Il controllo numerico computerizzato (CNC) è il controllo automatizzato degli strumenti di lavorazione mediante un software incorporato in un microcomputer collegato alla macchina utensile. G-code è il linguaggio di programmazione più utilizzato in CNC.
Sommario
Definizioni e concetti
Componenti
Caratteristiche
Applicazioni
tendenze
Glossario
Definizioni e concetti
NC (controllo numerico)
L'NC è una forma di tecnologia programmabile che utilizza segnali digitali per controllare automaticamente gli oggetti (come la posizione e il movimento delle macchine utensili).
Tecnologia NC
La tecnologia NC si riferisce alla tecnologia di controllo automatizzata che utilizza numeri, lettere e simboli per programmare determinati processi di lavoro.
Sistema NC
Il sistema NC si riferisce al sistema organico integrato di moduli software e hardware che realizzano le funzioni della tecnologia NC. È il vettore della tecnologia NC.
Sistema CNC (sistema di controllo numerico computerizzato)
Il sistema CNC (Computer Numerical Control) si riferisce al sistema di controllo numerico con un computer al centro.
CNC
Una macchina CNC si riferisce a una macchina che utilizza la tecnologia di controllo numerico computerizzato per controllare il processo di lavorazione, come un tornio, router, smerigliatrice, ecc., o una macchina utensile dotata di un sistema CNC.
NC
Il controllo numerico (NC) consente all'operatore di comunicare con le macchine utensili tramite numeri e simboli.
CNC
CNC è l'acronimo di Computer Numerical Control, che ha apportato enormi cambiamenti all'industria manifatturiera. Le nuove macchine utensili con CNC consentono all'industria di produrre costantemente parti con precisioni che prima potevano solo essere sognate. Le parti possono essere riprodotte in modo identico con lo stesso grado di accuratezza un numero qualsiasi di volte se il programma è stato scritto correttamente e il computer è programmato correttamente. I comandi operativi che controllano la macchina utensile vengono eseguiti automaticamente con sorprendente velocità, precisione, efficienza e ripetibilità.
La lavorazione CNC è un processo di produzione computerizzato. La macchina è collegata a un computer, che le dice dove muoversi ea quale velocità. In primo luogo, l'operatore deve utilizzare un programma software per disegnare le forme e creare il percorso utensile che la macchina seguirà.
L'uso sempre crescente nell'industria ha creato la necessità di personale addestrato nella preparazione dei programmi che guidano le macchine utensili a produrre parti della forma e della precisione richieste. Gli autori hanno preparato questa guida con questo in mente, per eliminare il mistero dal CNC utilizzando una sequenza logica e un linguaggio semplice che tutti possono capire. Come preparare un programma è spiegato passo dopo passo, con esempi pratici per guidare l'utente.
Componenti
La tecnologia CNC è composta da tre elementi principali, vale a dire il telaio del basamento della macchina, il sistema e la tecnologia periferica.
Il kit telaio della macchina comprende il letto, la colonna, il binario di guida, il tavolo di lavoro e altre parti di supporto come un portautensili e un magazzino utensili.
Il sistema di controllo numerico è composto da apparecchiature di input/output, un dispositivo di controllo numerico computerizzato, un controllo logico programmabile (PLC), un dispositivo di servoazionamento del mandrino, un dispositivo di servoazionamento dell'alimentazione e un dispositivo di misurazione. Tra questi, l'unità di controllo della macchina (MCU) è il cuore del sistema di controllo numerico.
La tecnologia periferica include strumenti (sistema di strumenti), programmazione e tecnologia di gestione.
Caratteristiche
Alta precisione
Le macchine a controllo numerico sono prodotti meccatronici altamente integrati, composti da macchinari di precisione e sistemi di controllo automatici. Hanno un'elevata precisione di posizionamento e ripetizione del posizionamento. Il sistema di trasmissione e la struttura sono estremamente rigidi e stabili per ridurre gli errori. Di conseguenza, le macchine CNC hanno una maggiore precisione di lavorazione, soprattutto nella consistenza delle parti prodotte nello stesso lotto. Di conseguenza, la qualità del prodotto è stabile e il tasso di passaggio è elevato, il che rappresenta un miglioramento significativo rispetto alle normali macchine utensili.
Alta efficienza
Macchine a controllo numerico può tagliare grandi quantità di materiali in modo coerente, risparmiando efficacemente i tempi di elaborazione. Possiedono anche cambio automatico della velocità, cambio utensile e molte altre funzioni operative automatizzate, che riducono notevolmente il tempo ausiliario. Una volta formato un processo di elaborazione stabile, non è necessario eseguire ispezioni o misurazioni tra processi. Pertanto, la produttività della lavorazione CNC è 3-4 volte quella delle normali macchine utensili, o talvolta anche di più.
Alta adattabilità
Le macchine CNC eseguono l'elaborazione automatica in base al programma delle parti elaborate. Quando l'oggetto di lavorazione viene modificato, non è necessario utilizzare apparecchiature di processo speciali come master e modelli, purché il programma sia stato modificato. Questo aiuta ad abbreviare il ciclo di preparazione della produzione e promuovere la sostituzione del prodotto.
Alta lavorabilità
Alcune parti meccaniche con curve complesse e superfici curve sono difficili o addirittura impossibili da completare con le tecniche manuali convenzionali, ma le macchine CNC possono completare facilmente tali attività utilizzando il collegamento di assi multi-coordinate.
Alto valore economico
I centri di lavoro CNC sono generalmente utilizzati per la produzione in serie utilizzando una macchina multiuso. La maggior parte dei pezzi può essere lavorata utilizzando un sistema a un morsetto, sostituendo quindi diverse macchine utensili ordinarie. Ciò riduce gli errori di bloccaggio e consente di risparmiare trasporto, misurazione e bloccaggio tra i processi, riducendo anche il numero di diverse macchine utensili e l'area della macchina utensile, il che comporta vantaggi economici.
Applicazioni
Dal punto di vista della tecnologia CNC e delle applicazioni delle apparecchiature a livello globale, le sue principali aree di applicazione sono le seguenti:
Industria manifatturiera
L'industria della produzione di macchine è stata la prima ad utilizzare la tecnologia CNC ed è responsabile della fornitura di attrezzature avanzate per vari settori nazionali. Viene applicato principalmente nello sviluppo e nella produzione di centri di lavoro verticali a cinque assi per moderne attrezzature militari, altri centri di lavoro a cinque assi, fresatura a portale a cinque assi su larga scala e macchine CNC per linee di produzione flessibili di motori, cambi e alberi a gomiti nell'industria automobilistica. La tecnologia CNC è impiegata anche in centri di lavoro ad alta velocità, robot di saldatura, assemblaggio, verniciatura, saldatrici laser per piastre, macchine per il taglio laser, centri di lavoro a cinque coordinate ad alta velocità che lavorano eliche, motori, generatori e parti di pale di turbine nel industrie aeronautiche, marine e della produzione di energia, centri di lavoro complessi di tornitura e fresatura per impieghi gravosi, ecc.
Industria dell'informazione
Nel settore dell'informazione, dai computer alle reti, alle comunicazioni mobili, alla telemetria, ai telecomandi e ad altre apparecchiature, è necessario adottare apparecchiature di produzione basate sulla tecnologia di super precisione e sulla nanotecnologia. Questi includono macchine per la saldatura di fili per la produzione di chip e macchine per litografia di wafer, ecc. Il controllo di tutte queste macchine viene effettuato tramite la tecnologia CNC.
Industria delle apparecchiature mediche
Nel settore delle forniture mediche, diversi moderni apparecchi per la diagnosi e il trattamento medico ora utilizzano la tecnologia NC, come strumenti diagnostici TC, macchine per il trattamento di tutto il corpo e robot chirurgici a guida visiva minimamente invasivi. Viene anche impiegato in ortodonzia e restauro dentale.
Equipaggiamento militare
Una quantità significativa di moderne apparecchiature militari utilizza la tecnologia di controllo del movimento servo, incluso il puntamento automatico dell'artiglieria, il tracciamento radar e il tracciamento automatico dei missili.
Altre industrie
Nell'industria dell'illuminazione, le macchine per la stampa, il tessile, l'imballaggio e la lavorazione del legno utilizzano il servocomando multiasse. L'industria dei materiali da costruzione utilizza macchine da taglio a getto d'acqua CNC per la lavorazione della pietra e macchine per incisione del vetro CNC per la lavorazione del vetro. I materassi Simmons sono prodotti utilizzando macchine da cucire CNC e macchine da ricamo CNC sono utilizzate nella lavorazione dell'abbigliamento. Nell'industria dell'arte, un numero crescente di artigianato e opere d'arte viene prodotto utilizzando prestazioni elevate CNC a 5 assi e molti altri.
L'applicazione della tecnologia NC non solo apporta cambiamenti rivoluzionari alle industrie manifatturiere tradizionali, rendendole simboli dell'industrializzazione, ma anche con la sua applicazione in continua espansione, ha avuto un grande impatto su diverse importanti industrie nazionali. Ciò influisce sia sull'economia che sui mezzi di sussistenza delle persone (IT, automobili, ecc.). Svolge un ruolo sempre più importante in altri settori poiché la digitalizzazione delle apparecchiature richieste da questi settori è diventata una delle principali tendenze di sviluppo moderno.
tendenze
Attualmente, le macchine a controllo numerico mostrano le seguenti tendenze di sviluppo:
Alta velocità e alta precisione
Alta velocità e precisione sono le aspirazioni eterne degli sviluppatori di macchine utensili. Con i recenti rapidi progressi della scienza e della tecnologia, le parti di ricambio dei prodotti elettromeccanici sono necessarie rapidamente in gran numero. Anche la precisione e la qualità superficiale della lavorazione dei pezzi stanno diventando sempre più elevate. Per soddisfare le esigenze di questo mercato complesso e mutevole, le macchine utensili attuali stanno progredendo nella direzione del taglio ad alta velocità, del taglio a secco e del taglio quasi a secco e la precisione di lavorazione è in costante miglioramento. Inoltre, l'uso di mandrini elettrici e motori lineari, cuscinetti a sfere in ceramica, raffreddamento interno cavo ad alta precisione a conduttore largo, forte raffreddamento della chiocciola, coppie di viti a ricircolo di sfere ad alta velocità a bassa temperatura, coppie di guide lineari con gabbie a sfere e altro componenti di macchine utensili, sono stati introdotti con grande successo Il lancio della macchina utensile ha anche facilitato lo sviluppo di macchine utensili di precisione ad alta velocità.
Le macchine a controllo numerico utilizzano un elettromandrino, che elimina la necessità dei tradizionali componenti manuali come cinghie, pulegge e ingranaggi, e quindi riduce notevolmente l'inerzia rotazionale dell'azionamento principale e migliora la velocità di risposta dinamica e la precisione di lavoro del mandrino. Pertanto, i tradizionali problemi di cinghia e puleggia quando il mandrino gira ad alta velocità, come problemi di vibrazioni e rumore, vengono eliminati. I mandrini elettrici possono raggiungere velocità superiori a 10000 giri/min. Il motore lineare ha un'elevata velocità di azionamento, buone caratteristiche di accelerazione e decelerazione e un'eccellente risposta e precisione di inseguimento.
L'uso di servoazionamenti a motore lineare elimina il collegamento di trasmissione intermedio della vite a ricircolo di sfere e il gioco di trasmissione (compreso il gioco), l'inerzia del movimento è piccola, la rigidità del sistema è buona e può essere posizionato con precisione ad alta velocità, il tutto notevolmente migliorare la precisione del servo. A causa del suo gioco zero in tutte le direzioni e dell'attrito volvente molto basso, la coppia di guide lineari a rotolamento subisce solo una generazione di calore trascurabile. Possiede anche una stabilità termica eccezionalmente buona che migliora la precisione di posizionamento e la ripetibilità dell'intero processo. Attraverso l'applicazione del motore lineare e della coppia di guide di rotolamento lineari, la velocità di spostamento rapido della macchina può essere aumentata dall'originale 10-20 m/min a 60-80 m/min, o talvolta anche fino a 120 m/min.
Alta affidabilità
L'affidabilità è un indicatore chiave della qualità delle macchine CNC. Se la macchina è in grado di mantenere elevate prestazioni, precisione, efficienza e altri vantaggi, dipende dalla sua affidabilità.
Progetta macchine a controllo numerico con CAD e progettazione strutturale modulare
Con la divulgazione e lo sviluppo di applicazioni per computer e tecnologia software, anche la tecnologia CAD è diventata ampiamente sviluppata. Il CAD sostituisce il noioso lavoro di disegno manuale e, soprattutto, può eseguire la selezione dello schema di progettazione e l'analisi, il calcolo e la previsione delle caratteristiche statiche e dinamiche. Può anche ottimizzare la progettazione di intere macchine di grandi dimensioni e condurre simulazioni dinamiche di ogni parte in lavorazione. Basato sulla modularità, un modello geometrico 3D e il colore reale del prodotto possono essere visti durante la fase di progettazione. L'uso del CAD può anche migliorare notevolmente l'efficienza del lavoro e le percentuali di successo della progettazione una tantum, riducendo così il ciclo di produzione di prova, riducendo i costi di progettazione e migliorando la competitività del mercato. Inoltre, il design modulare dei componenti delle macchine utensili riduce il lavoro ripetitivo e può anche rispondere rapidamente al mercato e abbreviare i cicli di sviluppo e progettazione del prodotto.
Composto funzionale
Lo scopo del compounding funzionale è di migliorare ulteriormente l'efficienza di produzione della macchina utensile e ridurre al minimo il tempo ausiliario non lavorato. Attraverso la combinazione di funzioni, è possibile ampliare il campo di utilizzo della macchina utensile, migliorare l'efficienza e realizzare una macchina multiuso e multifunzione. Le macchine CNC possono eseguire funzioni di tornitura, rettifica e fresatura. La fabbrica di macchine utensili Baoji ha sviluppato con successo il centro di tornitura e fresatura CNC CX25Y, che ha contemporaneamente assi X e Z e assi C e Y. La fresatura piana e la lavorazione di fori e scanalature sfalsate possono essere ottenute tramite gli assi C e Y.
La macchina è inoltre dotata di un potente supporto utensile e di un contromandrino. Il contromandrino adotta una struttura di elettromandrino incorporata e la sincronizzazione della velocità del mandrino principale e secondario può essere realizzata direttamente tramite il sistema di controllo numerico. Inoltre, il pezzo della macchina utensile può completare tutta la lavorazione in un unico bloccaggio, migliorando notevolmente l'efficienza.
Intelligente, connesso in rete, flessibile e integrato
L'attrezzatura CNC ha una certa intelligenza. Questa intelligenza include tutti gli aspetti del sistema di controllo numerico. I parametri di processo vengono generati automaticamente per perseguire l'intelligenza nell'efficienza e nella qualità della lavorazione, come il controllo adattivo del processo di lavorazione. È inoltre possibile migliorare le prestazioni di guida e le connessioni come il controllo feedforward, il funzionamento autoadattativo dei parametri del motore, l'identificazione automatica del carico, la selezione automatica del modello e l'autotuning. È possibile ottenere una programmazione semplificata e intelligenza operativa, come la programmazione automatica intelligente e l'interfaccia uomo-macchina intelligente. La diagnosi intelligente, il monitoraggio e altri aspetti facilitano la diagnosi e la manutenzione del sistema.
Le apparecchiature di controllo numerico in rete sono attualmente un punto caldo nello sviluppo di macchine utensili. Il collegamento in rete delle apparecchiature CNC può soddisfare le esigenze di linee di produzione, sistemi di produzione e imprese manifatturiere per l'integrazione delle informazioni ed è anche la base per lo sviluppo di nuovi modelli di produzione, come la produzione agile, le imprese virtuali e la produzione globale.
Le attuali macchine CNC con sistemi di automazione flessibili in fase di sviluppo includono: punti (autonome, centri di lavoro e macchine per la lavorazione di compositi), superficie di linea (FMC, FMS, FTL, FML) (isola di produzione indipendente in officina, FA) e corpo ( CIMS, sistema di produzione integrato a rete distribuita).
L'altro obiettivo principale è l'applicazione e l'economia. La tecnologia di automazione flessibile è il mezzo principale per l'industria manifatturiera per adattarsi alle richieste dinamiche del mercato e aggiornare rapidamente i propri prodotti. Il suo obiettivo è migliorare l'affidabilità e la praticità del sistema, con un facile collegamento in rete e integrazione come obiettivo principale, oltre a rafforzare lo sviluppo e il miglioramento della tecnologia dell'unità. Le macchine stand-alone CNC si stanno sviluppando nella direzione di alta precisione, alta velocità e alta flessibilità. Le macchine CNC ei loro sistemi di produzione flessibili costitutivi possono essere facilmente collegati a CAD, CAM, CAPP e MTS, per ottenere l'integrazione delle informazioni. Il sistema di rete stesso viene sviluppato in termini di apertura, integrazione e intelligenza.
Glossario
CNC: Controllo numerico del computer.
G-Code: Il linguaggio di programmazione a controllo numerico (NC) più utilizzato che specifica i punti degli assi verso i quali si sposterà la macchina.
CAD: Progettazione assistita da computer.
CAM: Produzione assistita da computer.
Griglia: Il movimento minimo, o avanzamento, del mandrino. Il mandrino si sposta automaticamente alla posizione successiva della griglia quando il pulsante viene commutato in modalità continua o graduale.
TLT (HPGL): Linguaggio standard per la stampa di disegni al tratto basati su vettori, supportato da file CAD.
Percorso utensile: Percorso codificato definito dall'utente che la taglierina segue per lavorare un pezzo. Un percorso utensile "a tasca" taglia la superficie del pezzo; un percorso utensile "profilo" o "contorno" taglia il pezzo in lavorazione per separare pezzi di forma diversa.
Scendi: La distanza nella direzione Z a cui l'utensile da taglio è immerso nel materiale.
Scavalcare: la distanza massima nella direzione X o Y alla quale un utensile da taglio impegnerà il materiale non tagliato.
motore passo-passo: Un motore a corrente continua che si muove a passi discreti ricevendo segnali o "impulsi" in una sequenza particolare, ottenendo così un posizionamento e un controllo della velocità molto precisi.
Velocità del mandrino: La velocità di rotazione dell'utensile da taglio (RPM).
Taglio convenzionale: La taglierina ruota contro la direzione dell'avanzamento, provocando vibrazioni minime, ma può causare strappi in alcuni legni.
Metodo sottrattivo: La punta rimuove pezzi solidi di materia prima per creare forme (l'opposto del metodo additivo).
avanzamento: La velocità con cui l'utensile da taglio si muove attraverso il pezzo.
Posizione iniziale (zero macchina): Il punto di origine predefinito su un CNC, impostato all'avvio della macchina e determinato da finecorsa fisici. Non identifica l'effettiva origine del lavoro durante la lavorazione di un pezzo.
Taglio rampicante: Alimentazione del materiale nella stessa direzione di rotazione del taglio. Il taglio in salita previene lo strappo ma può portare a segni di vibrazioni con una punta scanalata diritta. Una punta scanalata a spirale ridurrà le vibrazioni.
Origine del lavoro (lavoro zero): Il punto zero designato dall'utente per il pezzo, dal quale la testa eseguirà tutto il taglio. Gli assi X, Y e Z sono impostati su zero.
LCD: Display a cristalli liquidi (usato sul controller).
U disco: Disco rigido di archiviazione dati esterno sotto forma di USB inserito in un'interfaccia USB.
Fonte da stilecnc.
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