Hogyan működnek és működnek a CNC gépek
A technológiai fejlődés jelenlegi fejlettségi szintje, a magas fogyasztással és ennek megfelelő kereslettel párosulva új és új mércét állít fel a különböző iparágak számára termékeik mennyiségét és minőségét illetően. A ma szükséges mennyiségek teljes automatizálás nélkül már nem biztosíthatók.
Ennek eredményeként az elmúlt évtized egyik legnagyobb újítása a fémvágó gépek széles körű elterjedése volt. CNC — numerikus vezérlésű fémvágó gépek.
A gépgyártás hatékonyságának növelésének feladata a gyártási folyamatok teljes gépesítésével, automatizálásával, a fémmegmunkáló berendezések parkjának szerkezetének javításával, programozott gépek, ipari robotok, automata sorok és komplexumok bevezetésével oldható meg, i. a berendezés gyors cseréjének képessége, amikor különböző típusú termékekre vált.
Ipari robot (automatikus manipulátor programozott vezérléssel) egy automata gép (helyhez kötött vagy mobil), amely egy több fokú mobilitású manipulátor formájú végrehajtó eszközből és egy újraprogramozható programvezérlésű eszközből áll a gyártási folyamatban motoros és vezérlési funkciók végrehajtására.
Bővebben a robotokról:
Az ipari robotok típusai a modern termelésben
Bármely objektum kezelésének automatizálása abból áll, hogy ennek az objektumnak a mozgását bizonyos követelményeknek rendelik alá, garantálva ezzel a céljának legjobb teljesítményét. Az objektum mozgásának ezt a megszervezését automatikus vezérlőeszközök - programvezérlő rendszereket tartalmazó vezérlőgépek - segítségével hajtják végre.
A programozott vezérlés abból áll, hogy minden egyes irányított objektum szükséges mozgási módjait előre kiszámítják, és rögzítik a megfelelő információtároló eszközökben - memóriaszervekben. A vezérlési folyamat a program által rögzített objektum mozgásainak reprodukálására redukálódik.
Programvezérlés — vezérlés olyan rendszerekkel, amelyek gyors átállást biztosítanak bármely munkaprogramra annak beírásával vagy feltételes kóddal a programhordozóra írva, amellyel a vezérlőkészülékbe kerül.
A gép numerikus vezérlése — a géprész feldolgozásának vezérlése vezérlőprogram (NC) szerint, amelyben az adatok digitális formában vannak megadva.
A digitális vezérlőrendszerek (CNC) hardverre és szoftverre épülnek, a mikroprocesszorok és a perifériás berendezéssel ellátott korszerű mikroszámítógépek használatára, a szoftveres mozgáspályák reprodukálását biztosító nagy sebességű automatizált elektromos hajtásra, valamint számítógépes tervezés, előkészítés és hibakereső rendszer és alkalmazás szoftver.
A CNC egység WinPCNC modelljének külső képe
Tehát a CNC (numerikus vezérlés) tulajdonképpen egy számítógépes rendszer a szerszámgépek mechanizmusainak vezérlésére, bizonyos gépi parancsok felhasználásával bizonyos feladatok elvégzésére. Ez a technológia lehetővé tette számos vállalkozás számára, hogy drámai módon növelje termelési kapacitását, és ezzel egyidejűleg csökkentse termékeinek költségeit.
A CNC gép sorrendjének és működési módjának programozása a digitális vezérlőrendszer számára érthető speciális funkciók és algoritmusok segítségével történik. A vezérlőrendszernek adott parancsok mennyisége és minősége, valamint az egyes gépek programozási jellemzői mind a kezelő professzionalizmusától, mind az adott gép képességeitől függenek, amit kezdetben a tervezése korlátozhat.
Sok router például lehetővé teszi a munkaeszköz mozgásának programozását, ugyanakkor egyáltalán nem teszi lehetővé a munkaasztal mozgását. Más gépek több programozható műveletet tesznek lehetővé, így a kezelőnek több vezérlőhelyisége van. A kezelőtől néha csak az kell, hogy időben cserélje ki a munkadarabokat és figyelje a munkaeszköz kopását, a többit pedig a program elintézi.
A CNC gépek eszköze
A CNC gép kialakítása több blokkot tartalmaz, amelyek mindegyikének az egész részeként saját funkcionális célja van. Lehetnek további egységek, amelyek egyedi jellemzőket vezetnek be az egységrendszerbe. Tegyük fel, hogy egy CNC eszterga a következő alapelemekkel rendelkezik: alap, ágy, fejtámla, farokfolyadék, vágófej, fogaskerekes hajtások, menetérzékelő, vezérlőpanel.
Az alap egy öntött téglalap alakú rész, amelyre az ágyat rögzítik, és amely szilárdságot és rezgésállóságot biztosít a gépnek. Az ágy az eszterga fő része, amely egyesíti minden alkatrészét és mechanizmusát. Keresztirányú elemekkel mereven összekötött falpárból áll.
Az ágyon vezetők vannak, ezen kívül itt van rögzítve a sebességváltó és a hátsó rész. A farok és a köténnyel ellátott támaszték a munkaszerszám típusától függően mozoghatnak a vezetők mentén. Az orsófejben van egy csapágy, ennek a kialakításnak köszönhetően a munkadarab rögzítve van és elforgatható.
Az automatikus vágófej a vágószerszámok munkahelyzetbe történő szekvenciális felszerelését jelenti. A főmozgás meghajtó fogaskerekei, keresztirányú és hosszirányú erőátvitel.
Az elektromos motorok adják át a forgórész forgását, ami a gömbcsavaroknak köszönhetően a blokkok lineáris mozgásává alakul át. A farok tartja a megmunkálandó munkadarab közepét. A csapérzékelő a tálcán található. A kezelőpanel a kezelő kényelmét és a folyamatfelügyeletet szolgálja. Több vezérlőpanel is lehet.
A rögzített orsós hajtások programozása a megfelelő kontaktorok be- és kikapcsolását jelenti.Ehhez elegendő felvenni az «on» és «off» parancsok jelét.
A főorsók fordulatszámának szabályozására leggyakrabban azért van szükség, hogy a fémet az optimális vágási sebességgel dolgozzák fel. Ebben az esetben a szögsebességet úgy kell beállítani, hogy a kerületi sebesség, amellyel a vágást végezzük, állandó optimális értékű legyen.
Az adagolók vezérlésének programozása sokkal fontosabb és összetettebb feladat, mivel ez biztosítja a gép fő funkciójának – a termék alakjának kialakításának – teljesítését.
CNC szerszámgépek szabványos koordinátarendszere
CNC gépvezérlés működési diagramja
NC osztályú (SNC) CNC algoritmusok sematikus megvalósítása
Alan Bradley PCNC-1 rendszerarchitektúrája CNC-vel
A CNC gépek előnyei
A CNC gépek fő és nyilvánvaló előnye a hagyományos gépekhez képest a legmagasabb szintű gyártásautomatizálás, amely minimálisra csökkenti az emberi beavatkozást az alkatrészek gyártási folyamatába.
A CNC gép definíció szerint képes önállóan és szinte folyamatosan dolgozni anélkül, hogy éjjel-nappal elfáradna, és a termékek minősége emiatt nem fog romlani.Ha a munkát egy ember végezné, akkor fáradt lenne, szükség lenne az eszterga cseréjére, a mindenütt jelenlévő emberi tényezőkre, hibákra stb. Ez nem itt van. A kezelő csak a gépet készíti fel a munkára, helyezi el és távolítja el az alkatrészeket, beállítja a szerszámot. Egy ember több gépet is tud így kezelni.
Ezenkívül meg kell jegyezni a CNC gépek legnagyobb rugalmasságát. A különböző alkatrészek gyártásához a kezelőnek csak a gép munkaprogramját kell megváltoztatnia.Ezenkívül a program mindig korlátlan számú futtatásra készen áll, miközben a programot nem kell minden alkalommal szerkeszteni.
A nagy pontosság és ismételhetőség már nem a kezelői képzésen múlik, hanem a használt program minőségén. Ez óriási plusz a hagyományos fémvágó gépekhez képest, amely lehetővé teszi több ezer formájukban és minőségében azonos alkatrész gyártását anélkül, hogy ez a minőség csökkenne.
Egyes alkatrészek hagyományos gépen a bonyolultság vagy a magas költségek miatt nem készíthetők kézzel, a CNC gépen pedig már csak a megfelelő program kiválasztása. Ennek eredményeként a CNC gépekkel gyorsan és hatékonyan lehet szinte bármilyen bonyolultságú alkatrészt és elvileg bármilyen mennyiségben beszerezni. Csak egy feltétel van: a legyártandó alkatrészt számítógéppel előre meg kell tervezni.
Lásd még:
Elektromos hajtások CNC gépekhez
Elektromos berendezések CNC fúrógépekhez
CNC esztergagépek elektromos berendezései