Een korte handleiding voor de basisprincipes van CNC-machines

Wat is een CNC-machine?

Een CNC-machine is een werktuigmachine met numerieke besturing met de toegevoegde functie van een boordcomputer. De computer wordt de machinebesturingseenheid (MCU) genoemd. De numerieke gegevens die nodig zijn om een ​​onderdeel te produceren, worden in de vorm van een programma aan de machine verstrekt. Het programma wordt vertaald in de juiste elektrische signalen voor invoer naar de motoren die de machine aandrijven.

Het machineframebed is de mechanische structuur van de CNC-machine en het is ook samengesteld uit het hoofdaandrijfsysteem, het invoeraandrijfsysteem, het bed, de werkbank en hulpbewegingsapparatuur, hydraulische en pneumatische systemen, smeersystemen, koelinrichtingen, spaanafvoer, beveiligingssystemen en andere onderdelen. Maar om te voldoen aan de vereisten van numerieke besturing en om de prestaties van de werktuigmachine volledig te benutten, heeft deze grote veranderingen ondergaan in de algehele lay-out, het uiterlijk, de structuur van het transmissiesysteem, het gereedschapssysteem en de operationele prestaties. De mechanische onderdelen van CNC-machines omvatten bed, doos, kolom, geleiderail, werktafel, spindel, invoermechanisme, gereedschapswisselmechanisme.

Hoe werkt een CNC-machine?

CNC-machines gebruiken computers om de technologie van digitale programmabesturing te realiseren. Deze technologie maakt gebruik van een computer om de sequentiële logische besturingsfunctie van het bewegingsspoor van het apparaat en de werking van de randapparatuur uit te voeren volgens het vooraf opgeslagen besturingsprogramma. Aangezien een computer wordt gebruikt om het oorspronkelijke numerieke besturingsapparaat te vervangen dat bestaat uit hardware-logische circuits, kunnen de opslag, verwerking, berekening, logische beoordeling en andere besturingsfuncties van de invoerbewerkingsinstructies worden gerealiseerd door computersoftware en kunnen de micro-instructies worden gegenereerd door de verwerking kan worden verzonden. Rijd de motor of hydraulische actuators naar het servo-aandrijfapparaat om de CNC-machine te laten draaien.

Om een ​​CNC-machine te laten draaien, kunt u de volgende stappen doorlopen:

Stap 1. Gebruik volgens het tekening- en procesplan van het bewerkte onderdeel de gespecificeerde code en het programmaformaat om het bewegingspad van het gereedschap, het verwerkingsproces, de procesparameters en de snijhoeveelheid in het instructieformulier te programmeren dat kan worden herkend door het CNC-systeem, dat wil zeggen, om het verwerkingsprogramma te schrijven.

Stap 2. Voer het geprogrammeerde verwerkingsprogramma in op het CNC-apparaat.

Stap 3. Het CNC-apparaat decodeert en verwerkt het invoerprogramma (code) en stuurt overeenkomstige besturingssignalen naar het servo-aandrijfapparaat en het hulpfunctiebesturingsapparaat van elke coördinaatas om de beweging van elk onderdeel van de werktuigmachine te regelen.

Stap 4. Tijdens het bewegingsproces moet het CNC-systeem op elk moment de positie van de coördinaatas van de CNC-machine, de toestand van de rijschakelaar, enz. detecteren en deze vergelijken met de vereisten van het programma om de volgende actie te bepalen totdat een gekwalificeerd onderdeel is verwerkt.

Stap 5. De operator kan de verwerkingsomstandigheden en werkstatus van de CNC-machine op elk moment observeren en controleren. Indien nodig is het nodig om de bewerking en het bewerkingsprogramma van de CNC-machine aan te passen om een ​​veilige en betrouwbare werking van de werktuigmachine te garanderen.

Cartesiaans coördinatenstelsel

Bijna alles dat op een conventionele werktuigmachine kan worden geproduceerd, kan worden geproduceerd op een computergestuurde werktuigmachine met numerieke besturing, met zijn vele voordelen. De bewegingen van de bewerkingsmachines die worden gebruikt bij het produceren van een product, zijn van twee basistypen:punt-naar-punt (rechtlijnige bewegingen) en continu pad (contourbewegingen).

Het cartesiaanse of rechthoekige coördinatensysteem is bedacht door de Franse wiskundige en filosoof Rene' Descartes. Met dit systeem kan elk specifiek punt in wiskundige termen worden beschreven vanaf elk ander punt langs drie loodrechte assen. Dit concept past perfect bij werktuigmachines, aangezien hun constructie over het algemeen gebaseerd is op drie bewegingsassen (X, Y, Z) plus een rotatieas. Op een gewone verticale freesmachine is de X-as de horizontale beweging (rechts of links) van de tafel, de Y-as is de tafeldwarsbeweging (naar of weg van de kolom), en de Z-as is de verticale beweging van de knie of de spindel. CNC-systemen zijn sterk afhankelijk van het gebruik van rechthoekige coördinaten omdat de programmeur elk punt op een taak precies kan lokaliseren. Wanneer punten zich op een werkstuk bevinden, worden twee rechte snijdende lijnen, een verticale en een horizontale, gebruikt. Deze lijnen moeten haaks op elkaar staan, en het punt waar ze elkaar kruisen wordt de oorsprong of nulpunt genoemd (Fig. 1)

Fig. 1 Snijdende lijnen vormen rechte hoeken en bepalen het nulpunt.

Fig. 2 De driedimensionale coördinatenvlakken (as) die in CNC worden gebruikt.

De driedimensionale coördinaatvlakken worden getoond in Fig. 2. De X- en Y-vlakken (as) zijn horizontaal en vertegenwoordigen horizontale machinetafelbewegingen. Het Z-vlak of de Z-as vertegenwoordigt de verticale gereedschapsbeweging. De plus (+) en min (-) tekens geven de richting aan vanaf het nulpunt (oorsprong) langs de bewegingsas. De vier kwadranten die worden gevormd wanneer de XY-as elkaar kruist, zijn tegen de klok in genummerd (Fig. 3). Alle posities in kwadrant 1 zouden positief (X+) en positief (Y+) zijn. In het tweede kwadrant zouden alle posities negatief X (X-) en positief (Y+) zijn. In het derde kwadrant zouden alle locaties negatief X (X-) en negatief (Y-) zijn. In het vierde kwadrant zouden alle locaties positief X (X+) en negatief Y (Y-) zijn.

Fig. 3 De kwadranten die worden gevormd wanneer de X- en Y-as elkaar kruisen, worden gebruikt om punten nauwkeurig te lokaliseren vanaf het X/Y-nulpunt of oorsprongspunt.

In Fig. 3 zou punt A 2 eenheden rechts van de Y-as en 2 eenheden boven de X-as zijn. Neem aan dat elke eenheid gelijk is aan 1.000. De locatie van punt A zou X + 2.000 en Y + 2.000 zijn. Voor punt B zou de locatie X + 1.000 en Y - 2.000 zijn. Bij CNC-programmering is het niet nodig om plus (+) waarden aan te geven, aangezien deze worden verondersteld. Wel moeten de min (-) waarden worden aangegeven. De locaties van zowel A als B zouden bijvoorbeeld als volgt worden aangegeven:

Een X2.000 Y2.000

B X1.000 Y-2.000

Op de machine is een computersysteem aangesloten dat bestaat uit sensoren en elektrische aandrijvingen. Het programma bestuurt de bewegingen van de machine-as.

Wat zijn de meest voorkomende soorten CNC-machines?

Vroege werktuigmachines waren zo ontworpen dat de machinist voor de machine stond terwijl hij de bedieningselementen bedient. Dit ontwerp is niet langer nodig, omdat bij CNC de operator niet langer de bewegingen van de werktuigmachine bestuurt. Op conventionele werktuigmachines werd slechts ongeveer 20 procent van de tijd besteed aan het verwijderen van materiaal. Met de toevoeging van elektronische bedieningselementen is de werkelijke tijd besteed aan het verwijderen van metaal toegenomen tot 80 procent en zelfs meer. Het heeft ook de hoeveelheid tijd verminderd die nodig is om het snijgereedschap in elke bewerkingspositie te brengen.

Er zijn 10 meest voorkomende soorten CNC-machines die in verschillende industrieën voorkomen.

1. CNC-freesmachines (CNC-frezen)

2. CNC-routermachines (CNC-routers)

3. CNC-lasermachines (lasersnijders, lasergraveerders, laserlassers)

4. CNC-draaibankmachines (CNC-draaibanken)

5. CNC-boormachines (CNC-boren)

6. CNC-boormachines

7. CNC-slijpmachines (CNC-slijpmachines)

8. Elektrische ontladingsmachines (EDM)

9. CNC-plasmasnijmachines (CNC-plasmasnijders)

10. 3D-printers