Как работят и работят машините с ЦПУ
Настоящото ниво на развитие на технологичния прогрес, съчетано с високо потребление и съответно търсене, поставя нови и нови стандарти за различни индустрии по отношение на количеството и качеството на техните продукти. Обемите, необходими днес, вече не могат да бъдат осигурени без да се прибегне до цялостна автоматизация.
В резултат на това една от основните иновации през последното десетилетие е широкото навлизане на металорежещи машини с CNC — металорежещи машини с цифрово управление.
Задачата за повишаване на ефективността на машиностроенето може да бъде решена въз основа на цялостна механизация и автоматизация на производствените процеси, подобряване на структурата на парка на металообработващото оборудване, чрез въвеждане на програмирани машини, промишлени роботи, автоматични линии и комплекси, т.е. възможност за бърза смяна на оборудването при преминаване към различни видове продукти.
Индустриален робот (автоматичен манипулатор с програмиран контрол) е автоматична машина (стационарна или мобилна), състояща се от изпълнително устройство под формата на манипулатор с няколко степени на подвижност и препрограмируемо устройство за програмно управление за изпълнение на двигателни и контролни функции в производствения процес .
Повече за роботи:
Класификация на индустриалните роботи
Видове индустриални роботи в съвременното производство
Автоматизирането на управлението на всеки обект се състои в подчиняване на движението на този обект на определени изисквания, като се гарантира най -доброто изпълнение от него на предназначението му. Тази организация на движението на обекта се осъществява посредством автоматични устройства за управление — машини за управление, които включват системи за управление на програмата.
Програмираното управление се състои в това, че необходимите режими на движение на всеки контролиран обект се изчисляват предварително и се записват в съответните устройства за съхранение на информация — органи на паметта. Процесът на управление се свежда до възпроизвеждане на движенията от обекта, записани от тази програма.
Програмен контрол — управление чрез системи, които осигуряват бърз преход към всяка работна програма, като я въведете или напишете с условен код на носителя на програмата, с който се въвежда в устройството за управление.
Числово управление на машината — контрол на обработката на детайла на машината съгласно програмата за управление (NC), в която данните са посочени в цифров вид.
Цифровите системи за управление (CNC) са изградени на базата на хардуер и софтуер, фокусирани върху използването на микропроцесори и съвременни микро-компютри с периферно оборудване, върху използването на високоскоростно автоматизирано електрическо задвижване, което осигурява възпроизвеждане на софтуерни траектории на движение , както и компютърно проектиране, подготовка и отстраняване на грешки в системния и приложния софтуер.
Външен изглед на модела WinPCNC на CNC Unit
И така, CNC (числово управление) всъщност е компютъризирана система за управление на механизмите на машинен инструмент, използваща определени машинни команди за изпълнение на определени задачи. Тази технология позволи на много предприятия драстично да увеличат производствения си капацитет и в същото време да намалят цената на своите продукти.
Програмирането на реда и режима на работа на машината с ЦПУ се извършва с помощта на набори от специални функции и алгоритми, разбираеми за цифровата система за управление. Количеството и качеството на командите, дадени на системата за управление, както и характеристиките на програмиране на всяка машина, зависят както от професионализма на оператора, така и от възможностите на конкретна машина, която първоначално може да бъде ограничена от нейния дизайн.
Много фрези например позволяват програмиране на движението на работния инструмент, но в същото време изобщо не позволяват движението на работния плот. Други машини позволяват по -програмируеми действия, така че операторът има повече стая за управление. Понякога всичко, което е необходимо от оператора, е да смени заготовките навреме и да следи износването на работния инструмент, а програмата ще се справи с останалото.
Устройството на CNC машини
Дизайнът на машината с ЦПУ включва няколко блока, всеки от които, като част от цялото, има свое функционално предназначение. Възможно е да има допълнителни единици, които въвеждат индивидуални характеристики в системата от единици. Да предположим, че струг с ЦПУ има следните основни компоненти: основа, легло, опора за глава, задна течност, глава на фреза, задвижвания на зъбни колела, сензор за резба, контролен панел.
Основата е отлита правоъгълна част, върху която е монтирано леглото и която осигурява на машината здравина и устойчивост на вибрации. Леглото е основната част на струга, която обединява всички негови компоненти и механизми. Състои се от двойка стени, твърдо свързани с напречни елементи.
На леглото има водачи, освен това скоростната кутия и задната част са фиксирани тук. Опашката и опората с престилката могат да се движат по водачите, в зависимост от вида на работния инструмент. В главата на шпиндела има лагер, благодарение на този дизайн, детайлът е фиксиран и завъртян.
Автоматичната режеща глава предполага последователна инсталация на режещите инструменти в работно положение. Задвижващи предавки на основното движение, напречно и надлъжно предаване.
Електродвигателите прехвърлят въртенето на ротора, което благодарение на сферичните винтове се преобразува в линейно движение на блоковете. Опашката държи центъра на детайла, който ще бъде обработен. Сензорът за потупване се намира на таблата. Контролният панел е предназначен за удобна работа на оператора и за наблюдение на процеса. Контролните панели могат да бъдат няколко.
Програмирането на задвижвания с фиксиран шпиндел се свежда до включване, изключване и превключване на съответните контактори. За да направите това, достатъчно е да запишете сигнала на командите «включено» и «изключено».
Контролът на скоростта на основните шпиндели е най -често необходим, за да се гарантира, че металът се обработва с оптимална скорост на рязане. В този случай е необходимо да се регулира ъгловата скорост, така че периферната скорост, с която се извършва рязането, да има постоянна оптимална стойност.
Програмирането на управлението на захранващи устройства е много по -важна и сложна задача, тъй като осигурява изпълнението на основната функция на машината — формирането на формата на продукта.
Стандартна координатна система на металорежещи машини с ЦПУ
Функционална схема на управление с CNC машина
Схематично изпълнение на CNC алгоритми от NC клас (SNC)
Системната архитектура на PCNC-1 на Алън Брадли с CNC
Предимствата на машините с ЦПУ
Основното и очевидно предимство на CNC машина, в сравнение с конвенционалната машина, е най -високото ниво на автоматизация на производството, което свежда до минимум намесата на човека в процеса на производство на детайли.
По дефиниция CNC машината е способна да работи автономно и почти непрекъснато, без да се уморява денонощно и качеството на продуктите няма да падне от това.Ако работата беше извършена от човек, той щеше да е уморен, щеше да се наложи смяна на стругаря, вездесъщия човешки фактор, грешки и пр. Това не е тук. Операторът само подготвя машината за работа, поставя и премахва части, настройва инструмента. Един човек може да управлява няколко машини по този начин.
Освен това трябва да се отбележи най -високата гъвкавост на CNC машините. За да произвежда различни части, операторът трябва само да промени работната програма на машината. Освен това програмата винаги е готова за изпълнение неограничен брой пъти, докато програмата не трябва да се редактира всеки път.
Високата точност и повторяемост вече не зависят от обучението на оператора, а от качеството на използваната програма. Това е огромен плюс, в сравнение с конвенционалните металорежещи машини, позволяващ производството на хиляди части, идентични по форма и качество, и без да се намалява това качество.
Някои части не могат да бъдат направени ръчно на конвенционална машина поради сложността или високата цена, а на машина с ЦПУ е само въпрос на избор на подходяща програма. В резултат на това машините с ЦПУ дават възможност на човек бързо и ефективно да получи част от почти всяка сложност и по принцип във всяко количество. Има само едно условие — частта, която ще се произвежда, трябва да бъде предварително проектирана с помощта на компютър.
Вижте също:
Електрически задвижвания за машини с ЦПУ