Jak fungují a fungují CNC stroje

Současná úroveň rozvoje technologického pokroku v kombinaci s vysokou spotřebou a odpovídající poptávkou nastavuje pro různá průmyslová odvětví nové a nové standardy z hlediska množství a kvality jejich výrobků. Dnes požadované objemy již nelze zajistit bez použití úplné automatizace.

V důsledku toho bylo jednou z hlavních inovací posledního desetiletí rozšířené přijetí obráběcích strojů s CNC — číslicově řízené stroje na řezání kovů.

Úkol zvýšení efektivity strojírenství lze řešit na základě kompletní mechanizace a automatizace výrobních procesů, zlepšení struktury parku kovoobráběcích zařízení, zaváděním programovaných strojů, průmyslových robotů, automatických linek a komplexů, tzn. schopnost rychle měnit zařízení při přechodu na různé typy produktů.

Průmyslový robot (automatický manipulátor s naprogramovaným řízením) je automatický stroj (stacionární nebo mobilní) skládající se z výkonného zařízení ve formě manipulátoru s několika stupni mobility a přeprogramovatelného zařízení pro programové řízení pro provádění motorických a řídicích funkcí ve výrobním procesu.

Více o robotech:

Klasifikace průmyslových robotů

Typy průmyslových robotů v moderní výrobě

Automatizace řízení jakéhokoli objektu spočívá v podřízení pohybu tohoto objektu určitým požadavkům, zaručujícím nejlepší výkon jeho účelu. Tato organizace pohybu objektu se provádí pomocí automatických řídicích zařízení - řídicích strojů, které zahrnují programové řídicí systémy.

Programované řízení spočívá v tom, že potřebné režimy pohybu každého řízeného objektu jsou předem vypočítány a zaznamenány v odpovídajících zařízeních pro ukládání informací — paměťových orgánech. Řídící proces je redukován na reprodukci pohybů objektu zaznamenaných tímto programem.

Ovládání programu — ovládání systémy, které umožňují rychlý přechod na jakýkoli pracovní program jeho zadáním nebo zápisem s podmíněným kódem na nosič programu, se kterým se zadává do řídicího zařízení.

Numerické ovládání stroje — řízení zpracování strojní součásti podle řídicího programu (NC), ve kterém jsou data specifikována v digitální podobě.

Digitální řídicí systémy (CNC) jsou budovány na hardwarové a softwarové bázi, zaměřené na využití mikroprocesorů a moderních mikropočítačů s periferním vybavením, na využití vysokorychlostního automatizovaného elektrického pohonu, který zajišťuje reprodukci softwarových trajektorií pohybu, stejně jako počítačový návrh, příprava a ladění systémového a aplikačního softwaru.

Vnější pohled na WinPCNC model CNC jednotky

CNC (numerické řízení) je tedy ve skutečnosti počítačový systém pro řízení mechanismů obráběcího stroje, který používá určité příkazy stroje k provádění určitých úkolů. Tato technologie umožnila mnoha podnikům dramaticky zvýšit jejich výrobní kapacitu a zároveň snížit náklady na jejich produkty.

Programování pořadí a režimu činnosti CNC stroje se provádí pomocí sad speciálních funkcí a algoritmů srozumitelných digitálnímu řídicímu systému. Množství a kvalita příkazů zadávaných řídicímu systému, stejně jako programovací vlastnosti každého stroje, závisí jak na profesionalitě obsluhy, tak na možnostech konkrétního stroje, které mohou být zpočátku limitovány jeho konstrukcí.

Mnoho routerů například umožňuje naprogramovat pohyb pracovního nástroje, ale zároveň vůbec neumožňuje pohyb pracovního stolu. Jiné stroje umožňují více programovatelných akcí, takže operátor má více dispečinku. Někdy stačí po obsluze pouze včas vyměnit obrobky a sledovat opotřebení pracovního nástroje a o zbytek se postará program.

Zařízení CNC strojů

Konstrukce CNC stroje zahrnuje několik bloků, z nichž každý jako součást celku má svůj vlastní funkční účel. Mohou existovat další jednotky, které zavádějí individuální charakteristiky do systému jednotek. Předpokládejme, že CNC soustruh má tyto základní součásti: základnu, lože, opěrku hlavy, ocasní kapalinu, frézovací hlavu, ozubené převody, snímač závitu, ovládací panel.

Základem je litý obdélníkový díl, na kterém je upevněno lůžko a který poskytuje stroji pevnost a odolnost proti vibracím. Lůžko je hlavní částí soustruhu, která sjednocuje všechny jeho součásti a mechanismy. Skládá se z dvojice stěn pevně spojených příčnými prvky.

Na lůžku jsou vodítka, navíc je zde upevněna převodovka a zadní část. Ocas a podpěra se zástěrou se mohou pohybovat podél vodítek v závislosti na typu pracovního nástroje. V hlavě vřetena je ložisko, díky této konstrukci je obrobek fixován a pootočen.

Automatická řezací hlava znamená sekvenční instalaci řezných nástrojů do pracovní polohy. Hnací soukolí hlavního pohybu, příčný a podélný převod.

Elektromotory přenášejí rotaci rotoru, která se díky kulovým šroubům převádí na lineární pohyb bloků. Konec drží střed obrobku, který se má obrábět. Snímač kohoutku je umístěn na tácu. Ovládací panel je navržen pro pohodlí operátora a monitorování procesu. Ovládacích panelů může být několik.

Programování pohonů pevných vřeten se scvrkává na zapínání, vypínání a spínání příslušných stykačů.K tomu stačí zaznamenat signál příkazů «zapnuto» a «vypnuto».

Pro zajištění optimální řezné rychlosti je nejčastěji vyžadována regulace otáček hlavních vřeten. V tomto případě je nutné upravit úhlovou rychlost tak, aby obvodová rychlost, se kterou se řezání provádí, měla konstantní optimální hodnotu.

Programování ovládání podavačů je mnohem důležitější a složitější úkol, protože zajišťuje výkon hlavní funkce stroje — formování tvaru výrobku.

Standardní souřadnicový systém CNC obráběcích strojů

Funkční schéma řízení CNC stroje

Schématická implementace CNC algoritmů třídy NC (SNC).

Architektura systému PCNC-1 Alana Bradleyho s CNC

Výhody CNC strojů

Hlavní a zřejmou výhodou CNC stroje oproti klasickému stroji je nejvyšší úroveň automatizace výroby, která minimalizuje lidské zásahy do procesu výroby dílů.

Podle definice je CNC stroj schopen pracovat autonomně a téměř nepřetržitě, aniž by se neustále unavoval, a kvalita výrobků díky tomu neklesne. Pokud by práci dělal člověk, byl by unavený. by bylo potřeba vyměnit soustruh, všudypřítomný lidský faktor, chyby atd. To tady není. Obsluha pouze připravuje stroj k práci, umisťuje a odebírá díly, seřizuje nástroj. Jedna osoba může tímto způsobem obsluhovat několik strojů.

Kromě toho je třeba poznamenat nejvyšší flexibilitu CNC strojů. K výrobě různých dílů musí obsluha pouze změnit pracovní program stroje.Program je navíc vždy připraven k neomezenému počtu spuštění, přičemž program není nutné pokaždé upravovat.

Vysoká přesnost a opakovatelnost již nezávisí na zaškolení obsluhy, ale na kvalitě použitého programu. To je ve srovnání s konvenčními stroji na řezání kovů obrovské plus, které umožňuje výrobu tisíců dílů identických ve tvaru a kvalitě a bez snížení této kvality.

Některé díly nelze z důvodu složitosti nebo vysoké ceny vyrobit ručně na klasickém stroji a na CNC stroji jde jen o výběr správného programu. Díky tomu CNC stroje umožňují rychle a efektivně získat díl téměř jakékoli složitosti a v zásadě v jakémkoli množství. Existuje pouze jedna podmínka — díl, který má být vyroben, musí být předem navržen pomocí počítače.

Viz také:

Elektrické pohony pro CNC stroje

Elektrická zařízení pro CNC vrtačky

Elektrické vybavení CNC soustruhů