpontok általában lineáris gördülővezetőket alkalmaznak, amelyek kis súrlódásúak, nagy pontosságúak és gyors reagálásúak. A nagy pontosságú szerszámgépek szinte nulla súrlódású hidrosztatikus vezetőket fognak használni.
Golyós csavar: Az a magrész, amely a szervomotor forgó mozgását a munkaasztal lineáris mozgásává alakítja. A golyóscsavar a belső acélgolyók gördülésén keresztül közvetíti az erőt, rendkívül kis súrlódás mellett, és mikron szintű pozicionálási pontosságot érhet el.
Orsó: Az a mag alkatrész, amely rögzíti a szerszámot és nagy sebességgel forog. Az orsó pontossága (kifutása) közvetlenül befolyásolja a feldolgozási pontosságot, az orsó maximális fordulatszáma pedig meghatározza, hogy milyen sebességgel tud feldolgozni. A nagy fordulatszámú orsók elérhetik a 40 000 ford./perc vagy még magasabb sebességet is. (Kép forrása: Luoyi)
4. rendszer: Érzékelő és visszacsatoló rendszer – A zárt hurkú vezérlés szemei
Ez egy nagyon kritikus rendszer, amelyről sok kezdő nem sokat tud. A CNC rendszer azt mondja a szervomotornak, hogy „forgasson 10 fordulatot”, de honnan tudja, hogy a motor valóban pontosan 10 fordulatot forgott? A szerszám valóban eltolta a kívánt távolságot? Az érzékelő és visszacsatoló rendszerre támaszkodik, melynek feladata, hogy valós időben mérje meg az aktuális pozíciót, és azt visszatáplálja a CNC eszközhöz, így a rendszer automatikusan korrigálja az eltérést a hibának megfelelően.
Ezt az „utasítások kiadása → végrehajtás → tényleges értékek észlelése → eltérések összehasonlítása → utasítások javítása” ciklusát zárt hurkú vezérlésnek nevezik, amely a CNC pontosságát biztosító alapvető mechanizmus.
A leggyakrabban használt észlelési összetevőknek két típusa van:
Forgójeladó: A szervomotor tengelyére szerelve a motor forgási szögének érzékelésére. Mivel nem a munkaasztal végét, hanem a motor végét érzékeli, továbbra is vannak olyan hibák, mint például a csavar rugalmas deformációja, ami a félig zárt hurkú szabályozáshoz tartozik. A legtöbb megmunkálóközpont ezt a sémát alkalmazza, és a pozicionálási pontosság általában ±0,005-0,01 mm.
Lineáris skála: Közvetlenül a szerszámgép vezetősíne mellé szerelve a munkaasztal tényleges lineáris elmozdulásának mérésére. Mivel közvetlenül méri a munkaasztal helyzetét, nagyobb pontossággal (±0,001 mm-ig) kiküszöböli az olyan átviteli összeköttetések hibáit, mint például a teljes zárt hurkú szabályozáshoz tartozó golyóscsavar. A nagy pontosságú szerszámgépek és a precíziós öttengelyes szerszámgépek általában lineáris skálákkal vannak felszerelve. (RENISHAW lineáris skála)
5. rendszer: Segédfunkciós rendszer – A szerszámgép „működésének” engedélyezése
Az első négy rendszer együttesen biztosítja a szerszám pontos mozgását. De a feldolgozás tényleges befejezéséhez egy sor kiegészítő funkcióra van szükség:
Automatic Tool Changer (ATC): A megmunkáló központok egyik legfontosabb jellemzője. A szerszámtár több szerszámot tárol, és a manipulátor automatikusan befejezi a teljes folyamatot a szerszámcsere során, általában csak néhány másodpercet vesz igénybe. A szerszámtár kapacitása 8-tól több mint 100 szerszámig terjed.
Hűtőrendszer: A feldolgozás során sok hő keletkezik a szerszám és a munkadarab között. A hűtőfolyadék feladata a hűtés, a kenés és a forgács eltávolítása. Az általános módszerek közé tartozik a külső permetező hűtés, a belső hűtés (közvetlenül a vágási területre permetezés az orsón és a szerszám középső furatán keresztül) stb.
Pneumatikus/hidraulikus rendszer: Nagy erőt igénylő műveletekhez használható, mint például a munkadarabok befogása, szerszámcsere műveletek és az orsószerszám elengedése.
PLC (Programmable Logic Controller): A CNC eszköz csak a mozgásvezérlést kezeli, míg a szerszámgépen nagyszámú kapcsolómennyiség szabályozást (szerszámcsere, hűtőfolyadék kapcsoló, védőajtó reteszelés stb.) a beépített PLC kezel. A PLC és a CNC eszköz együttműködve egy komplett szerszámgép-vezérlő rendszert alkot.
Az öt magrendszer jelfolyama (egy pillantással megértheti)
A teljes rendszer működési folyamata egy jellánc segítségével érthető meg: ez minden, ami a „ciklusindítás megnyomása” után történik, egy precíz, zárt hurkú, másodpercenként ezerszer ismétlődő vezérlési folyamat.
Bevezetés a mainstream CNC rendszer márkákba
A CNC-eszköz szerepének megértése után ismerjük meg a piacon lévő főbb márkákat:
FANUC: A legnagyobb globális piaci részesedéssel és a hazai gyárakban rendkívül magas kihasználtsággal rendelkező japán márka. A rendszer stabil és megbízható, teljes műszaki ökoszisztémával rendelkezik, így ez az első választás a belépő szintű tanuláshoz (a sorozat további működési példái főként a FANUC-ra összpontosítanak).
Siemens SINUMERIK: Német márka, az európai típusú szerszámgépek mainstream konfigurációja. A SINUMERIK ONE egy csúcskategóriás szerszámgép-beszerelő rendszer erőteljes funkciókkal és tökéletes öttengelyes támogatással, de a tanulási görbe meredek. Széles körben használják a hazai autóiparban és repülőgépiparban.
Heidenhain TNC: Német márka, amely a maró-megmunkáló központokra összpontosít, a legkifinomultabb öttengelyes funkciótámogatással, valamint jó hírnévvel a repülőgépipar és a precíziós szerszámok területén.
A hazai márkák gyorsan fejlődtek az elmúlt években, és a fő képviselők a következők:
| Márka | Leányvállalat | Fő előnyei | Piaci pozicionálás | Öt tengelyes támogatás |
| Huazhong Type 9 | Huazhong CNC | Hazai CPU, független és vezérelhető | Közép-alsó kategória, hazai csere | tábornok |
| GSK | Guangzhou CNC | Árelőny, komplett támogató létesítmények | Gazdaságos szerszámgépek | tábornok |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Öttengelyes összekötő és esztergamaró kompozit feldolgozás | Közép- és felső kategóriás piac | Jó |
| Syntec | Syntec technológia | Erős CAM-kompatibilitás, felhasználóbarát felület | Középkategóriás, leggyorsabban növekvő az öttengelyes mezőnyben | Jó |
Különleges fókusz: Syntec System – A hazai öttengely fő ereje
Számos hazai CNC rendszer közül a Syntec az elmúlt években különösen kiemelkedő teljesítményt nyújtott az öttengelyes feldolgozás területén, és a hazai öttengelyes szerszámgépek közül az egyik legmagasabb beépítési arányú rendszerré vált.
A Syntec fő előnyei a következők: rendkívül erős CAM-szoftver-kompatibilitás, amely támogatja szinte az összes mainstream CAM-szoftver utófeldolgozási kimenetét; A G-code alapvetően a FANUC CNC rendszerekkel kompatibilis, a kezelőfelület kezdők számára is felhasználóbarát, a tanulási költség pedig alacsonyabb, mint a hagyományos európai és amerikai rendszereké; ugyanakkor stabilan teljesít az olyan kulcsfontosságú funkciókban, mint az öttengelyes RTCP és a szerszámtengely-vezérlés, ami fontos oka annak, hogy az öttengelyes szerszámgépgyártók nagy része a Syntec-et választja standard konfigurációs rendszerként.
Ha Ön vagy cége hazai öttengelyes szerszámgép beszerzését tervezi, vagy szeretné megismerni a hazai rendszerek fejlesztési státuszát, akkor figyeljen a Syntec rendszerre, amely online is bőséges tanulási forrásokkal rendelkezik. A sorozat következő gyakorlati működési bemutatóiban megfontoljuk a Syntec rendszer működési példáinak hozzáadását is.
A cikk összefoglalása
· CNC-eszköz: Az agy programokat olvas, interpolációs számításokat végez, és mozgási utasításokat ad ki
· Szervorendszer: Az izmok, amelyek az egyes tengelymotorok pontos mozgását hajtják
· Mechanikus test: A váz, beleértve az ágyat, a vezetősínt, a golyóscsavart és az orsót
#CNCMachineTools #CNCCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMMachining
