La commande numérique par ordinateur (CNC) est le contrôle automatisé des outils d'usinage à l'aide d'un logiciel intégré dans un micro-ordinateur relié à la machine-outil. Le G-code est le langage de programmation le plus utilisé en CNC.
Table des matières
Définitions et notions
Composantes
Fonctionnalités:
Applications
Trends
Glossaire
Définitions et notions
NC (Commande Numérique)
La CN est une forme de technologie programmable qui utilise des signaux numériques pour contrôler automatiquement des objets (tels que la position et le mouvement des machines-outils).
Technologie CN
La technologie NC fait référence à la technologie de contrôle automatisé qui utilise des chiffres, des lettres et des symboles pour programmer certains processus de travail.
Système NC
Le système NC fait référence au système intégré organique de modules logiciels et matériels qui réalisent les fonctions de la technologie NC. C'est le porteur de la technologie NC.
Système CNC (système de commande numérique par ordinateur)
Le système CNC (Computer Numerical Control) fait référence au système de commande numérique avec un ordinateur en son cœur.
CNC machine
Une machine CNC fait référence à une machine qui utilise la technologie de commande numérique par ordinateur pour contrôler le processus d'usinage, comme un tour, toupie, meuleuse, etc., ou une machine-outil équipée d'un système CNC.
NC
La commande numérique (NC) permet à un opérateur de communiquer avec des machines-outils par le biais de chiffres et de symboles.
CNC
CNC signifie Computer Numerical Control, qui a apporté d'énormes changements à l'industrie manufacturière. Les nouvelles machines-outils à commande numérique permettent à l'industrie de produire de manière constante des pièces avec des précisions dont on ne pouvait que rêver auparavant. Les pièces peuvent être reproduites à l'identique avec le même degré de précision n'importe quel nombre de fois si le programme a été correctement écrit et que l'ordinateur est correctement programmé. Les commandes de fonctionnement qui contrôlent la machine-outil sont exécutées automatiquement avec une vitesse, une précision, une efficacité et une répétabilité étonnantes.
L'usinage CNC est un processus de fabrication informatisé. La machine est reliée à un ordinateur, qui lui indique où se déplacer et à quelle vitesse. Tout d'abord, l'opérateur doit utiliser un logiciel pour dessiner les formes et créer la trajectoire d'outil que la machine suivra.
L'utilisation toujours croissante dans l'industrie a créé un besoin de personnel formé à la préparation des programmes qui guident les machines-outils pour produire des pièces de la forme et de la précision requises. Les auteurs ont préparé ce guide dans cet esprit, pour démystifier la CNC en utilisant une séquence logique et un langage simple que tout le monde peut comprendre. La préparation d'un programme est expliquée étape par étape, avec des exemples pratiques pour guider l'utilisateur.
Composantes
La technologie CNC se compose de trois éléments principaux, à savoir le bâti de la machine, le système et la technologie périphérique.
Le kit de châssis de la machine comprend le banc, la colonne, le rail de guidage, la table de travail et d'autres pièces de support telles qu'un porte-outil et un magasin d'outils.
Le système de commande numérique est composé d'un équipement d'entrée/sortie, d'un dispositif de commande numérique par ordinateur, d'une commande logique programmable (PLC), d'un dispositif d'asservissement de broche, d'un dispositif d'asservissement d'alimentation et d'un dispositif de mesure. Parmi eux, l'unité de commande de la machine (MCU) est le cœur du système de commande numérique.
La technologie périphérique comprend l'outil (système d'outils), la programmation et la technologie de gestion.
Fonctionnalités:
Haute précision
Les machines CNC sont des produits mécatroniques hautement intégrés, composés de machines de précision et de systèmes de contrôle automatique. Ils ont un positionnement élevé et une précision de positionnement répétée. Le système de transmission et la structure sont extrêmement rigides et stables pour réduire les erreurs. Par conséquent, les machines CNC ont une précision d'usinage plus élevée, en particulier dans la cohérence des pièces fabriquées dans le même lot. En conséquence, la qualité du produit est stable et le taux de réussite est élevé, ce qui représente une amélioration significative par rapport aux machines-outils ordinaires.
Rendement
Machines CNC peut couper de grandes quantités de matériaux de manière cohérente, ce qui économise efficacement le temps de traitement. Ils possèdent également un changement de vitesse automatique, un changement d'outil et plusieurs autres fonctions opérationnelles automatisées, ce qui raccourcit considérablement le temps auxiliaire. Une fois qu'un processus de traitement stable est formé, il n'est pas nécessaire d'effectuer une inspection ou une mesure inter-processus. Par conséquent, la productivité de l'usinage CNC est 3 à 4 fois supérieure à celle des machines-outils ordinaires, voire parfois plus.
Haute adaptabilité
Les machines CNC effectuent un traitement automatique selon le programme de pièces traitées. Lorsque l'objet d'usinage est modifié, il n'est pas nécessaire d'utiliser des équipements de processus spéciaux tels que des maîtres et des modèles, tant que le programme a été modifié. Cela permet de raccourcir le cycle de préparation de la production et de favoriser le remplacement des produits.
Usinabilité élevée
Certaines pièces mécaniques avec des courbes complexes et des surfaces incurvées sont difficiles, voire impossibles à réaliser avec des techniques manuelles conventionnelles, mais les machines CNC peuvent facilement effectuer de telles tâches en utilisant une liaison d'axes multicoordonnées.
Haute valeur économique
Les centres d'usinage CNC sont généralement utilisés pour la production en série à l'aide d'une machine polyvalente. La majorité des pièces peuvent être traitées à l'aide d'un système à une pince, remplaçant ainsi plusieurs machines-outils ordinaires. Cela réduit les erreurs de serrage et économise le transport, la mesure et le serrage entre les processus, tout en réduisant le nombre de machines-outils différentes et la surface de la machine-outil, ce qui apporte tous des avantages économiques.
Applications
Du point de vue de la technologie CNC et des applications d'équipement à l'échelle mondiale, ses principaux domaines d'application sont les suivants :
Industrie manufacturière
L'industrie de la fabrication de machines a été la première à utiliser la technologie CNC et est responsable de la fourniture d'équipements de pointe pour diverses industries nationales. Il est principalement appliqué dans le développement et la fabrication de centres d'usinage verticaux à cinq axes pour les équipements militaires modernes, d'autres centres d'usinage à cinq axes, le fraisage à portique à cinq axes à grande échelle et les machines CNC pour les lignes de fabrication flexibles de moteurs, de boîtes de vitesses et de vilebrequins. dans l'industrie automobile. La technologie CNC est également utilisée dans les centres d'usinage à grande vitesse, les robots de soudage, d'assemblage, de peinture, les machines de soudage au laser de plaques, les machines de découpe au laser, les centres d'usinage à cinq coordonnées à grande vitesse qui usinent les hélices, les moteurs, les générateurs et les pièces d'aubes de turbine dans le industries de l'aviation, de la marine et de la production d'énergie, centres d'usinage complexes de tournage et de fraisage lourds, etc.
Industrie de l'information
Dans l'industrie de l'information, des ordinateurs aux réseaux, en passant par les communications mobiles, la télémétrie, les télécommandes et autres équipements, il est nécessaire d'adopter des équipements de fabrication basés sur la technologie de super précision et la nanotechnologie. Il s'agit notamment de machines de soudage par fil pour la fabrication de puces et de machines de lithographie de tranches, etc. Le contrôle de toutes ces machines se fait via la technologie CNC.
Industrie du matériel médical
Dans l'industrie des fournitures médicales, plusieurs appareils de diagnostic et de traitement médicaux modernes utilisent désormais la technologie NC, tels que les instruments de diagnostic CT, les machines de traitement du corps entier et les robots chirurgicaux à guidage visuel peu invasifs. Il est également employé en orthodontie et en restauration dentaire.
Équipement militaire
Une quantité importante d'équipements militaires modernes utilise la technologie de servocommande de mouvement, y compris la visée automatique de l'artillerie, le suivi radar et le suivi automatique des missiles.
D'autres industries
Dans l'industrie de l'éclairage, les machines d'impression, de textile, d'emballage et de travail du bois utilisent une servocommande multi-axes. L'industrie des matériaux de construction utilise des machines de découpe au jet d'eau CNC pour le traitement de la pierre et des machines de gravure sur verre CNC pour le traitement du verre. Les matelas Simmons sont fabriqués à l'aide de machines à coudre CNC et les machines à broder CNC sont utilisées dans le traitement des vêtements. Dans l'industrie de l'art, un nombre croissant d'artisanat et d'œuvres d'art sont produits à l'aide de CNC 5 axes les machines.
L'application de la technologie NC apporte non seulement des changements révolutionnaires aux industries manufacturières traditionnelles, en faisant d'elles des symboles de l'industrialisation, mais aussi avec son application en constante expansion, elle a eu un impact considérable sur plusieurs industries nationales importantes. Cela affecte à la fois l'économie et les moyens de subsistance des gens (informatique, automobiles, etc.). Il joue un rôle de plus en plus important dans d'autres industries puisque la numérisation des équipements nécessaires à ces industries est devenue une tendance majeure du développement moderne.
Trends
Actuellement, les machines CNC montrent les tendances de développement suivantes :
Haute vitesse et haute précision
Haute vitesse et précision sont les aspirations éternelles des développeurs de machines-outils. Avec les récents progrès rapides de la science et de la technologie, les pièces de rechange des produits électromécaniques sont rapidement nécessaires en grand nombre. La précision et la qualité de surface du traitement des pièces sont également de plus en plus élevées. Pour répondre aux besoins de ce marché complexe et changeant, les machines-outils actuelles évoluent dans le sens de la coupe à grande vitesse, de la coupe à sec, et de la coupe quasi sèche, et la précision d'usinage ne cesse de s'améliorer. En outre, l'utilisation de broches électriques et de moteurs linéaires, de roulements à billes en céramique, d'un refroidissement interne creux à grand plomb de haute précision, d'un refroidissement puissant des écrous à billes, de paires de vis à billes haute vitesse à basse température, de paires de guides linéaires avec cages à billes et autres composants de machines-outils, ont été introduits avec beaucoup de succès Le lancement de la machine-outil a également facilité le développement de machines-outils de précision à grande vitesse.
Les machines CNC utilisent une broche électrique, ce qui élimine le besoin de composants manuels traditionnels tels que les courroies, les poulies et les engrenages, et réduit donc considérablement l'inertie de rotation de l'entraînement principal et améliore la vitesse de réponse dynamique et la précision de travail de la broche. Ainsi, les problèmes traditionnels de courroie et de poulie lorsque la broche tourne à grande vitesse, tels que les problèmes de vibration et de bruit, sont éliminés. Les broches électriques peuvent atteindre des vitesses supérieures à 10000 XNUMX tr/min. Le moteur linéaire a une vitesse d'entraînement élevée, de bonnes caractéristiques d'accélération et de décélération, ainsi qu'une excellente réponse et précision de suivi.
L'utilisation d'un servomoteur à moteur linéaire élimine la liaison de transmission intermédiaire à vis à billes et l'écart de transmission (y compris le jeu), l'inertie de mouvement est faible, la rigidité du système est bonne et il peut être positionné avec précision à grande vitesse, ce qui grandement améliorer la précision des servos. En raison de son jeu nul dans toutes les directions et de son très faible frottement de roulement, la paire de guides de roulement linéaire ne subit qu'une génération de chaleur négligeable. Il possède également une stabilité thermique exceptionnellement bonne qui améliore la précision de positionnement et la répétabilité de l'ensemble du processus. Grâce à l'application du moteur linéaire et de la paire de guides de roulement linéaires, la vitesse de déplacement rapide de la machine peut être augmentée de 10-20 m/min d'origine à 60-80 m/min, ou parfois même jusqu'à 120 m/min.
Grande fiabilité
La fiabilité est un indicateur de qualité clé des machines CNC. La capacité de la machine à maintenir ses hautes performances, sa précision, son efficacité et d'autres avantages dépend de sa fiabilité.
Conceptions de machines CNC avec CAO et conception structurelle modulaire
Avec la vulgarisation et le développement des applications informatiques et de la technologie logicielle, la technologie CAO s'est également largement développée. La CAO remplace le travail de dessin manuel fastidieux et, plus important encore, elle peut effectuer la sélection du schéma de conception et l'analyse, le calcul et la prédiction des caractéristiques statiques et dynamiques. Il peut également optimiser la conception de machines entières à grande échelle et effectuer des simulations dynamiques de chaque pièce de travail. Basé sur la modularité, un modèle géométrique 3D et la couleur réelle du produit sont visibles tout au long de la phase de conception. L'utilisation de la CAO peut également améliorer considérablement l'efficacité du travail et les taux de réussite de la conception ponctuelle, raccourcissant ainsi le cycle de production d'essai, réduisant les coûts de conception et améliorant la compétitivité du marché. De plus, la conception modulaire des composants de la machine-outil réduit le travail répétitif et peut également répondre rapidement au marché et raccourcir les cycles de développement et de conception des produits.
Composition fonctionnelle
Le but de la composition fonctionnelle est d'améliorer encore l'efficacité de la production de la machine-outil et de minimiser le temps auxiliaire hors usinage. Grâce à la combinaison de fonctions, la plage d'utilisation de la machine-outil peut être étendue, l'efficacité peut être améliorée et une machine polyvalente et multifonctionnelle peut être réalisée. Les machines CNC peuvent effectuer des fonctions de tournage, de meulage et de fraisage. L'usine de machines-outils Baoji a développé avec succès le centre composé de tournage et de fraisage CNC CX25Y, qui possède simultanément des axes X et Z, et des axes C et Y. Le fraisage plan et l'usinage de trous et de rainures décalés peuvent être réalisés via les axes C et Y.
La machine est également équipée d'un porte-outil puissant et d'une contre-broche. La sous-broche adopte une structure de broche électrique intégrée, et la synchronisation de la vitesse de la broche principale et des sous-broches peut être directement réalisée via le système de commande numérique. De plus, la pièce de la machine-outil peut effectuer tout le traitement en un seul serrage, ce qui améliore considérablement l'efficacité.
Intelligent, en réseau, flexible et intégré
Les équipements CNC ont une certaine intelligence. Cette intelligence comprend tous les aspects du système de commande numérique. Les paramètres de processus sont générés automatiquement pour rechercher l'intelligence dans l'efficacité et la qualité de l'usinage, comme le contrôle adaptatif du processus d'usinage. Les performances de conduite et les connexions telles que la commande prédictive, le fonctionnement auto-adaptatif des paramètres du moteur, l'identification automatique de la charge, la sélection automatique du modèle et l'autoréglage peuvent également être améliorées. Une programmation simplifiée et une intelligence de fonctionnement, telles qu'une programmation automatique intelligente et une interface homme-machine intelligente, peuvent être réalisées. Le diagnostic intelligent, la surveillance et d'autres aspects facilitent le diagnostic et la maintenance du système.
L'équipement de commande numérique en réseau est actuellement un point chaud dans le développement de machines-outils. La mise en réseau des équipements CNC peut répondre aux besoins des lignes de production, des systèmes de fabrication et des entreprises de fabrication en matière d'intégration d'informations, et constitue également la base du développement de nouveaux modèles de fabrication, tels que la fabrication agile, les entreprises virtuelles et la fabrication mondiale.
Les machines CNC actuelles avec des systèmes d'automatisation flexibles en cours de développement comprennent : le point (autonomes, centre d'usinage et machines d'usinage composites), la ligne (FMC, FMS, FTL, FML) la surface (îlot de fabrication indépendant dans l'atelier, FA) et le corps ( CIMS, système de fabrication intégré en réseau distribué).
L'autre objectif principal est l'application et l'économie. La technologie d'automatisation flexible est le principal moyen pour l'industrie manufacturière de s'adapter aux demandes dynamiques du marché et de mettre à jour rapidement ses produits. Son objectif est d'améliorer la fiabilité et l'aspect pratique du système, avec une mise en réseau et une intégration faciles comme objectif principal, en plus de renforcer le développement et l'amélioration de la technologie de l'unité. Les machines autonomes à commande numérique se développent dans le sens d'une haute précision, d'une grande vitesse et d'une grande flexibilité. Les machines CNC et leurs systèmes de fabrication flexibles constitutifs peuvent être facilement connectés avec CAD, CAM, CAPP et MTS, pour réaliser l'intégration des informations. Le système de réseau lui-même est développé en termes d'ouverture, d'intégration et d'intelligence.
Glossaire
CNC: Commande numérique par ordinateur.
G-Code: Le langage de programmation de commande numérique par ordinateur (NC) le plus largement utilisé qui spécifie les points d'axe vers lesquels la machine se déplacera.
CAD: Conception assistée par ordinateur.
CAM: Fabrication assistée par ordinateur.
Grille: Le mouvement minimum, ou avance, de la broche. La broche passe automatiquement à la position de grille suivante lorsque le bouton est basculé en mode continu ou pas à pas.
PLT (HPGL) : Langage standard pour l'impression de dessins au trait vectoriels, pris en charge par les fichiers CAO.
Parcours d'outil: Parcours codé et défini par l'utilisateur suivi par la fraise pour usiner une pièce. Un parcours d'outil de « poche » coupe la surface de la pièce ; un parcours d'outil de « profil » ou de « contour » traverse la pièce pour séparer différentes pièces de forme.
Démissionner: La distance dans la direction Z à laquelle l'outil de coupe est plongé dans le matériau.
Enjamber: La distance maximale dans la direction X ou Y sur laquelle un outil de coupe s'engagera avec un matériau non coupé.
moteur pas à pas: Un moteur à courant continu qui se déplace par étapes discrètes en recevant des signaux ou des « impulsions » dans une séquence particulière, ce qui entraîne un positionnement et un contrôle de vitesse très précis.
Vitesse de broche: La vitesse de rotation de l'outil de coupe (RPM).
Coupe conventionnelle: La fraise tourne dans le sens contraire de l'avance, ce qui entraîne un broutage minimal, mais peut entraîner des déchirures dans certains bois.
Méthode soustractive: Le foret enlève des morceaux solides de matière première pour créer des formes (à l'opposé de la méthode additive).
Vitesse d'avance: La vitesse à laquelle l'outil de coupe se déplace à travers la pièce.
Position d'origine (zéro machine): Le point d'origine par défaut sur une CNC, défini au démarrage de la machine et déterminé par des fins de course physiques. Il n'identifie pas l'origine réelle du travail lors du traitement d'une pièce.
Coupe d'escalade: Avance du matériau dans le même sens que la rotation de coupe. La coupe en montée empêche les déchirures mais peut entraîner des marques de broutage avec un foret à cannelures droites. Un foret à cannelures en spirale réduira le broutage.
Origine du travail (travail zéro): Le point zéro désigné par l'utilisateur pour la pièce, à partir duquel la tête effectuera toute sa coupe. Les axes X, Y et Z sont mis à zéro.
LCD: Affichage à cristaux liquides (utilisé sur le contrôleur).
U disque: Disque dur externe de stockage de données sous la forme d'une clé USB insérée dans une interface USB.
Source à partir de stylecnc.
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