Kas ir CNC mašīnas?

CNC mašīnu vēsture
Džons T. Pārsons (1913-2007) no Parsons Corporation Traverssitijā, MI tiek uzskatīts par ciparu vadības pionieri, kas ir mūsdienu CNC iekārtas priekštecis.Savu darbu dēļ Džons Pārsons ir saukts par 2. industriālās revolūcijas tēvu.Viņam vajadzēja ražot sarežģītas helikopteru lāpstiņas, un viņš ātri saprata, ka ražošanas nākotne ir mašīnu savienošana ar datoriem.Mūsdienās ar CNC ražotās detaļas var atrast gandrīz katrā nozarē.Pateicoties CNC mašīnām, mums ir lētākas preces, spēcīgāka valsts aizsardzība un augstāks dzīves līmenis, nekā tas ir iespējams neindustrializētā pasaulē.Šajā rakstā mēs izpētīsim CNC mašīnu izcelsmi, dažādus CNC mašīnu veidus, CNC mašīnu programmas un CNC mašīnu veikalu izplatīto praksi.

Mašīnas satiekas ar datoru
1946. gadā vārds “dators” apzīmēja ar perfokarti darbināmu aprēķinu mašīnu.Lai gan Parsons Corporation iepriekš bija izgatavojusi tikai vienu dzenskrūvi, Džons Pārsons pārliecināja Sikorsky Helicopter, ka viņi spēj izgatavot īpaši precīzas veidnes propellera montāžai un ražošanai.Viņš beidzot izgudroja perfokaršu datormetodi, lai aprēķinātu punktus uz helikoptera rotora lāpstiņas.Tad viņš lika operatoriem pagriezt riteņus uz šiem punktiem Sinsinati frēzmašīnā.Viņš sarīkoja konkursu par šī jaunā procesa nosaukumu un iedeva 50 USD personai, kas radīja “Ciparu vadību” jeb NC.

1958. gadā viņš iesniedza patentu, lai savienotu datoru ar iekārtu.Viņa patenta pieteikums tika iesniegts trīs mēnešus pirms MIT, kas strādāja pie koncepcijas, ko viņš bija sācis.MIT izmantoja viņa koncepcijas, lai padarītu oriģinālo aprīkojumu un Pārsonsa kunga licenciātu (Bendix) apakšlicencēm IBM, Fujitusu un GE, cita starpā.NC koncepcija bija lēna.Pēc Pārsonsa kunga domām, cilvēki, kas pārdeva ideju, bija datori, nevis ražotāji.Tomēr līdz 1970. gadu sākumam ASV armija pati popularizēja NC datoru izmantošanu, būvējot un iznomājot tos daudziem ražotājiem.CNC kontrolleris attīstījās paralēli datoram, palielinot produktivitāti un automatizāciju ražošanas procesos, īpaši apstrādē.

Kas ir CNC apstrāde?
CNC mašīnas ražo detaļas visā pasaulē gandrīz katrai nozarei.Viņi veido lietas no plastmasas, metāla, alumīnija, koka un daudziem citiem cietiem materiāliem.Vārds “CNC” apzīmē Computer Numerical Control, bet mūsdienās visi to sauc par CNC.Tātad, kā jūs definējat CNC mašīnu?Visām automatizētajām kustību vadības iekārtām ir trīs galvenās sastāvdaļas – komandu funkcija, piedziņas/kustības sistēma un atgriezeniskās saites sistēma.CNC apstrāde ir process, kurā tiek izmantots datorizēts darbgalds, lai izgatavotu daļu no cieta materiāla citā formā.

CNC ir atkarīgs no digitālajām instrukcijām, kas parasti tiek veiktas datorizētās ražošanas (CAM) vai datorizētās projektēšanas (CAD) programmās, piemēram, SolidWorks vai MasterCAM.Programmatūra raksta G kodu, ko CNC iekārtas kontrolleris var nolasīt.Datorprogramma uz kontroliera interpretē dizainu un pārvieto griezējinstrumentus un/vai sagatavi pa vairākām asīm, lai no sagataves izgrieztu vēlamo formu.Automatizētais griešanas process ir daudz ātrāks un precīzāks nekā manuāla instrumentu un sagatavju pārvietošana, kas tiek veikta ar svirām un zobratiem vecākām iekārtām.Mūsdienu CNC mašīnas satur vairākus instrumentus un veic daudzu veidu griezumus.Kustības plakņu (asu) skaits un instrumentu skaits un veidi, kuriem mašīna var automātiski piekļūt apstrādes procesa laikā, nosaka, cik sarežģītu CNC var izveidot sagatavi.

Kā lietot CNC mašīnu?
CNC mašīnistiem jāiegūst iemaņas gan programmēšanā, gan metālapstrādē, lai pilnībā izmantotu CNC mašīnas jaudu.Tehniskās tirdzniecības skolās un mācekļa programmās studenti bieži tiek sākti strādāt ar manuālām virpām, lai iegūtu priekšstatu par metāla griešanu.Mašīnistam jāspēj iztēloties visas trīs dimensijas.Mūsdienās programmatūra padara sarežģītu detaļu izgatavošanu vienkāršāku nekā jebkad agrāk, jo detaļas formu var uzzīmēt virtuāli un pēc tam programmatūra var ieteikt rīku ceļus šo daļu izgatavošanai.

Programmatūras veids, ko parasti izmanto CNC apstrādes procesā
Datorizētā zīmēšana (CAD)
CAD programmatūra ir sākumpunkts lielākajai daļai CNC projektu.Ir daudz dažādu CAD programmatūras pakotņu, taču visas tiek izmantotas, lai izveidotu dizainu.Populāras CAD programmas ietver AutoCAD, SolidWorks un Rhino3D.Ir arī uz mākoņiem balstīti CAD risinājumi, un daži piedāvā CAM iespējas vai integrējas ar CAM programmatūru labāk nekā citi.

Computer Aided Manufacturing (CAM)
CNC mašīnas bieži izmanto programmas, kas izveidotas ar CAM programmatūru.CAM ļauj lietotājiem izveidot “darba koku”, lai organizētu darbplūsmu, iestatītu instrumentu ceļus un palaistu griešanas simulācijas, pirms iekārta veic reālu griešanu.Bieži vien CAM programmas darbojas kā CAD programmatūras papildinājumi un ģenerē g-kodu, kas norāda CNC rīkiem un sagataves kustīgajām daļām, kur iet.CAM programmatūras vedņi atvieglo CNC iekārtas programmēšanu nekā jebkad agrāk.Populārā CAM programmatūra ietver Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks un Solidcam.Saskaņā ar 2015. gada ziņojumu Mastercam un Edgecam veido gandrīz 50% no augstākās klases CAM tirgus daļas.

Kas ir sadalītā ciparu vadība?
Tiešā ciparu vadība, kas kļuva par izplatīto ciparu vadību (DNC)
Tiešās ciparu vadības ierīces tika izmantotas, lai pārvaldītu NC programmas un mašīnas parametrus.Tas ļāva programmām pārvietoties tīklā no centrālā datora uz borta datoriem, kas pazīstami kā mašīnu vadības bloki (MCU).Sākotnēji to sauca par “tiešo ciparu vadību”, tas apiet papīra lentes nepieciešamību, taču, kad dators nokrita, visas tā iekārtas nokrita.

Izkliedētā ciparvadība izmanto datoru tīklu, lai koordinētu vairāku iekārtu darbību, ievadot programmu CNC.CNC atmiņā ir programma, un operators var apkopot, rediģēt un atgriezt programmu.

Mūsdienu DNC programmas var veikt šādas darbības:
● Rediģēšana – var palaist vienu NC programmu, kamēr citas tiek rediģētas.
● Salīdzināt – salīdziniet oriģinālās un rediģētās NC programmas blakus un skatiet labojumus.
● Restartēt — kad rīks sabojājas, programmu var apturēt un restartēt no vietas, kur tā tika pārtraukta.
● Darba izsekošana — operatori var sekot, piemēram, darbiem un izsekot iestatīšanai un izpildes laikam.
● Parādīt rasējumus — rādīt fotoattēlus, instrumentu, armatūras un apdares detaļu CAD rasējumus.
● Uzlabotas ekrāna saskarnes – apstrāde ar vienu pieskārienu.
● Uzlabota datu bāzes pārvaldība — organizē un uztur datus, kur tos var viegli izgūt.

Ražošanas datu vākšana (MDC)
MDC programmatūra var ietvert visas DNC programmatūras funkcijas, kā arī vākt papildu datus un analizēt tos, lai noteiktu kopējo aprīkojuma efektivitāti (OEE).Kopējā aprīkojuma efektivitāte ir atkarīga no sekojošā: Kvalitāte – kvalitātes standartiem atbilstošo produktu skaits no visiem saražotajiem produktiem. Pieejamība – procenti no plānotā laika, kurā konkrētais aprīkojums strādā vai ražo detaļas, veiktspēja – faktiskais braukšanas ātrums salīdzinājumā ar plānoto vai ideālo gaitu. iekārtas likme.

OEE = kvalitāte x pieejamība x veiktspēja
OEE ir galvenais veiktspējas rādītājs (KPI) daudziem mašīnu veikaliem.

Mašīnu uzraudzības risinājumi
Mašīnas uzraudzības programmatūru var iebūvēt DNC ​​vai MDC programmatūrā vai iegādāties atsevišķi.Izmantojot mašīnu uzraudzības risinājumus, mašīnas dati, piemēram, iestatīšana, izpildes laiks un dīkstāve, tiek automātiski apkopoti un apvienoti ar cilvēka datiem, piemēram, iemeslu kodiem, lai nodrošinātu gan vēsturisku, gan reāllaika izpratni par darbu izpildi.Mūsdienu CNC iekārtas savāc pat 200 veidu datus, un mašīnu uzraudzības programmatūra var padarīt šos datus noderīgus ikvienam no veikala grīdas līdz augšējam stāvam.Uzņēmumi, piemēram, Memex, piedāvā programmatūru (Tempus), kas ņem datus no jebkura veida CNC iekārtām un ievieto standartizētā datu bāzes formātā, ko var attēlot jēgpilnās diagrammās un grafikos.Datu standarts, ko izmanto lielākā daļa mašīnu uzraudzības risinājumu, kas ir ieguvis vietu ASV, tiek saukts par MTConnect.Mūsdienās daudzi jauni CNC darbgaldi ir aprīkoti, lai sniegtu datus šādā formātā.Vecākas mašīnas joprojām var sniegt vērtīgu informāciju ar adapteriem.Mašīnu uzraudzība CNC mašīnām ir kļuvusi plaši izplatīta tikai dažu pēdējo gadu laikā, un vienmēr tiek izstrādāti jauni programmatūras risinājumi.

Kādi ir dažādi CNC mašīnu veidi?
Mūsdienās ir neskaitāmi dažādi CNC iekārtu veidi.CNC mašīnas ir darbgaldi, kas griež vai pārvieto materiālu, kā ieprogrammēts kontrollerī, kā aprakstīts iepriekš.Griešanas veids var atšķirties no plazmas griešanas līdz lāzergriešanai, frēzēšanai, frēzēšanai un virpām.CNC mašīnas var pat uzņemt un pārvietot priekšmetus uz montāžas līnijas.

Tālāk ir norādīti galvenie CNC mašīnu veidi:
Virpas:Šāda veida CNC pagriež sagatavi un pārvieto griezējinstrumentu uz sagatavi.Pamata virpai ir 2 ass, taču var pievienot daudz vairāk asu, lai palielinātu iespējamās griešanas sarežģītību.Materiāls griežas uz vārpstas un tiek nospiests pret slīpēšanas vai griešanas instrumentu, kas veido vēlamo formu.Virpas izmanto, lai izgatavotu simetriskus objektus, piemēram, sfēras, konusus vai cilindrus.Daudzas CNC mašīnas ir daudzfunkcionālas un apvieno visus griešanas veidus.

Maršrutētāji:CNC maršrutētājus parasti izmanto lielu izmēru griešanai kokā, metālā, loksnēs un plastmasā.Standarta maršrutētāji darbojas uz 3 asu koordinātām, tāpēc tos var sagriezt trīs dimensijās.Tomēr jūs varat iegādāties arī 4, 5 un 6 asu mašīnas prototipu modeļiem un sarežģītām formām.

Frēzēšana:Manuālās frēzmašīnas izmanto rokratus un vadskrūves, lai griezējinstrumentu uzliktu uz sagataves.CNC dzirnavās CNC pārvieto augstas precizitātes lodīšu skrūves uz precīzām koordinātām, kas ieprogrammētas tā vietā.CNC frēzēšanas mašīnām ir plašs izmēru un veidu klāsts, un tās var darboties uz vairākām asīm.

Plazmas griezēji:CNC plazmas griezējs griešanai izmanto jaudīgu lāzeru.Lielākā daļa plazmas griezēju izgriež ieprogrammētas formas no loksnes vai plāksnes.

3D printeris:3D printeris izmanto programmu, lai norādītu, kur novietot mazus materiāla gabaliņus, lai izveidotu vēlamo formu.3D daļas tiek veidotas slānis pa slānim ar lāzeru, lai sacietētu šķidrumu vai jaudu, slāņiem augot.

Izvēlieties un novietojiet mašīnu:CNC “izvēlies un novieto” iekārta darbojas līdzīgi CNC maršrutētājam, taču tā vietā, lai grieztu materiālu, iekārtai ir daudz mazu sprauslu, kas ar vakuuma palīdzību paņem sastāvdaļas, pārvieto uz vēlamo vietu un noliek.Tos izmanto, lai izgatavotu galdus, datoru mātesplates un citus elektriskos mezglus (cita starpā).

CNC mašīnas var darīt daudzas lietas.Mūsdienās datortehnoloģiju var izmantot gandrīz tādā veidā, kā var iedomāties.CNC aizstāj cilvēka saskarni, kas nepieciešama, lai pārvietotu mašīnas daļas, lai iegūtu vēlamo rezultātu.Mūsdienu CNC var sākt ar izejmateriālu, piemēram, tērauda bloku, un izgatavot ļoti sarežģītu detaļu ar precīzām pielaidēm un pārsteidzošu atkārtojamību.

Saliekot visu kopā: kā CNC darbgaldi ražo detaļas
CNC darbība ietver gan datoru (kontrolieri), gan fizisko iestatījumu.Tipisks mašīnu darbnīcas process izskatās šādi:

Projektēšanas inženieris izstrādā dizainu CAD programmā un nosūta CNC programmētājam.Programmētājs atver failu CAM programmā, lai izlemtu par nepieciešamajiem rīkiem un izveidotu NC programmu CNC.Viņš vai viņa nosūta NC programmu uz CNC iekārtu un nodrošina operatoram pareizo instrumentu iestatīšanas sarakstu.Iestatīšanas operators ielādē instrumentus atbilstoši norādījumiem un ielādē izejmateriālu (vai sagatavi).Pēc tam viņš vai viņa palaiž paraugus un mēra tos ar kvalitātes nodrošināšanas instrumentiem, lai pārbaudītu, vai CNC mašīna ražo detaļas atbilstoši specifikācijai.Parasti iestatīšanas operators nodrošina pirmo izstrādājuma daļu kvalitātes nodaļai, kas pārbauda visus izmērus un parakstās par iestatīšanu.CNC mašīna vai saistītās mašīnas ir iekrautas ar pietiekami daudz izejmateriālu, lai izgatavotu vēlamo gabalu skaitu, un mašīnas operators ir gatavs, lai nodrošinātu, ka iekārta turpina darboties, izgatavojot detaļas atbilstoši specifikācijām.un ir izejmateriāls.Atkarībā no darba, bieži vien ir iespējams palaist CNC iekārtas “izdegtas” bez operatora klātbūtnes.Gatavās detaļas automātiski tiek pārvietotas uz noteiktu vietu.

Mūsdienu ražotāji var automatizēt gandrīz jebkuru procesu, ja ir pietiekami daudz laika, resursu un iztēles.Izejmateriāls var nonākt mašīnā, un pabeigtās detaļas var iznākt iesaiņotas, gatavas lietošanai.Ražotāji ir atkarīgi no plaša CNC iekārtu klāsta, lai padarītu lietas ātri, precīzi un rentabli.