Применение технологии числового управления внесло качественные изменения в традиционную обрабатывающую промышленность, особенно в последние годы. Развитие технологии микроэлектроники и компьютерной техники привнесло новую жизненность в технологию числового управления. Технология числового управления и оборудование для числового управления являются важной основой для модернизации промышленности в различных странах.

Станки с числовым программным управлением являются основным оборудованием современной обрабатывающей промышленности, необходимым оборудованием для точной обработки, важным символом технического уровня современных станков и современной машиностроительной промышленности, а также стратегическим материалом, связанным с национальной экономикой и жизнеобеспечением людей. и передовая конструкция национальной обороны. Поэтому все промышленно развитые страны мира приняли серьезные меры для развития собственной технологии числового управления и ее отраслей.

ЧПУ с числовым управлением

CNC - это аббревиатура от Computer Numberical Control на английском языке, что означает "компьютерное управление данными", которое является просто "обработкой числового управления".

Обработка числового управления - это передовая технология обработки в современном машиностроении. Это автоматизированный метод обработки с высокой эффективностью, высокой точностью и высокой гибкостью. Он состоит в том, чтобы вводить программу числового управления заготовки в станок, а станок автоматически обрабатывает заготовку, которая отвечает пожеланиям людей под контролем этих данных, для производства замечательных продуктов.

Технология обработки с числовым управлением может эффективно решать сложные, точные и небольшие периодические проблемы с переменчивой обработкой, такие как формы, и полностью адаптироваться к потребностям современного производства. Энергично развивающаяся технология обработки с числовым управлением стала важным способом для нашей страны ускорить экономическое развитие и улучшить независимые инновационные возможности. В настоящее время использование станков с числовым управлением в нашей стране становится все более распространенным явлением, и возможность овладеть программированием машины с числовым управлением является важным способом дать полную игру ее функциям.

Станок с числовым управлением является типичным продуктом мехатроники, он объединяет технологию микроэлектроники, компьютерную технологию, технологию измерения, сенсорную технологию, технологию автоматического управления и технологию искусственного интеллекта и другие передовые технологии, а также тесно связан с технологией обработки, является новым поколением механической технологии производства и оборудования.

Состав станка с ЧПУ с числовым программным управлением

Машина с числовым программным управлением представляет собой оборудование для автоматизации, которое объединяет станки, компьютеры, двигатели и технологии, такие как сопротивление, динамическое управление и обнаружение. Основные компоненты станков с числовым программным управлением включают управляющую среду, устройство с числовым программным управлением, сервосистему, устройство обратной связи и корпус станка, как показано на рисунке

1. Контролируйте среду

Управляющая среда - это среда, которая хранит всю информацию о положении обрабатываемой детали по отношению к информации о положении заготовки, необходимой для обработки с числовым программным управлением. Он записывает программу обработки детали. Поэтому управляющая среда относится к носителю информации, который передает информацию о механической обработке детали на устройство с числовым программным управлением. Существует множество форм управляющих носителей, которые различаются в зависимости от типа устройства с числовым программным управлением. Наиболее часто используемыми являются перфорированная лента, перфорированная карта, магнитная лента, магнитный диск и т. д. С развитием технологии числового управления перфорированная лента и перфорированная карта, как правило, исключаются. Метод использования программного обеспечения CAD / CAM для программирования на компьютере, а затем связи с системой числового управления для прямой передачи программы и данных на устройство с числовым программным управлением используется все шире.

2, числовое устройство управления

Устройство числового управления является ядром станка с числовым управлением, которое называется "центральной системой". Современные станки с числовым управлением используют компьютерное устройство числового управления ЧПУ. Устройство числового управления включает в себя устройство ввода, центральный процессор (ЦП) и устройство вывода и т. Д. Устройство числового управления может завершить ввод информации, хранение, преобразование, операцию интерполяции и реализовать различные функции управления.

3. Сервосистема

Сервосистема представляет собой приводную часть, которая получает инструкции от устройства числового управления и управляет движением привода станка. Она включает в себя блок привода шпинделя, блок привода подачи, шпиндельный двигатель и подающий двигатель. При работе сервосистема принимает командную информацию системы числового управления и сравнивает ее с сигналами обратной связи положения и скорости в соответствии с требованиями командной информации, приводит в действие движущиеся части или исполнительные части станка и обрабатывает детали, соответствующие требованиям чертежей.

4. Устройство обратной связи

Устройство обратной связи состоит из измерительных элементов и соответствующих цепей. Его функция состоит в том, чтобы обнаруживать скорость и смещение и передавать информацию для формирования замкнутого управления. Некоторые станки с числовым программным управлением с низкими требованиями к точности и без устройства обратной связи называются системами с разомкнутым контуром.

5. Тело станка

Корпус машины - это сущность станка с числовым программным управлением, которая представляет собой механическую часть, которая завершает фактическую обработку резки, включая корпус кровати, основание, стол, седло кровати, шпиндель и т. Д.

Характеристики технологии обработки с ЧПУ

Процесс обработки с числовым программным управлением с ЧПУ также соответствует закону обработки, который примерно такой же, как процесс обработки обычных станков. Поскольку это автоматизированная обработка, которая применяет технологию компьютерного управления к механической обработке, она обладает характеристиками высокой эффективности обработки и высокой точности. Процесс обработки имеет свои уникальные особенности. Процесс более сложный, а схема работы более детальная и тщательная.

Процесс обработки с числовым программным управлением с ЧПУ включает в себя выбор инструментов, определение параметров резки и проектирование маршрута процесса резки. Процесс обработки с числовым программным управлением с ЧПУ является основой и ядром программирования с числовым программным управлением. Только когда процесс является разумным, можно составить высокоэффективную и высококачественную программу числового управления. Стандартами для измерения качества программ с числовым программным управлением являются: минимальное время обработки, минимальная потеря инструмента и лучшая заготовка.

Процесс обработки с числовым управлением является частью общего процесса обработки заготовки или даже процесса. Он должен сотрудничать с другими передними и задними процессами, чтобы, наконец, удовлетворить требования к сборке общей машины или формы, чтобы обрабатывать квалифицированные детали.

Числовые процедуры обработки управления, как правило, делятся на грубую обработку, среднюю и грубую угловую обработку, получистовую и чистовую обработку.

ЧПУ числовое программирование управления

Числовое программирование управления - это весь процесс от чертежа деталей до программы обработки с числовым управлением. Его основная задача - рассчитать контрольную точку резака (точку расположения резака, называемую точкой CL) при обработке. Контрольная точка резака обычно принимается за пересечение оси инструмента и поверхности инструмента, а вектор оси инструмента также задается при многоосевой обработке.

Станок с числовым программным управлением основан на требованиях к шаблону заготовки и процессу обработки, а количество движения, скорость и последовательность действий, скорость шпинделя, направление вращения шпинделя, зажимная головка режущей головки, операции ослабления и охлаждения режущей головки используемого инструмента и различных компонентов компилируются в программный лист в виде заданного числового управляющего кода, который вводится в специальный компьютер станка. Затем, после того как система числового управления компилирует, вычисляет и логически обрабатывает в соответствии с инструкциями ввода, она выводит различные сигналы и инструкции и управляет каждой деталью для обработки различных форм заготовок в соответствии с заданным перемещением и последовательными действиями. Таким образом, программирование оказывает большое влияние на эффективность станка с числовым программным управлением.

Станок с числовым программным управлением должен вводить коды команд, представляющие различные функции, в устройство с числовым программным управлением, а затем устройство с числовым программным управлением выполняет вычислительную обработку, а затем посылает импульсные сигналы для управления работой различных движущихся частей станка с числовым программным управлением, с тем чтобы завершить резку деталей.

В настоящее время существует два стандарта для программ числового управления: ISO Международной организации по стандартизации и EIA Американской ассоциации электронной промышленности. В нашей стране используются коды ISO.

С развитием технологий программирование 3D-числового управления обычно редко программируется вручную, и используется коммерческое программное обеспечение CAD / CAM.

CAD / CAM является ядром системы автоматизированного программирования, и ее основные функции включают ввод / вывод данных, расчет и редактирование пути обработки, настройку параметров процесса, моделирование обработки, постобработку программы числового управления и управление данными.

В настоящее время в нашей стране такими пользователями, как программирование с числовым программным обеспечением, мощные программы Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA и так далее. Каждое программное обеспечение для программирования с числовым программным обеспечением, методы обработки графики и методы обработки аналогичны, но каждое имеет свои особенности.

ЧПУ шаги числового управления обрабатывающих деталей

1. Проанализируйте чертежи деталей, чтобы понять общую ситуацию заготовки (геометрию, материал заготовки, требования к процессу и т. Д.)

2. Определить технологию обработки деталей с числовым управлением (содержание обработки, маршрут обработки)

3, выполнить необходимые численные вычисления (базисный пункт, расчет координат узла)

4. Напишите программный лист (различные станки будут разными, следуйте руководству пользователя)

5. Верификация программы (ввод программы в станок и выполнение графического моделирования для проверки правильности программирования)

6. Обработка заготовки (хорошее управление процессом может сэкономить время и улучшить качество обработки)

7. Приемка заготовки и анализ ошибок качества (заготовка проверяется, а квалифицированная перетекает в следующую. Если она терпит неудачу, причина ошибки и метод исправления обнаруживаются посредством анализа качества).

История развития станков с числовым программным управлением

После Второй мировой войны большая часть производства в обрабатывающей промышленности полагалась на ручную работу. После того, как рабочие прочитали чертежи, они вручную управляли станками и обрабатываемыми деталями. Таким образом, производство продукции было дорогим, неэффективным, а качество не гарантировалось.

В конце 1940-х годов инженер из США Джон Парсонс задумал метод пробивки отверстий в картонной карточке для представления геометрии обрабатываемых деталей и использования твердой карты для управления движением станка. В то время это была просто идея.

В 1948 году Парсонс показал свою идею ВВС США. Увидев это, ВВС США проявили большой интерес, потому что ВВС США искали передовой метод обработки, надеясь решить проблему обработки моделей формы самолета. Из-за сложной формы модели, высоких требований к точности и трудностей адаптации к общему оборудованию ВВС США немедленно заказали и спонсировали Массачусетский технологический институт (MIT) для проведения исследований и разработки этого cardboard-controlled станка. Наконец, в 1952 году MIT и Parsons сотрудничали и успешно разработали первую демонстрационную машину. К 1960 году были быстро разработаны относительно простой и экономичный сверлильный станок с точечным управлением и фрезерный станок с линейным числовым управлением, что постепенно продвигало станок с числовым управлением в различных секторах обрабатывающей промышленности.

История обработки с ЧПУ насчитывает более полувека, и система числового управления с ЧПУ также развивалась от самого раннего управления аналоговыми сигнальными схемами до чрезвычайно сложной интегрированной системы обработки, а метод программирования также был вручную превращен в интеллектуальную и мощную интегрированную систему CAD / CAM.

Что касается нашей страны, то развитие технологии числового управления идет относительно медленно. Для большинства мастерских в Китае оборудование относительно отсталое, а технический уровень и концепция персонала отстают, что проявляется в низком качестве обработки и эффективности обработки и часто задерживает время доставки.

Первое поколение системы ЧПУ было представлено в 1951 году, и его блок управления в основном состоял из различных клапанов и аналоговых схем. В 1952 году родился первый станок с ЧПУ, и он превратился из фрезерного станка или токарного станка в обрабатывающий центр, став ключевым оборудованием в современном производстве.

Система с ЧПУ второго поколения была выпущена в 1959 году и состояла в основном из отдельных транзисторов и других компонентов.

В 1965 году была представлена система ЧПУ третьего поколения, которая впервые приняла интегральные платы.

Фактически, в 1964 году была разработана система ЧПУ четвертого поколения, а именно компьютерная система числового управления (система управления ЧПУ), с которой мы очень хорошо знакомы.

В 1975 году на систему ЧПУ был принят мощный микропроцессор, который стал пятым поколением системы ЧПУ.

6. Система NC шестого поколения принимает текущую интегрированную производственную систему (MIS) + DNC + гибкую обрабатывающую систему (FMS).

Тенденция развития станков с числовым программным управлением

1. Высокая скорость

С быстрым развитием автомобильной, национальной обороны, авиации, аэрокосмической и других отраслей промышленности и применением новых материалов, таких как алюминиевые сплавы, требования к высокой скорости обработки станков с числовым программным управлением становятся все выше и выше.

A. Скорость шпинделя: Машина принимает электрический шпиндель (встроенный шпиндельный двигатель), а максимальная скорость шпинделя составляет 200000р / мин;

B. Скорость подачи: при разрешении 0,01 мкм максимальная скорость подачи составляет 240 м / мин, возможна сложная прецизионная обработка.

C. Скорость вычислений: быстрое развитие микропроцессоров обеспечило гарантию разработки систем числового управления с высокой скоростью и высокой точностью. Процессор был разработан для 32-битных и 64-битных систем числового управления, а частота была увеличена до нескольких сотен МГц и гигагерц. Из-за значительного улучшения скорости вычислений, когда разрешение составляет 0,1 мкм и 0,01 мкм, скорость подачи может по-прежнему достигать 24 ~ 240 м / мин;

D. Скорость смены инструмента: в настоящее время время время обмена инструментами зарубежных передовых обрабатывающих центров обычно составляет около 1 с, а максимум достиг 0,5 с. Немецкая компания Chiron разрабатывает инструментальный магазин как стиль корзины, с шпинделем в качестве оси, а инструменты расположены по кругу. Время смены инструмента с ножа на нож составляет всего 0,9s.

2. Высокая точность

Требования точности станков с числовым программным управлением теперь не ограничиваются статической геометрической точностью, а точность перемещения, мониторинг термической деформации и вибрации и компенсация станков получают все большее внимание.

А. Улучшить точность управления системой ЧПУ: используя высокоскоростную технологию интерполяции для достижения непрерывной подачи с крошечными программными сегментами, делая блок управления ЧПУ уточненным и используя устройства обнаружения положения с высоким разрешением для повышения точности обнаружения положения. Сервосистема положения использует управление вперед и нелинейные методы управления.

Б. Примите технологию компенсации ошибки: используя компенсацию обратного зазора, компенсацию ошибки тангажа винта, и компенсацию ошибки инструмента всесторонне компенсировать термальную ошибку деформации и пространственную ошибку оборудования.

C. Проверьте и улучшите точность движения обрабатывающего центра с помощью технологии сетки: предскажите точность обработки станка с помощью моделирования, чтобы обеспечить точность позиционирования и точность повторного позиционирования станка, чтобы его производительность могла быть стабильной в течение длительного времени, и он может выполнять различные задачи обработки в различных условиях эксплуатации.

3. Функциональная интеграция

Значение композитного станка относится к реализации или доработке различных элементов от грубого до готового продукта на одном станке. По своим структурным характеристикам его можно разделить на две категории: обрабатываемый композитный тип и обрабатываемый композитный тип. Обрабатывающие центры могут выполнять различные процессы, такие как точение, фрезерование, сверление, зазубривание, шлифование, лазерная термическая обработка и т. д., и могут завершить всю обработку сложных деталей. При постоянном совершенствовании современных требований к механической обработке большое количество многоосевых станков с числовым программным управлением все больше и больше приветствуются крупными предприятиями.

4. Интеллектуальное управление

С развитием технологии искусственного интеллекта, в целях удовлетворения потребностей в развитии гибкости производства и автоматизации производства, интеллект станков с числовым программным управлением постоянно совершенствуется. В частности, отражено в следующих аспектах:

А. Технология адаптивного управления процессом;

B. Интеллектуальная оптимизация и выбор параметров обработки;

C. Интеллектуальная технология самодиагностики и саморемонта;

D. Интеллектуальная технология воспроизведения ошибок и моделирования ошибок;

E. Интеллектуальное устройство сервопривода переменного тока;

F. Интеллектуальная система числового управления 4M: в производственном процессе измерение, моделирование, обработка и работа машины объединены в одну систему.

5. Открытая система

Открыты для будущих технологий: поскольку как программные, так и аппаратные интерфейсы придерживаются принятых стандартных протоколов, они могут быть приняты, поглощены и совместимы с новым поколением программного и аппаратного обеспечения общего назначения.

B. Открыт для конкретных требований пользователей: обновление продуктов, расширение функций и предоставление различных комбинаций аппаратных и программных продуктов для удовлетворения конкретных требований приложений.

С. Установление стандартов числового управления: стандартизированный язык программирования, который удобен для пользователей, использует и снижает трудозатраты, непосредственно связанные с эффективностью работы.

6. Привод параллельного соединения

Он может реализовать несколько функций обработки, сборки и измерения числового управления многокоординатной связью, а также может лучше соответствовать обработке сложных специальных деталей. Параллельные станки считаются "самым значимым прогрессом в станкостроительной промышленности с момента изобретения технологии числового управления" и "нового поколения оборудования для обработки числового управления в 21 веке".

7. Экстрим (большой и миниатюрный)

Развитие национальной оборонной, авиационной и аэрокосмической промышленности и крупномасштабное развитие базового промышленного оборудования, такого как энергетика, требуют поддержки крупномасштабных и высокопроизводительных станков с числовым программным управлением. Сверхточная технология обработки и технология микро-нано являются стратегическими технологиями в 21 веке, и необходимо разработать новые производственные процессы и оборудование, которые могут адаптироваться к точности обработки микроразмеров и микро-нано.

8. Создание сети для обмена информацией

Он может не только осуществлять совместное использование сетевых ресурсов, но и осуществлять дистанционный мониторинг, управление, дистанционную диагностику и обслуживание станков с числовым программным управлением.

9. Зеленая обработка

В последние годы появились станки, которые не требуют и не используют меньше хладагента для достижения энергосбережения и защиты окружающей среды для сухой резки и полусухой резки, а тенденция зеленого производства ускорила развитие различных энергосберегающих и экологически чистых станков. инструменты.

10. Применение мультимедийных технологий

Мультимедийная технология интегрирует компьютер, звуковое изображение и технологию связи, делая компьютер иметь возможность всесторонне обрабатывать звуковую, текстовую, изобразительную и видеоинформацию. Он может быть интегрирован и интеллигентен в обработке информации и применяется для мониторинга в реальном времени, диагностики неисправностей систем и оборудования производственного поля, мониторинга параметров производственного процесса и т. Д., Поэтому он имеет большое значение для применения.