Vai esat kādreiz domājis, kas notiek pēc pogas "Cycle Start" nospiešanas? Nospiežot zaļo pogu “CYCLE START” uz vadības paneļa, darbgalds sāk kustēties atbilstoši programmai. Viss process šķiet "maģisks" — bet aiz tā slēpjas ļoti stingra sistēma, kas sadarbojas: viens komponents nolasa programmu, cits pārvērš instrukcijas elektriskos signālos, cits virza motoru griezties, cits nepārtraukti nosaka pozīcijas atgriezenisko saiti, bet cits kontrolē dzesēšanas šķidruma un instrumenta maiņu...
Šīs "noteiktas sastāvdaļas" ir piecas CNC darbgaldu galvenās sistēmas. Izpratne par šīm piecām sistēmām nav tikai ziņkārības apmierināšana — kad darbgalds sabojājas, varat aptuveni spriest, kurā saiknē ir problēma; kad apgūsit dziļākas zināšanas, jums būs skaidrs ietvars jauna satura izpratnei.
1. sistēma: CNC ierīce (CNC kontrolleris) — darbgalda “smadzenes”.
(Attēla avots: Siemens) CNC ierīce ir visa darbgalda kodols, ko mēs bieži saucam par “CNC sistēmu” vai CNC kontrolieri. Tās darba process ir šāds:
Programmas lasīšana: Lasiet NC programmu no atmiņas, CF kartes vai tīkla interfeisa
Dekodēšana: "Tulkot" instrukcijas, piemēram, G-kodu un M-kodu, datos, ko sistēma var apstrādāt iekšēji
Interpolācijas aprēķins: saskaņā ar kustības norādījumiem aprēķiniet, cik daudz katrai asij ir jāpārvietojas katrā laika vienībā (šis ir vissvarīgākais aprēķins — sadalot “no punkta A uz punktu B” neskaitāmos sīkos soļos)
Vadības instrukciju izdošana: nosūtiet katras ass kustības apjomu uz servo sistēmu elektrisko signālu veidā
Palīgfunkciju koordinēšana: kontrolējiet M-koda funkcijas, piemēram, vārpstas ātrumu, instrumenta nomaiņu un dzesēšanas šķidrumu
CNC ierīce ne tikai pasīvi izpilda programmu, bet arī saņem reāllaika pozīcijas atgriezenisko saiti no katras ass un jebkurā laikā koriģē kustības novirzes. Darbgaldā parasti redzamais darbības panelis un displeja ekrāns ir CNC ierīces cilvēka un datora mijiedarbības interfeiss — šajā saskarnē jūs ievadāt programmas, modificējat parametrus un pārbaudāt koordinātas, lai sazinātos ar CNC ierīci.
2. sistēma: servosistēma — darbgalda “muskuļi”.
CNC ierīce izdod norādījumu “X ass kustas 0,001 mm”, taču šī instrukcija servosistēmai ir jāpārvērš reālā mehāniskā kustībā. (Attēla avots: FANUC)
Servo sistēma sastāv no divām daļām:
Servo piedziņa: saņem vadības signālu, ko sūta CNC ierīce, pastiprina to un pārvērš to elektroenerģijā, lai darbinātu motoru. Tas ir līdzvērtīgs precīzam "jaudas pastiprinātājam".
Servo motors: pārvērš elektrisko enerģiju mehāniskā rotācijas kustībā. Atšķirība starp servomotoru un parastu motoru ir tāda, ka servomotoram ir iebūvēts pozīcijas kodētājs, kas var precīzi kontrolēt griešanās leņķi, un tā reakcijas ātrums ir ārkārtīgi ātrs — tas var iedarbināt, apturēt vai mainīt ātrumu milisekundēs.
CNC darbgaldiem parasti ir vairāki servo sistēmu komplekti:
Viens padeves servo katrai no X-ass, Y-ass un Z-ass: kontrolē instrumenta un darba galda kustību
Vārpstas servo: kontrolē vārpstas (instrumenta) griešanās ātrumu
Vārpstas servo un padeves servo fokuss ir nedaudz atšķirīgs: padeves servo nodrošina pozīcijas precizitāti (kustības apjomam jābūt precīzam), un vārpstas servo nodrošina ātruma stabilitāti (griešanas laikā ātrumam jābūt nemainīgam, un tas nevar svārstīties griešanas spēka izmaiņu dēļ). Piecu asu darbgaldiem ir divi papildu servo sistēmu komplekti, lai kontrolētu rotācijas asis (A/B/C asis), un vienlaikus var darboties 5 līdz 6 servo sistēmu komplekti.
3. sistēma: darbgaldu mehāniskais korpuss — skelets un savienojumi
Servo motors ģenerē rotācijas kustību, bet darbgalds veic lineāru kustību un instrumenta rotācijas pozicionēšanu. Motora rotācija ir jāpārvērš precīzā dažādu darbgalda daļu kustībā, kas balstās uz mehānisko korpusu. Mehāniskā korpusa galvenās sastāvdaļas:
Gulta / rāmis: darbgalda pamatstruktūra, parasti izgatavota no čuguna vai metinātas tērauda plāksnes. Labai gultai ir augsta stingrība un laba vibrācijas izturība, kas ir priekšnoteikums apstrādes precizitātes nodrošināšanai. (Divu līniju un vienas cietas trīs asu optiskā iekārta)
Lineārais virzītājs/ceļš: “celiņš”, kas virza darbgaldu un vārpstas galvu, lai pārvietotos noteiktā virzienā. Mūsdienu apstrādes centri parasti izmanto lineāras velmēšanas vadotnes, kurām ir neliela berze, augsta precizitāte un ātra reakcija. Augstas precizitātes darbgaldos izmantos hidrostatiskās vadotnes ar gandrīz nulles berzi.
Lodveida skrūve: galvenā daļa, kas pārvērš servomotora rotācijas kustību darba galda lineārajā kustībā. Lodveida skrūve pārraida spēku caur iekšējo tērauda lodīšu velmēšanu ar ārkārtīgi mazu berzi un var sasniegt mikronu līmeņa pozicionēšanas precizitāti.
Vārpsta: galvenā sastāvdaļa, kas nostiprina instrumentu un griežas lielā ātrumā. Vārpstas precizitāte (runout) tieši ietekmē apstrādes precizitāti, un vārpstas maksimālais ātrums nosaka ātrumu, ar kādu jūs varat apstrādāt. Ātrgaitas vārpstas var sasniegt 40 000 apgr./min vai pat vairāk. (Attēla avots: Luoyi)
4. sistēma: noteikšanas un atgriezeniskās saites sistēma — slēgtās cilpas kontroles acis
Šī ir ļoti svarīga sistēma, par kuru daudzi iesācēji daudz nezina. CNC sistēma liek servomotoram "griezties par 10 apgriezieniem", bet kā tā zināt, ka motors patiešām ir pagriezies tieši par 10 apgriezieniem? Vai rīks patiešām ir pārvietojis jūsu pieprasīto attālumu? Tas balstās uz noteikšanas un atgriezeniskās saites sistēmu, kuras funkcija ir izmērīt faktisko pozīciju reāllaikā un ievadīt to atpakaļ CNC ierīcei, ļaujot sistēmai automātiski labot novirzi atbilstoši kļūdai.
Šo ciklu “instrukciju izdošana → izpilde → faktisko vērtību noteikšana → noviržu salīdzināšana → instrukciju labošana” sauc par slēgta cikla vadību, kas ir galvenais mehānisms CNC precizitātes nodrošināšanai.
Pastāv divu veidu parasti izmantotie noteikšanas komponenti:
Rotācijas kodētājs: uzstādīts uz servomotora vārpstas, lai noteiktu motora griešanās leņķi. Tā kā tas nosaka motora galu, nevis darba galda galu, joprojām pastāv kļūdas, piemēram, skrūves elastīgā deformācija, kas pieder daļēji slēgtas cilpas vadībai. Lielākā daļa apstrādes centru izmanto šo shēmu, un pozicionēšanas precizitāte parasti ir ± 0,005 ~ 0,01 mm.
Lineārā skala: uzstādīta tieši blakus darbgalda virzošajai sliedei, lai izmērītu darbgalda faktisko lineāro nobīdi. Tā kā tas tieši mēra darba galda pozīciju, tas novērš kļūdas pārvades saitēs, piemēram, lodveida skrūvē, kas pieder pie pilnas slēgtas cilpas vadības ar lielāku precizitāti (līdz ±0,001 mm). Augstas precizitātes darbgaldi un precīzijas piecu asu darbgaldi parasti ir aprīkoti ar lineāriem svariem. (RENISHAW lineārā skala)
5. sistēma: palīgfunkciju sistēma — darbgalda “darba” iespējošana
Pirmās četras sistēmas kopā nodrošina, ka instruments var pārvietoties precīzi. Bet, lai patiesi pabeigtu apstrādi, ir nepieciešamas vairākas palīgfunkcijas:
Automātiskais instrumentu mainītājs (ATC): viena no svarīgākajām apstrādes centru funkcijām. Instrumentu žurnālā tiek glabāti vairāki rīki, un manipulators automātiski pabeidz visu procesu instrumenta maiņas laikā, parasti tas aizņem tikai dažas sekundes. Instrumentu žurnāla ietilpība svārstās no 8 līdz vairāk nekā 100 instrumentiem.
Dzesēšanas sistēma: apstrādes laikā starp instrumentu un apstrādājamo priekšmetu rodas daudz siltuma. Dzesēšanas šķidrums ir atbildīgs par dzesēšanu, eļļošanu un skaidu noņemšanu. Izplatītas metodes ietver ārējo smidzināšanas dzesēšanu, iekšējo dzesēšanu (izsmidzināšanu tieši uz griešanas laukumu caur vārpstu un instrumenta centra caurumu) utt.
Pneimatiskā/hidrauliskā sistēma: izmanto darbībām, kurām nepieciešams liels spēks, piemēram, sagatavju nostiprināšanai, instrumenta maiņas darbībām un vārpstas instrumenta atbrīvošanai.
PLC (Programmable Logic Controller): CNC ierīce pārvalda tikai kustības vadību, savukārt lielu skaitu darbgalda slēdžu daudzuma vadības ierīču (instrumenta maiņa, dzesēšanas šķidruma slēdzis, aizsargdurvju bloķēšana utt.) apstrādā iebūvētais PLC. PLC un CNC ierīce sadarbojas, lai izveidotu pilnīgu darbgaldu vadības sistēmu.
Piecu galveno sistēmu signālu plūsma (saprotiet īsumā)
Visas sistēmas darba procesu var saprast ar signālu ķēdi: tas ir viss, kas notiek pēc “cikla starta nospiešanas”, precīzs slēgta cikla vadības process, kas atkārtojas tūkstošiem reižu sekundē.
Ievads galvenajos CNC sistēmu zīmolos
Pēc CNC ierīces lomas izpratnes iepazīsimies ar galvenajiem zīmoliem tirgū:
FANUC: Japānas zīmols ar lielāko pasaules tirgus daļu un ārkārtīgi augstu noslogojumu vietējās rūpnīcās. Sistēma ir stabila un uzticama, ar pilnīgu tehnisko ekosistēmu, padarot to par pirmo izvēli sākuma līmeņa mācībām (turpmākie darbības piemēri šajā sērijā galvenokārt būs vērsti uz FANUC).
Siemens SINUMERIK: Vācijas zīmols, Eiropas stila darbgaldu galvenā konfigurācija. SINUMERIK ONE ir augstas klases darbgaldu uzstādīšanas sistēma ar jaudīgām funkcijām un perfektu piecu asu atbalstu, taču mācīšanās līkne ir stāva. To plaši izmanto vietējā automobiļu un kosmosa jomā.
Heidenhain TNC: Vācijas zīmols, kas koncentrējas uz frēzēšanas apstrādes centriem, ar vismodernāko piecu asu funkciju atbalstu un augstu reputāciju kosmosa un precīzo veidņu jomā.
Vietējie zīmoli pēdējos gados ir strauji attīstījušies, un galvenie pārstāvji ir šādi:
| Zīmols | Saistīts uzņēmums | Galvenās priekšrocības | Tirgus pozicionēšana | Piecu asu atbalsts |
| Huazhong Type 9 | Huazhong CNC | Iekšzemes centrālais procesors, neatkarīgs un vadāms | Vidēja līdz zema cena, iekšzemes nomaiņa | Ģenerālis |
| GSK | Guandžou CNC | Cenas priekšrocības, pilnīgas atbalsta iespējas | Ekonomiski darbgaldi | Ģenerālis |
| Kede GNC62 | Kede CNC | Piecu asu savienojumu un virpošanas dzirnavu kompozītu apstrāde | Vidēja līdz augstākās klases tirgus | Labi |
| Syntec | Syntec tehnoloģija | Spēcīga CAM saderība, lietotājam draudzīgs interfeiss | Vidēja gala, visstraujāk augoša piecu asu jomā | Labi |
Īpašs fokuss: Syntec sistēma — iekšzemes piecu asu galvenais spēks
Starp daudzām vietējām CNC sistēmām, Syntec pēdējos gados ir īpaši izcili darbojies piecu asu apstrādes jomā un ir kļuvusi par vienu no sistēmām ar visaugstāko vietējo piecu asu darbgaldu uzstādīšanas līmeni.
Galvenās Syntec priekšrocības ir: ārkārtīgi spēcīga CAM programmatūras saderība, kas atbalsta gandrīz visas galvenās CAM programmatūras pēcapstrādes izvadi; G-kods būtībā ir savietojams ar FANUC CNC sistēmām, darbības interfeiss ir lietotājam draudzīgs iesācējiem, un mācību izmaksas ir zemākas nekā tradicionālajām Eiropas un Amerikas sistēmām; tajā pašā laikā tas stabili pilda galvenās funkcijas, piemēram, piecu asu RTCP un instrumentu asu kontroli, kas ir svarīgs iemesls, kāpēc daudzi piecu asu darbgaldu ražotāji izvēlas Syntec kā standarta konfigurācijas sistēmu.
Ja jūs vai jūsu uzņēmums plāno iegādāties vietējo piecu asu darbgaldu vai vēlaties izprast vietējo sistēmu attīstības statusu, varat pievērst uzmanību Syntec sistēmai, kurai tiešsaistē ir arī daudz mācību resursu. Turpmākajos šīs sērijas praktiskās darbības demonstrācijās mēs apsvērsim arī Syntec sistēmas darbības piemēru pievienošanu.
Šī panta kopsavilkums
· CNC ierīce: smadzenes, kas nolasa programmas, veic interpolācijas aprēķinus un izdod kustības instrukcijas
· Servo sistēma: muskuļi, kas virza precīzu katras ass motora kustību
· Mehāniskais korpuss: Skelets, ieskaitot gultu, virzošo sliedi, lodveida skrūvi un vārpstu
#CNCMašīnasRīki #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMMachining
