Computer numerical control (CNC) is de geautomatiseerde besturing van bewerkingsgereedschappen met behulp van software die is ingebed in een microcomputer die is bevestigd aan de machinetool. G-code is de meest gebruikte programmeertaal in CNC.
Inhoudsopgave
Definities en concepten
Onderdelen
Kenmerken
Toepassingen
Trends
Woordenlijst
Definities en concepten
NC (Numerieke besturing)
NC is een vorm van programmeerbare technologie die digitale signalen gebruikt om objecten automatisch te besturen (zoals de positie en beweging van gereedschapsmachines).
NC-technologie
NC-technologie is de geautomatiseerde besturingstechnologie die gebruikmaakt van cijfers, letters en symbolen om bepaalde werkprocessen te programmeren.
NC-systeem
NC-systeem verwijst naar het organische geïntegreerde systeem van software- en hardwaremodules die de functies van NC-technologie realiseren. Het is de drager van NC-technologie.
CNC-systeem (Computer Numeriek Besturingssysteem)
Met een CNC-systeem (Computer Numerical Control) wordt een numeriek besturingssysteem bedoeld met een computer als kern.
CNC Machine
Een CNC-machine is een machine die gebruikmaakt van Computer Numerical Control-technologie om het bewerkingsproces te regelen, zoals een draaibank, router, slijpmachine, enz., of een machinegereedschap uitgerust met een CNC-systeem.
NC
Met numerieke besturing (NC) kan een operator met behulp van cijfers en symbolen communiceren met machinegereedschappen.
CNC
CNC staat voor Computer Numerical Control, wat enorme veranderingen heeft gebracht in de maakindustrie. Nieuwe machinegereedschappen met CNC stellen de industrie in staat om consistent onderdelen te produceren met nauwkeurigheden waar voorheen alleen maar van gedroomd kon worden. Onderdelen kunnen identiek worden gereproduceerd met dezelfde mate van nauwkeurigheid, een willekeurig aantal keren als het programma correct is geschreven en de computer correct is geprogrammeerd. De bedieningsopdrachten die de machinegereedschappen besturen, worden automatisch uitgevoerd met verbazingwekkende snelheid, nauwkeurigheid, efficiëntie en herhaalbaarheid.
CNC-bewerking is een computergestuurd productieproces. De machine is verbonden met een computer, die hem vertelt waar hij moet bewegen en met welke snelheid. Ten eerste moet de operator een softwareprogramma gebruiken om de vormen te tekenen en het gereedschapspad te creëren dat de machine zal volgen.
Het steeds toenemende gebruik in de industrie heeft een behoefte gecreëerd aan personeel dat is opgeleid in het voorbereiden van de programma's die de machinegereedschappen aansturen om onderdelen van de vereiste vorm en nauwkeurigheid te produceren. De auteurs hebben deze gids met dit in gedachten voorbereid, om het mysterie uit CNC te halen door een logische volgorde en eenvoudige taal te gebruiken die iedereen kan begrijpen. Hoe u een programma voorbereidt, wordt stap voor stap uitgelegd, met praktische voorbeelden om de gebruiker te begeleiden.
Onderdelen
CNC-technologie bestaat uit drie hoofdelementen: het machinebedframe, het systeem en de randapparatuurtechnologie.
De machineframeset omvat het bed, de kolom, de geleiderail, de werktafel en andere ondersteunende onderdelen, zoals een gereedschapshouder en gereedschapsmagazijn.
Het numerieke besturingssysteem bestaat uit input/output-apparatuur, een computer numeriek besturingsapparaat, Programmable Logic Control (PLC), een spindel servo-aandrijfapparaat, een feed servo-aandrijfapparaat en een meetapparaat. De machine control unit (MCU) is de kern van het numerieke besturingssysteem.
De perifere technologie omvat gereedschap (gereedschapssysteem), programmering en beheertechnologie.
Kenmerken
Hoge nauwkeurigheid
CNC-machines zijn sterk geïntegreerde mechatronische producten, samengesteld uit precisiemachines en automatische besturingssystemen. Ze hebben een hoge positionerings- en herhaalpositioneringsnauwkeurigheid. Het transmissiesysteem en de structuur zijn extreem stijf en stabiel om fouten te verminderen. Bijgevolg hebben CNC-machines een hogere bewerkingsnauwkeurigheid, met name in de consistentie van onderdelen die in dezelfde batch worden vervaardigd. Als gevolg hiervan is de productkwaliteit stabiel en is het slagingspercentage hoog, wat een aanzienlijke verbetering is ten opzichte van gewone machinegereedschappen.
Hoog rendement
CNC-machines kunnen grote hoeveelheden materialen consistent snijden, wat effectief verwerkingstijd bespaart. Ze beschikken ook over automatische snelheidsverandering, gereedschapswisseling en verschillende andere geautomatiseerde operationele functies, die de hulptijd aanzienlijk verkorten. Zodra een stabiel verwerkingsproces is gevormd, is er geen behoefte aan inter-procesinspectie of -meting. Daarom is de productiviteit van CNC-bewerking 3-4 keer die van gewone machinegereedschappen, of soms zelfs meer.
Hoog aanpassingsvermogen
CNC-machines voeren automatische verwerking uit volgens het bewerkte onderdelenprogramma. Wanneer het bewerkingsobject wordt gewijzigd, is er geen behoefte aan speciale procesapparatuur zoals masters en sjablonen, zolang het programma is gewijzigd. Dit helpt de productievoorbereidingscyclus te verkorten en productvervanging te bevorderen.
Hoge bewerkbaarheid
Sommige mechanische onderdelen met complexe rondingen en gebogen oppervlakken zijn moeilijk of zelfs onmogelijk uit te voeren met conventionele handmatige technieken, maar CNC-machines kunnen dergelijke taken eenvoudig uitvoeren met behulp van koppelingen met meerdere coördinatenassen.
Hoge economische waarde
CNC-bewerkingscentra worden over het algemeen gebruikt voor bulkproductie met behulp van een multifunctionele machine. De meeste onderdelen kunnen worden verwerkt met behulp van een systeem met één klem, waardoor verschillende gewone machinegereedschappen worden vervangen. Dit vermindert klemfouten en bespaart transport, meting en klemming tussen processen, terwijl ook het aantal verschillende machinegereedschappen en het machinegereedschapsgebied wordt verminderd, wat allemaal economische voordelen met zich meebrengt.
Toepassingen
Vanuit het perspectief van CNC-technologie en apparatuurtoepassingen wereldwijd zijn de belangrijkste toepassingsgebieden als volgt:
Verwerkende industrie
De machinebouwindustrie was de eerste die CNC-technologie gebruikte en is verantwoordelijk voor het leveren van geavanceerde apparatuur voor verschillende nationale industrieën. Het wordt voornamelijk toegepast bij de ontwikkeling en productie van vijfassige verticale bewerkingscentra voor moderne militaire apparatuur, andere vijfassige bewerkingscentra, grootschalige vijfassige portaalfreesmachines en CNC-machines voor flexibele productielijnen voor motoren, versnellingsbakken en krukassen in de automobielindustrie. CNC-technologie wordt ook gebruikt in hogesnelheidsbewerkingscentra, las-, assemblage-, verfrobots, plaatlaserlasmachines, lasersnijmachines, hogesnelheidsbewerkingscentra met vijf coördinaten die propellers, motoren, generatoren en turbinebladonderdelen bewerken in de luchtvaart-, scheepvaart- en energieopwekkingsindustrie, zware draai- en freescomplexbewerkingscentra, enz.
Informatie-industrie
In de informatie-industrie, van computers tot netwerken, mobiele communicatie, telemetrie, afstandsbedieningen en andere apparatuur, is het noodzakelijk om productieapparatuur te adopteren die is gebaseerd op superprecieze technologie en nanotechnologie. Deze omvatten draadverbindingsmachines voor chipproductie en waferlithografiemachines, etc. De besturing van al deze machines gebeurt via CNC-technologie.
Medische apparatuur industrie
In de medische benodigdhedenindustrie gebruiken verschillende moderne medische diagnose- en behandelingsapparaten nu NC-technologie, zoals CT-diagnose-instrumenten, machines voor de behandeling van het hele lichaam en minimaal invasieve visueel geleide chirurgische robots. Het wordt ook gebruikt in orthodontie en tandheelkundige restauratie.
Militaire uitrusting
Een groot deel van de moderne militaire uitrusting maakt gebruik van servobewegingsregeltechnologie, waaronder automatische artillerie-richtsystemen, radartracking en automatische rakettracking.
Andere industrieën
In de verlichtingsindustrie gebruiken druk-, textiel-, verpakkings- en houtbewerkingsmachines multi-assige servobesturing. De bouwmaterialenindustrie gebruikt CNC-waterjetsnijmachines voor steenbewerking en CNC-glasgraveermachines voor glasbewerking. Simmons-matrassen worden vervaardigd met behulp van CNC-naaimachines en CNC-borduurmachines worden gebruikt bij de verwerking van kleding. In de kunstindustrie worden steeds meer ambachten en kunstwerken geproduceerd met behulp van hoogwaardige 5-assige CNC-machine machines.
De toepassing van NC-technologie brengt niet alleen revolutionaire veranderingen teweeg in traditionele productie-industrieën, waardoor ze symbolen van industrialisatie worden, maar met de steeds uitgebreidere toepassing ervan heeft het ook een grote impact gehad op verschillende belangrijke nationale industrieën. Dit heeft invloed op zowel de economie als de bestaansmiddelen van mensen (IT, auto's, enz.). Het speelt een steeds belangrijkere rol in andere industrieën, aangezien de digitalisering van apparatuur die door deze industrieën nodig is, een belangrijke moderne ontwikkelingstrend is geworden.
Trends
Momenteel laten CNC-machines de volgende ontwikkelingstrends zien:
Hoge snelheid en hoge precisie
Hoge snelheid en precisie zijn de eeuwige aspiraties van ontwikkelaars van gereedschapsmachines. Met de recente snelle vooruitgang in wetenschap en technologie zijn elektromechanische productvervangingsonderdelen snel en in grote aantallen nodig. De precisie en oppervlaktekwaliteit van de verwerking van onderdelen worden ook steeds hoger. Om aan de behoeften van deze complexe en veranderlijke markt te voldoen, evolueren huidige gereedschapsmachines in de richting van hogesnelheidssnijden, droogsnijden en quasi-droogsnijden, en de bewerkingsnauwkeurigheid verbetert voortdurend. Bovendien zijn het gebruik van elektrische spindels en lineaire motoren, keramische kogellagers, hoge precisie grote-lood holle interne koeling, kogelmoer sterke koeling, lage temperatuur hoge snelheid kogelomloopspindelparen, lineaire geleidingsparen met kogelkooien en andere gereedschapsmachinecomponenten zeer succesvol geïntroduceerd. De lancering van de gereedschapsmachine heeft ook de ontwikkeling van hoge snelheid precisie gereedschapsmachines vergemakkelijkt.
CNC-machines gebruiken een elektrische spindel, waardoor traditionele handmatige componenten zoals riemen, katrollen en tandwielen overbodig worden en de rotatietraagheid van de hoofdaandrijving aanzienlijk wordt verminderd en de dynamische responssnelheid en werknauwkeurigheid van de spindel worden verbeterd. Zo worden traditionele riem- en katrolproblemen wanneer de spindel op hoge snelheid draait, zoals trillingen en geluidsproblemen, opgelost. Elektrische spindels kunnen snelheden van meer dan 10000 tpm bereiken. De lineaire motor heeft een hoge aandrijfsnelheid, goede acceleratie- en deceleratiekarakteristieken en een uitstekende respons- en volgnauwkeurigheid.
Het gebruik van lineaire motorservo-aandrijvingen elimineert de tussenliggende transmissieverbinding van de kogelomloopspindel en de transmissiespleet (inclusief speling), de bewegingsinertie is klein, de systeemstijfheid is goed en het kan nauwkeurig worden gepositioneerd bij hoge snelheid, wat allemaal de servonauwkeurigheid aanzienlijk verbetert. Vanwege de nulspeling in alle richtingen en de zeer lage rolwrijving, lijdt het lineaire rolgeleidingspaar slechts aan verwaarloosbare warmteontwikkeling. Het bezit ook een uitzonderlijk goede thermische stabiliteit, wat de positioneringsnauwkeurigheid en herhaalbaarheid van het hele proces verbetert. Door de toepassing van de lineaire motor en het lineaire rolgeleidingspaar kan de snelle bewegingssnelheid van de machine worden verhoogd van de oorspronkelijke 10-20 m/min tot 60-80 m/min, of soms zelfs tot 120 m/min.
Hoge betrouwbaarheid
Betrouwbaarheid is een belangrijke kwaliteitsindicator van CNC-machines. Of de machine zijn hoge prestaties, precisie, efficiëntie en andere voordelen kan behouden, hangt af van zijn betrouwbaarheid.
CNC-machineontwerpen met CAD en modulair structureel ontwerp
Met de popularisering en ontwikkeling van computertoepassingen en softwaretechnologie is CAD-technologie ook wijdverbreid ontwikkeld. CAD vervangt het saaie handmatige tekenwerk en, nog belangrijker, het kan ontwerpschemaselectie en statische en dynamische karakteristieke analyse, berekening en voorspelling uitvoeren. Het kan ook het ontwerp van hele grootschalige machines optimaliseren en dynamische simulaties van elk werkend onderdeel uitvoeren. Op basis van modulariteit kunnen een 3D-geometrisch model en de werkelijke kleur van het product gedurende de hele ontwerpfase worden gezien. Het gebruik van CAD kan ook de werkefficiëntie en eenmalige ontwerpsuccespercentages aanzienlijk verbeteren, waardoor de proefproductiecyclus wordt verkort, ontwerpkosten worden verlaagd en de concurrentiekracht van de markt wordt verbeterd. Bovendien vermindert het modulaire ontwerp van machinegereedschapscomponenten repetitieve arbeid en kan het ook snel reageren op de markt en productontwikkelings- en ontwerpcycli verkorten.
Functionele samenstelling
Het doel van functionele compounding is om de efficiëntie van de productie van gereedschapsmachines verder te verbeteren en de niet-bewerkingshulptijd te minimaliseren. Door het compounden van functies kan het gebruiksbereik van de gereedschapsmachine worden uitgebreid, kan de efficiëntie worden verbeterd en kan een multifunctionele, multifunctionele machine worden gerealiseerd. CNC-machines kunnen draai-, slijp- en freesfuncties uitvoeren. De Baoji-gereedschapsmachinefabriek heeft met succes het CX25Y CNC-draai- en freescompoundcentrum ontwikkeld, dat tegelijkertijd X- en Z-assen en C- en Y-assen heeft. Vlakfrezen en bewerken van offsetgaten en groeven kan worden bereikt via de C- en Y-assen.
De machine is ook uitgerust met een krachtige gereedschapsrust en een subspindel. De subspindel neemt een ingebouwde elektrische spindelstructuur aan en synchronisatie van de snelheid van de hoofd- en subspindels kan direct worden gerealiseerd via het numerieke controlesysteem. Bovendien kan het werkstuk van de machinetool alle bewerkingen in één klemming voltooien, wat de efficiëntie aanzienlijk verbetert.
Intelligent, genetwerkt, flexibel en geïntegreerd
CNC-apparatuur heeft een bepaalde intelligentie. Deze intelligentie omvat alle aspecten van het numerieke besturingssysteem. De procesparameters worden automatisch gegenereerd om intelligentie na te streven in de efficiëntie en kwaliteit van de bewerking, zoals de adaptieve besturing van het bewerkingsproces. De aandrijfprestaties en verbindingen zoals feedforward-besturing, de zelf-adaptieve werking van motorparameters, automatische belastingidentificatie, automatische modelselectie en zelf-afstemming, kunnen ook worden verbeterd. Vereenvoudigde programmering en bedieningsintelligentie, zoals intelligente automatische programmering en intelligente mens-machine-interface kunnen worden bereikt. Intelligente diagnose, bewaking en andere aspecten vergemakkelijken de diagnose en het onderhoud van het systeem.
Netwerkapparatuur voor numerieke besturing is momenteel een hot spot in de ontwikkeling van gereedschapsmachines. Het netwerken van CNC-apparatuur kan voldoen aan de behoeften van productielijnen, productiesystemen en productiebedrijven voor informatie-integratie en vormt ook de basis voor de ontwikkeling van nieuwe productiemodellen, zoals agile manufacturing, virtuele ondernemingen en wereldwijde productie.
De huidige CNC-machines met flexibele automatiseringssystemen die in ontwikkeling zijn, zijn onder meer: puntmachines (stand-alone, bewerkingscentrum- en samengestelde bewerkingsmachines), lijnmachines (FMC, FMS, FTL, FML), oppervlaktemachines (onafhankelijk productie-eiland in de werkplaats, FA) en carrosseriemachines (CIMS, gedistribueerd netwerkgeïntegreerd productiesysteem).
De andere hoofdfocus ligt op toepassing en economie. Flexibele automatiseringstechnologie is het belangrijkste middel voor de maakindustrie om zich aan te passen aan dynamische marktvraag en haar producten snel te updaten. De focus ligt op het verbeteren van de betrouwbaarheid en bruikbaarheid van het systeem, met eenvoudig netwerken en integratie als hoofddoel, naast het versterken van de ontwikkeling en verbetering van unittechnologie. CNC-stand-alone machines ontwikkelen zich in de richting van hoge precisie, hoge snelheid en hoge flexibiliteit. CNC-machines en hun samenstellende flexibele productiesystemen kunnen eenvoudig worden verbonden met CAD, CAM, CAPP en MTS om informatie-integratie te bereiken. Het netwerksysteem zelf wordt ontwikkeld in termen van openheid, integratie en intelligentie.
Woordenlijst
CNC: Computer numerieke besturing.
G-code: De meest gebruikte computer numerieke besturings (NC) programmeertaal die de aspunten specificeert waarnaar de machine zal bewegen.
CADXPERT / LANDXPERT: Computerondersteund ontwerp.
CAM: Computerondersteunde productie.
Raster: De minimale beweging, of voeding, van de spindel. De spindel beweegt automatisch naar de volgende rasterpositie wanneer de knop in continue of stapmodus wordt gezet.
PLT (HPGL): Standaardtaal voor het afdrukken van vectorgebaseerde lijntekeningen, ondersteund door CAD-bestanden.
Gereedschapspad: Door de gebruiker gedefinieerde, gecodeerde route die de frees volgt om een werkstuk te bewerken. Een "pocket"-gereedschapspad snijdt het oppervlak van het werkstuk; een "profiel"- of "contour"-gereedschapspad snijdt door het werkstuk om verschillende gevormde stukken te scheiden.
Aftreden: De afstand in de Z-richting waarover het snijgereedschap in het materiaal wordt gestoken.
Overstappen: De maximale afstand in de X- of Y-richting waarmee een snijgereedschap in ongesneden materiaal kan snijden.
stepper motor: Een gelijkstroommotor die in discrete stappen beweegt door signalen of "pulsen" in een bepaalde volgorde te ontvangen, wat resulteert in een zeer nauwkeurige positionering en snelheidsregeling.
Spindel snelheid:: De rotatiesnelheid (RPM) van het snijgereedschap.
Conventionele snit:De frees draait tegen de invoerrichting in, waardoor er minimale trillingen optreden. Bij sommige houtsoorten kan dit echter wel tot scheuren leiden.
Subtractieve methode:De bit verwijdert vaste stukken ruw materiaal om vormen te creëren (het tegenovergestelde van de additieve methode).
Voedingssnelheid: De snelheid waarmee het snijgereedschap door het werkstuk beweegt.
Thuispositie (machine nul): Het standaard oorsprongspunt op een CNC, ingesteld wanneer de machine wordt opgestart en bepaald door fysieke eindschakelaars. Het identificeert niet de werkelijke oorsprong van het werk bij het verwerken van een werkstuk.
Klimmen snijden: Het materiaal in dezelfde richting voeren als de snijrotatie. Klimmen voorkomt scheuren, maar kan leiden tot trillingsmarkeringen met een recht gegroefde bit. Een spiraalgegroefde bit zal trillingen verminderen.
Werkoorsprong (werk nul): Het door de gebruiker aangewezen nulpunt voor het werkstuk, van waaruit de kop al zijn snijwerkzaamheden uitvoert. De X-, Y- en Z-assen worden op nul gezet.
LCD-scherm: Vloeibaar kristalscherm (gebruikt op de controller).
U disk: Externe harde schijf voor gegevensopslag in de vorm van een USB die in een USB-interface wordt gestoken.
Bron van stijlcnc.
Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt door stylecnc onafhankelijk van Cooig.com verstrekt. Cooig.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten.
