Wat is een CNC-machine?
A CNC machine is een numerieke besturingsmachinetool met de toegevoegde functie van een boordcomputer. De computer wordt de machine control unit (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 motoren die de machine aandrijven.
Het machineframebed is de mechanische structuur van de CNC-machine en bestaat ook uit het hoofdaandrijfsysteem, het invoeraandrijfsysteem, het bed, de werkbank en hulpbewegingsapparaten, hydraulische en pneumatische systemen, smeersystemen, koelapparaten, spaanafvoer, beschermingssystemen en andere onderdelen. Maar om te voldoen aan de vereisten van numerieke besturing en de prestaties van de machinetool volledig te benutten, heeft het 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 gebruikt 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. Omdat een computer wordt gebruikt om het originele numerieke besturingsapparaat te vervangen dat is samengesteld uit hardwarelogische circuits, kunnen de opslag, verwerking, berekening, logische beoordeling en andere besturingsfuncties van de invoerbewerkingsinstructies worden gerealiseerd door computersoftware en kunnen de micro-instructies die door de verwerking worden gegenereerd, worden verzonden. Stuur de motor of hydraulische actuatoren naar het servo-aandrijfapparaat om de CNC-machine aan te drijven.
Om een CNC-machine te bedienen, kunt u de volgende stappen doorlopen:
Stap 1. Gebruik de opgegeven code en het programmaformaat om, op basis van de tekening en het procesplan van het bewerkte onderdeel, het bewegingspad van het gereedschap, het verwerkingsproces, de procesparameters en de snijhoeveelheid te programmeren in een instructievorm die door het CNC-systeem kan worden herkend, dat wil zeggen om het verwerkingsprogramma te schrijven.
Stap 2. Voer het geprogrammeerde bewerkingsprogramma in het CNC-apparaat in.
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 machine te besturen.
Stap 4. Tijdens het bewegingsproces moet het CNC-systeem op elk gewenst moment de positie van de coördinaatas van de CNC-machine, de status van de verplaatsingsschakelaar, 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 de werkstatus van de CNC-machine op elk gewenst moment observeren en controleren. Indien nodig is het nodig om de CNC-machineactie en het verwerkingsprogramma aan te passen om de veilige en betrouwbare werking van de machinetool te garanderen.
Cartesisch coördinatenstelsel
Bijna alles wat op een conventionele machine kan worden geproduceerd, kan ook op een computergestuurde numerieke besturingsmachine worden geproduceerd, met zijn vele voordelen. De machinegereedschapsbewegingen die worden gebruikt bij het produceren van een product, zijn van 2 basistypen: punt-tot-punt (rechtlijnige bewegingen) en continu pad (contourbewegingen).
Het Cartesiaanse, of rechthoekige, coördinatensysteem werd bedacht door de Franse wiskundige en filosoof René Descartes. Met dit systeem kan elk specifiek punt wiskundig worden beschreven vanuit elk ander punt langs 3 loodrechte assen. Dit concept is perfect geschikt voor werktuigmachines, aangezien hun constructie over het algemeen gebaseerd is op 3 bewegingsassen (X, Y, Z) plus een rotatieas. Op een eenvoudige verticale freesmachine is de X-as de horizontale beweging (naar rechts of links) van de tafel, de Y-as de dwarsbeweging van de tafel (naar de kolom toe of ervan af) en de Z-as de verticale beweging van de knie of de spindel. CNC-systemen maken veelvuldig gebruik van rechthoekige coördinaten, omdat de programmeur elk punt op een werkstuk nauwkeurig kan lokaliseren. Wanneer punten op een werkstuk worden gelokaliseerd, worden 2 rechte, elkaar snijdende lijnen gebruikt, een verticale en een horizontale. Deze lijnen moeten loodrecht op elkaar staan en het punt waar ze elkaar kruisen, wordt de oorsprong of het nulpunt genoemd (Fig. 1).
Figuur 1. Snijdende lijnen vormen rechte hoeken en vormen het nulpunt.
Figuur 2 De driedimensionale coördinatenvlakken (assen) die in CNC worden gebruikt.
De 3-dimensionale coördinatenvlakken 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 4 kwadranten die worden gevormd wanneer de XY-as kruist, worden tegen de klok in genummerd (Fig. 3). Alle posities in kwadrant 1 zouden positief (X+) en positief (Y+) zijn. In het 2e kwadrant zouden alle posities negatief X (X-) en positief (Y+) zijn. In het 3e kwadrant zouden alle locaties negatief X (X-) en negatief (Y-) zijn. In het 4e kwadrant zouden alle locaties positief X (X+) en negatief Y (Y-) zijn.
Figuur 3 De kwadranten die ontstaan wanneer de X- en Y-as elkaar kruisen, worden gebruikt om punten nauwkeurig te lokaliseren vanaf het X/Y-nulpunt, of oorsprongspunt.
In Afb. 3 zou punt A 2 eenheden rechts van de Y-as en 2 eenheden boven de X-as liggen. Veronderstel 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, omdat deze worden aangenomen. De min (-) waarden moeten echter wel worden aangegeven. De locaties van zowel A als B zouden bijvoorbeeld als volgt worden aangegeven:
Een X2.000 Y2.000
BX1.000 Y-2.000
Een computersysteem is verbonden met de machine en bestaat uit sensoren en elektrische aandrijvingen. Het programma bestuurt de bewegingen van de machine-as.
Wat zijn de meest voorkomende soorten CNC-machines?
Vroege machinegereedschappen werden zo ontworpen dat de operator voor de machine stond terwijl hij de bedieningselementen bediende. Dit ontwerp is niet langer nodig, aangezien de operator bij CNC de bewegingen van de machinegereedschappen niet langer bestuurt. Bij conventionele machinegereedschappen werd slechts ongeveer 20 procent van de tijd besteed aan het verwijderen van materiaal. Met de toevoeging van elektronische bedieningselementen is de werkelijke tijd die wordt besteed aan het verwijderen van metaal toegenomen tot 80 procent en zelfs hoger. Het heeft ook de hoeveelheid tijd die nodig is om het snijgereedschap in elke bewerkingspositie te brengen, verminderd.
Er zijn 10 meest voorkomende typen CNC-machines die in verschillende industrieën worden gebruikt.
1. CNC-freesmachines (CNC-freesmachines)
2. CNC-freesmachines (CNC Router)
3. CNC-lasermachines (Lasersnijders, Lasergraveerders, Laserlassers)
4. CNC-draaibanken (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
