Дали некогаш сте се запрашале што се случува откако ќе го притиснете копчето „Старт на циклус“? Кога ќе го притиснете зеленото копче „СТАРТ НА ЦИКЛУС“ на оперативниот панел, машинската алатка почнува да се движи според програмата. Целиот процес изгледа „магичен“ - но зад него има многу ригорозен систем кој соработува: една компонента ја чита програмата, друга ги претвора инструкциите во електрични сигнали, друга го придвижува моторот да ротира, друга постојано открива повратни информации за позицијата, а друга ја контролира течноста за ладење и промената на алатот…
Овие „одредени компоненти“ се петте основни системи на CNC машинските алати. Разбирањето на овие пет системи не е само за задоволување на љубопитноста - кога машинската алатка ќе се расипе, грубо можете да процените во која врска е проблемот; кога ќе научите подлабоко знаење, ќе имате јасна рамка за разбирање на новите содржини.
Систем 1: CNC уред (CNC контролер) - „Мозокот“ на машинскиот алат
(Извор на слика: Сименс) ЦПУ-уредот е јадрото на целата машинска алатка, што често го нарекуваме „ЦПУ систем“ или ЦПУ контролер. Нејзиниот процес на работа е како што следува:
Читање на програмата: Читајте ја програмата NC од меморија, CF картичка или мрежен интерфејс
Декодирање: „Преведи“ инструкции како што се G-code и M-code во податоци што системот може да ги обработи внатрешно
Пресметка на интерполација: Според инструкциите за движење, пресметајте колку треба да се движи секоја оска во секоја временска единица (ова е најсуштинската пресметка - разградувајќи „од точка А до точка Б“ на безброј мали чекори)
Издавање контролни упатства: Испратете ја количината на движење на секоја оска до серво системот во форма на електрични сигнали
Координирање на помошните функции: Контролирајте ги функциите на М-кодот, како што се брзината на вретеното, промената на алатот и течноста за ладење
CNC уредот не само што пасивно ја извршува програмата, туку и добива повратни информации за позицијата во реално време од секоја оска и ги коригира отстапувањата на движењето во секое време. Оперативниот панел и екранот за прикажување што обично ги гледате на машинската алатка се интерфејсот за интеракција човек-компјутер на CNC уредот - вие внесувате програми, менувате параметри и ги проверувате координатите низ овој интерфејс за да комуницирате со CNC уредот.
Систем 2: Серво систем - „Мускулите“ на машинскиот алат
ЦПУ уредот издава инструкција за „Х-оската се движи 0,001 mm“, но оваа инструкција треба да се претвори во вистинско механичко движење од страна на серво системот. (Извор на слика: FANUC)
Серво системот се состои од два дела:
Servo Drive: Го прима контролниот сигнал испратен од CNC уредот, го засилува и го претвора во електрична енергија за да го придвижи моторот. Тоа е еквивалентно на прецизен „засилувач на моќност“.
Серво мотор: Ја претвора електричната енергија во механичко ротационо движење. Разликата помеѓу серво моторот и обичниот мотор е во тоа што серво моторот има вграден кодер за позиција, кој може прецизно да го контролира аголот на ротација, а неговата брзина на одговор е исклучително брза - може да започне, запре или да ја менува брзината во милисекунди.
CNC машинските алати обично имаат повеќе групи на серво системи:
Еден серво за напојување за секоја од X-оската, Y-оската и Z-оската: го контролира движењето на алатот и работната маса
Серво за вретено: Ја контролира брзината на ротација на вретеното (алатка)
Фокусот на сервото на вретеното и сервото за напојување е малку поинакво: сервото за напојување ја следи точноста на положбата (количината на движење мора да биде прецизна), а сервото на вретеното ја следи стабилноста на брзината (брзината мора да биде константна за време на сечењето и не може да флуктуира поради промените во силата на сечењето). За машински алати со пет оски, постојат два дополнителни комплети серво системи за контрола на ротационите оски (оски A/B/C), а може да има 5 до 6 комплети сервоси кои работат во исто време.
Систем 3: Механичко тело за машински алати — скелет и зглобови
Серво моторот генерира ротационо движење, но машинскиот алат врши линеарно движење и ротационо позиционирање на алатот. Неопходно е да се претвори ротацијата на моторот во прецизно движење на различни делови од машинскиот алат, што се потпира на механичкото тело. Основните компоненти на механичкото тело:
Кревет / Рамка: Основната структура на машинскиот алат, обично изработена од леано железо или заварена челична плоча. Добриот кревет има висока цврстина и добра отпорност на вибрации, што е премиса за да се обезбеди прецизност на обработката. (Оптичка машина со две линии и едно тврдо три оски)
Линеарен водич / Начин: „патека“ што ја води работната маса и главата на вретеното да се движат во одредена насока. Современите машински центри генерално прифаќаат линеарни водилки за тркалање, кои имаат мало триење, висока прецизност и брз одговор. Високопрецизните машински алати ќе користат хидростатички водилки со речиси нула триење.
Топчест завртка: Основниот дел што го претвора ротационото движење на серво моторот во линеарно движење на работната маса. Топчестата завртка пренесува сила преку тркалање на внатрешни челични топки, со исклучително мало триење и може да постигне точност на позиционирање на ниво на микрон.
Вретено: Основната компонента што ја прицврстува алатката и се ротира со голема брзина. Прецизноста (превртувањето) на вретеното директно влијае на прецизноста на обработката, а максималната брзина на вретеното ја одредува брзината со која можете да обработувате. Вретењата со голема брзина може да достигнат 40.000 вртежи во минута или дури и повисоки. (Извор на слика: Luoyi)
Систем 4: Систем за откривање и повратни информации - Очите на контролата со затворена јамка
Ова е многу критичен систем за кој многу почетници не знаат многу. ЦПУ системот му кажува на серво моторот да „ротира 10 вртења“, но како знае дека моторот всушност се ротирал точно 10 вртења? Дали алатката навистина го помести растојанието што го баравте? Се потпира на системот за откривање и повратни информации, чија функција е да ја мери вистинската позиција во реално време и да ја врати на CNC уредот, овозможувајќи му на системот автоматски да го коригира отстапувањето според грешката.
Овој циклус на „издавање инструкции → извршување → откривање реални вредности → споредување отстапувања → корекција на инструкции“ се нарекува контрола на затворена јамка, која е основниот механизам за да се обезбеди CNC точност.
Постојат два типа на најчесто користени компоненти за откривање:
Ротирачки енкодер: Инсталиран на вратилото на серво моторот за да го открие аголот на ротација на моторот. Бидејќи го детектира крајот на моторот наместо крајот на работната маса, сè уште има грешки како што е еластичната деформација на завртката, која припаѓа на контролата со полузатворена јамка. Повеќето машински центри ја прифаќаат оваа шема, а точноста на позиционирањето е обично ±0,005~0,01mm.
Линеарна скала: Директно инсталирана до шината за водење на машинскиот алат за мерење на вистинското линеарно поместување на работната маса. Бидејќи директно ја мери положбата на работната маса, ги елиминира грешките во преносните врски како што е топчестата завртка, која припаѓа на контролата со целосно затворена јамка со поголема точност (до ±0,001 mm). Високопрецизните машински алати и прецизните машински алати со пет оски обично се опремени со линеарни ваги. (линеарна скала RENISHAW)
Систем 5: Систем за помошни функции - овозможување на машинската алатка да „работи“
Првите четири системи заедно обезбедуваат дека алатот може прецизно да се движи. Но, за вистински да се заврши обработката, потребни се низа помошни функции:
Автоматски менувач на алатки (ATC): Една од најважните карактеристики на центрите за обработка. Списанието за алатки складира повеќе алатки, а манипулаторот автоматски го завршува целиот процес за време на промената на алатот, обично трае само неколку секунди. Капацитетот на списанието за алат се движи од 8 до повеќе од 100 алатки.
Систем за ладење: За време на обработката се создава многу топлина помеѓу алатот и работното парче. Течноста за ладење е одговорна за ладење, подмачкување и отстранување на чиповите. Вообичаените методи вклучуваат надворешно ладење со прскање, внатрешно ладење (директно прскање до областа за сечење преку дупката на вретеното и централната алатка) итн.
Пневматски/хидрауличен систем: Се користи за дејства за кои е потребна голема сила како што се стегање на работните парчиња, дејства за промена на алатот и ослободување на алатот на вретеното.
PLC (Програмабилен логички контролер): CNC-уредот управува само со контрола на движењето, додека голем број контроли за количината на прекинувачот на машинскиот алат (промена на алат, прекинувач за течноста за ладење, заштитна блокада на вратата итн.) се управуваат од вградениот PLC. PLC и CNC уредот соработуваат за да формираат целосен систем за контрола на машински алат.
Проток на сигнал на петте основни системи (разберете на прв поглед)
Работниот процес на целиот систем може да се разбере со синџир на сигнали: ова е сè што се случува по „притискање на почетокот на циклусот“, прецизен контролен процес во затворена јамка што се повторува илјадници пати во секунда.
Вовед во марки на мејнстрим CNC системи
Откако ќе ја разбереме улогата на CNC уредот, ајде да ги запознаеме главните брендови на пазарот:
FANUC: Јапонски бренд со најголем глобален пазарен удел и исклучително висока стапка на искористеност во домашните фабрики. Системот е стабилен и сигурен, со комплетен технички екосистем, што го прави прв избор за учење на почетно ниво (подоцнежните оперативни примери во оваа серија главно ќе се фокусираат на FANUC).
Siemens SINUMERIK: Германски бренд, мејнстрим конфигурација на машински алати во европски стил. SINUMERIK ONE е висококвалитетен систем за инсталирање на машински алат со моќни функции и совршена поддршка од пет оски, но кривата на учење е стрмна. Широко се користи во домашните автомобилски и воздушни полиња.
Heidenhain TNC: Германски бренд кој се фокусира на центрите за обработка на мелење, со најрафинирана поддршка за функции со пет оски и висока репутација во областа на воздушната и прецизната мувла.
Домашните брендови се развиваат брзо во последниве години, а главните претставници се како што следува:
| Бренд | Здружена компанија | Главните предности | Позиционирање на пазарот | Поддршка со пет оски |
| Хуажонг Тип 9 | Huazhong CNC | Домашен процесор, независен и контролиран | Средно до ниско ниво, домашна замена | Општо |
| ГСК | ЦНЦ Гуангжу | Цена предност, комплетни придружни капацитети | Економични машински алати | Општо |
| Кеде GNC62 | Kede CNC | Поврзување со пет оски и композитна обработка со вртење | Пазар од средна до висока класа | Добро |
| Syntec | Syntec технологија | Силна CAM компатибилност, кориснички интерфејс | Среден крај, најбрзо растечки во полето со пет оски | Добро |
Специјален фокус: Синтек систем - главна сила на домашните пет оски
Помеѓу многуте домашни CNC системи, Syntec се покажа особено истакнато во полето на обработка со пет оски во последниве години и стана еден од системите со највисока стапка на инсталирање на домашните машински алати со пет оски.
Главните предности на Syntec се: исклучително силна CAM софтвер компатибилност, поддршка на пост-обработка на излез од речиси сите мејнстрим CAM софтвер; G-кодот во основа е компатибилен со FANUC CNC системите, оперативниот интерфејс е лесен за почетници, а цената за учење е помала од онаа на традиционалните европски и американски системи; во исто време, тој работи стабилно во клучните функции како што се RTCP со пет оски и контрола на оската на алатот, што е важна причина зошто голем број производители на машински алати со пет оски го избираат Syntec како стандарден конфигурациски систем.
Ако вие или вашата компанија планирате да купите домашна машинска алатка со пет оски или сакате да го разберете развојниот статус на домашните системи, можете да обрнете внимание на системот Syntec, кој исто така има изобилство ресурси за учење онлајн. Во следните практични оперативни демонстрации од оваа серија, ќе разгледаме и додавање на примери за работа на системот Syntec.
Резиме на овој член
· CNC уред: мозокот, кој чита програми, врши пресметки за интерполација и издава инструкции за движење
· Серво систем: Мускулите, кои го придвижуваат прецизното движење на моторот на секоја оска
· Механичко тело: Скелетот, вклучувајќи кревет, водилка, топчест шраф и вретено
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
